[发明专利]基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法

权利要求书

1.基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、选取尺寸已知的合适箱体，将箱体放至合适位置并在箱体上定义世界坐标系，在箱体上选取n个世界坐标已知的标记点P_n，其中，n≥4，待测点标记为M_i，待测点标记世界坐标已知；

步骤二、在合适位置布置k台手机并编号，其中编号为1的为参考手机相机，设置所有手机相机焦距不变或设置成手动对焦，同步拍摄m张不同方位的棋盘格图像并利用张正友标定法标定，其中，k≥2，m≥10；

步骤三、k台手机同步拍摄待测点和标记点在空间中的图像，并获取其像素坐标用于求解待测点、标记点的成像点在手机相机坐标系下的坐标；

步骤四、根据待测点、标记点的成像点的手机相机坐标和各手机相机的内外参数，求解待测点、标记点的参考手机相机坐标；

步骤五、利用标记点的世界坐标和参考手机相机坐标，求解两坐标系间的位姿关系，而后利用该位姿关系和待测点的参考手机相机坐标求解待测点的世界坐标。

2.按照权利要求1所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤一中，n个标记点中，至少4个不在同一平面上；选取箱体角点作为标记点。

3.按照权利要求1所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤二中，同步拍摄m张不同方位的棋盘格图像并利用张正友标定法标定，将棋盘格图像导入MATLAB立体标定工具箱实现张正友标定，标定后获得手机相机的内参数，获得各手机间的位姿参数，包括旋转矩阵和平移向量。

4.按照权利要求1所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤三中，手机之间通过连接同步控制器的方式实现同步拍摄。

5.按照权利要求1所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤三中，同步拍摄待测点和标记点在空间中的图像，需保持手机位置及参数设置与步骤二相同。

6.按照权利要求1所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤三中，获取待测点和标记点像素坐标用于求解待测点、标记点的成像点在手机相机坐标系下的坐标，其中待测点和标记点的像素坐标用MATLAB或Photoshop软件获取，并且需要获取待测点和标记点在各相机图像上的像素坐标，其中像素坐标系原点位于图像左上角。

7.按照权利要求6所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：由待测点、标记点的像素坐标求解待测点、标记点的成像点在手机相机坐标系下的坐标则根据如下关系式：

其中，为待测点、标记点的成像点p_ik在手机相机k坐标系下的坐标，(u_ik,v_ik)为待测点、标记点的像素坐标，为相机k的主点像素坐标，为相机k的单个像素在x、y方向的真实尺寸，f_k为相机k的焦距。

8.按照权利要求7所述的基于多台手机的视觉空间点三维坐标测量方法，其特征在于：步骤四中，求解待测点、标记点的参考手机相机坐标根据如下关系式：

其中，为待测点、标记点的参考手机相机坐标；为各手机相机坐标系与参考手机相机坐标系间的旋转矩阵、平移向量；为待测点、标记点的非参考手机相机坐标；由于点P_i、p_ik、o_ck间存在关系则得到：

其中，S_k为比例因子，为成像点p_ik在相机坐标系C_k下的坐标。