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技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉与图像处理领域，具体涉及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。
技术介绍
三维空间中的球状目标或类球状目标是现实环境中的一种常见目标，使用机器视觉的方法准确测量球状目标的大小和位置在工程中有着重要应用。当前解决这一问题的方法是通过双目视觉对三维目标进行重建或单目相机直接观测。这两种方法都存在着各自的弊端：双目视觉的方法由于受视场角限制，无法近距离测量半径较大的球状目标；而单目相机能够在很大范围内对球状目标进行观测，但是当球状目标大小未知时，无法对目标位置进行准确测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供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，无论在较远距离和较近距离都能精确测量球状目标的位姿参数。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：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...
【技术保护点】
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A=fx0u00fyv0001,]]>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、定义图像二维坐标系，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...
【技术特征摘要】
1.一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A=fx0u00fyv0001,]]>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、定义图像二维坐标系，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。
2.根据权利要求1所述的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：所述世界坐标系Ow选择其中一个激光器的安装位置为原点，以地平面为标准，水平
向前为Zw轴正方向，与Zw轴垂直，水平向右为Xw轴正方向，垂直地面向下为Yw轴正方向；所
述相机坐标系Oc以相机的光心为原点，Zc为相机光轴指向相机前方，Xc轴与Yc轴分别平行
于图像坐标系的U、V，向右为Xc轴正方向，向下为Yc轴正方向；所述图像坐标系原点位于图
像左上方，以像素为单位，U、V分别代表像素点在图像上的列数和行数。
3.根据权利要求2所述的使用激光器和单...
【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，董航，李中衡，何一聪，陈亚南，党政，张观洲，杨海伟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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