[发明专利]一种使用激光器和单目相机测量球状目标几何参数的方法

摘要

一种使用激光器和单目相机测量球状目标几何参数的方法，包括设置相机与三个以上的激光器，使激光器射出的激光束照射到目标上并且不共面，相机朝向与激光束的方向相同；定义世界坐标系Ow与相机坐标系Oc，确定相机的内部参数矩阵以及相机坐标系与世界坐标系的转换关系；定义图像坐标系，使相机采集激光束照射到目标上的点，得到激光点在图像坐标系下的坐标以及目标在图像上的圆心坐标；通过几何关系和相机图像转换关系计算出目标的几何参数。本方法与单目测量方法相比，无需提前获取目标信息，适用于无纹理非合作目标的测量，与双目测量方法相比，效率、稳定性更高，且具备较好的容错性和鲁棒性。

主权项

一种使用激光器和单目相机测量球状目标几何参数的方法，其特征在于：步骤一、设置相机与激光器，使激光器射出的激光束照射到目标上，相机朝向与激光束的方向相同；所述的激光器设置三个以上，且射出的激光束不共面；步骤二、定义世界坐标系Ow与相机坐标系Oc；标定激光器在世界坐标系Ow下的坐标，确定激光束在世界坐标系Ow中的俯仰角以及偏航角；相机的内部参数矩阵为其中(fx,fy)为相机的等效焦距，(u0,v0)为相机的光心坐标；步骤三、定义图像坐标系，采集相机图像，通过图像处理得到激光点在图像坐标系下的坐标以及目标在图像上的圆心坐标；步骤四、通过标定得到激光器在世界坐标系下的坐标以及激光束与世界坐标系的夹角，确定世界坐标系Ow下的激光直线方程，使之联立目标球体方程x02+y02+z02＝r2，其中x0，y0，z0为球心的坐标，r是球体的半径，得到世界坐标系Ow下球面上的激光点坐标，并以此用x0，y0，z0，r表示目标的球心在世界坐标系Ow下的坐标；步骤五、相机坐标系Oc下的点坐标Sc表示为：Sc＝R·Sw+T，其中Sw是世界坐标系Ow下的坐标，R、T为相机坐标系Oc与世界坐标系Ow之间的转换关系参数，由此将世界坐标系Ow下目标球面上的激光点、球心的坐标表示为相机坐标系Oc下的坐标；步骤六、根据相机成像模型，确定相机坐标系Oc下的激光点在图像坐标系下的坐标，将相机坐标系Oc下球面上的激光点、球心坐标与图像上激光点、球心坐标建立对应关系；步骤七、根据对应关系，列出每个激光点的方程组，求解该方程组得到目标的几何参数。