[发明专利]用靶准直传感器对微小柱腔靶的位姿检测方法

摘要

本发明涉及一种对用靶准直传感器对微小柱腔靶的位姿检测方法。本方法检测时，采用三个正交布置的CCD图像传感器所构成的一个靶准直传感器，以三个CCD图像传感器的光轴交点作为靶放置的基准点，靶准直器从不同的视角采集微小柱腔靶的图像。综合三个CCD提取出的微小柱腔靶图像的特征值，由特征值计算微小柱腔靶的空间坐标和方位旋转矩阵，从而确定其在空间的六维位姿。本发明提供了一种新的对微小柱腔靶的位置和姿态的检测方法，提高了对微小柱腔靶位置检测的重复性精度，尤其降低了对微小柱腔靶姿态检测的误差，操作方便，稳定性好，检测速度快。

主权项

1.一种用靶准直传感器对微小柱腔靶的位姿检测方法，其特征在于检测步骤如下：（1）物距调整采用三个正交布置的CCD图像传感器A、B、C所构成的一个靶准直传感器，以三个CCD图像传感器A、B、C的光轴交点作为靶准直传感器检测的基准点，检测时，将微小柱腔靶安置于靶准直传感器检测的基准点，分别调整三个CCD图像传感器A、B、C的物距，直至微小柱腔靶上、下端面和侧面上、下边缘成像清晰；（2）特征点提取CCD图像传感器A采集微小柱腔靶的上端面图像，对上端面图像进行边缘提取，并进行二值化处理，该图像边缘呈圆形或略呈椭圆形；利用最小二乘椭圆拟合求解圆形或椭圆形边缘中心坐标值O₁；CCD图像传感器B采集微小柱腔靶下端面图像，作相同处理，提取下表面圆或椭圆中心点的坐标值O₂；CCD图像传感器C采集微小柱腔靶的侧面图像，作竖直方向边缘提取，进行二值化及细化处理，分别获取微小柱腔靶上、下边缘中点坐标值O_u和O_d；（3）微小柱腔靶位置的空间坐标值计算综合三个视角的图像，由图像坐标系和空间坐标系的映射关系，将二维坐标值O₁、O₂、O_u和O_d转换到空间，计算得出微小柱腔靶上、下两个端面的圆心空间位置坐标（,,）和（,,）；（4）微小柱腔靶姿态计算建立微小柱腔靶的空间旋转矩阵，根据已知的上、下两个端面的圆心空间位置坐标值（,,）和（,,），计算出微小柱腔靶的中轴线O₁O₂与各坐标轴夹角的方向余弦；该方向余弦对应其旋转矩阵的第三列，由此可计算得到微小柱腔靶在该时刻绕x轴和y轴的姿态旋转角，，忽略其绕中轴线z轴的旋转角。