一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法及系统，包括：创建参考点库，获取托卡马克的内壁上固定点在第一坐标系中的位置坐标，作为参考点库内首批参考点，用于初步相机标定；获取三维标定件上的第一面上的参考点在第二坐标系上的坐标；使用立体相机，获取三维标定件的第一面上的参考点在第一坐标系内坐标；根据坐标转换关系计算三维标定件上的参考点在第一坐标系中的位置坐标，充实参考点库，用于立体相机的接力标定，获得高精度区域的延拓；以延拓范围为基础，重复上述步骤，直至参考点库内的参考点遍布目标观测区域。其可通过接力标定的方式，完成参考点在观测区域的遍布，从而实现目标观测区域的高精度三维重建。建。建。

【技术实现步骤摘要】
一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法及系统


[0001]本专利技术涉及机器视觉
，尤其是指一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法及系统。

技术介绍

[0002]可控核聚变是人类解决能源问题的终极途径，而托卡马克是最有可能实现商业化的可控核聚变装置。托卡马克的主体结构是一个封闭的环形真空室，外面缠绕着通电线圈。装置运行时，通入真空内的核聚变原料被加热到上亿度，处于等离子体态，而后将会被线圈产生的螺旋形磁场束缚在真空室内，进行聚变反应。目前正在建造的最大的托卡马克是位于法国的ITER装置，由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方共同设计建造。在这一领域，我国处于世界相对领先水平。目前已经设计建造了全超导托卡马克EAST，取得了1亿度芯部等离子体电子温度和超过400秒的长脉冲放电等一系列让世界瞩目的成果。科研人员发现，托卡马克装置运行时会产生大量的尘埃。随着放电参数的提高，这些尘埃的影响越来越严重，例如直接导致放电的终止、损坏其他的诊断设备、甚至会引发爆炸等严重后果。由于托卡马克内部极高的温度、复杂的环境和变化迅速的物理量，方便直观的原位光学诊断，在聚变灰尘的研究中将发挥越来越重要的作用。目前国外的TEXTOR、NSTX、MAST、ASDEX
‑
U等托卡马克内部都安装了由两台同步高速相机组成的立体相机系统，用以观察托卡马克运行过程中产生的灰尘。立体相机系统可以实现对灰尘位置的三维重建，从而获取灰尘的动力学信息。
[0003]由于有限的空间分辨率、像素的物理尺寸、镜头畸变等不可避免的因素，立体相机总会存在系统误差。最新研究结果显示，立体相机在参考点附近的区域三维重建精度较高，而远离参考点的区域误差较大。如图1所示为现有托卡马克内仓的标定方案的结构示意图，其中，图1(a)为托卡马克俯视示意图，在托卡马克中，现有的立体相机的标定方法只能从器壁上选择一些参考点，图1(b)为托卡马克内部实拍图，其能够表示图1(a)中的观测区域，图1(b)中的x标记表示器壁上的一些参考点位置。
[0004]现有技术中，仅靠器壁上参考点进行相机标定，会导致其他区域的三维重建误差较大。目前国际上均采用此种方案进行标定，最佳精度仅为2cm，这种精度无法为托卡马克物理机制分析提供可靠有效的实验数据，因此，目前的托卡马克物理研究需要对内仓全空间实现的高精度三维重建。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中托卡马克仓内三维重建精度差,无法为托卡马克物理机制分析提供可靠有效的实验数据的技术缺陷。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、创建参考点库，获取托卡马克的内壁上至少四个不共线的固定点在第一坐标
系上的位置坐标，将所述固定点在第一坐标系上的位置坐标作为参考点库中第一批参考点，通过参考点的坐标位置实现立体相机的初步标定，其中，所述初步标定的相机用于托卡马克器壁附近的初始预设范围内的三维重建,所述第一坐标系为托卡马克自带的坐标系；
[0008]S2、提供三维标定件，获取三维标定件上的第一面上的参考点在第二坐标系上的坐标，其中，所述第二坐标系为三维标定件自带的坐标系；
[0009]将所述三维标定件放置在托卡马克内，其中，所述三维标定件的第一面位于托卡马克器壁附近的初始预设范围内，使用S1中已经标定好的立体相机，获取三维标定件的第一面上的参考点在第一坐标系内坐标；
[0010]S3、依据第一面上的参考点在第一坐标系上的坐标和第二坐标系上的坐标，计算第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系；
[0011]S4、依据第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，计算所述三维标定件上的第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标；
[0012]S5、将三维标定件上第一面上的参考点在第一坐标内的坐标、第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标加入参考点库，利用参考点库内的参考点对立体相机进行接力标定，经接力标定的立体相机用于初始预设范围和延拓范围的三维重建。
[0013]作为优选的，所述S5之后还包括：
[0014]S6、将所述三维标定件朝向目标观测区域移动，使得三维标定件的第一面位于S5的延拓范围内；
[0015]S7、将S5中标定的立体相机用于获取S6中三维标定件第一面在第一坐标系内的位置坐标，重复S3
‑
S6，充实参考点库，直至参考点库内的参考点遍布目标观测区域,将所述参考库内的所有参考点用于立体相机的最终标定。
[0016]作为优选的，所述目标观测区域为立体相机相机在托卡马克仓内的视野范围。
[0017]作为优选的，所述S1中，所述初始预设范围小于等于10cm。
[0018]作为优选的，所述三维标定件包括互相垂直的第一面、第二面和第三面。
[0019]作为优选的，所述第一面、第二面和第三面上皆设置有棋盘图案。
[0020]作为优选的，所述延拓范围为三维标定件占据的长方体空间。
[0021]作为优选的，所述立体相机延拓接力标定的方法应用在立体相机的拍摄中。
[0022]本专利技术还公开了一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定系统，包括：
[0023]初步标定模块，所述初步标定模块用于创建参考点库，获取托卡马克的内壁上至少四个不共线的固定点在第一坐标系上的位置坐标，将所述固定点在第一坐标系上的位置坐标作为参考点库中第一批参考点，通过参考点的坐标位置实现立体相机的初步标定，其中，所述初步标定的相机用于托卡马克器壁附近的初始预设范围内的三维重建,所述第一坐标系为托卡马克自带的坐标系；
[0024]参考点获取模块，所述参考点获取模块用于提供三维标定件，获取三维标定件上的第一面上的参考点在第二坐标系上的坐标，其中，所述第二坐标系为三维标定件自带的坐标系，将所述三维标定件放置在托卡马克内，其中，所述三维标定件的第一面位于托卡马克器壁附近的初始预设范围内，使用S1中已经标定好的立体相机，获取三维标定件的第一面上的参考点在第一坐标系内坐标；
[0025]坐标系转换计算模块，所述坐标系转换计算模块依据第一面上的参考点在第一坐
标系上的坐标和第二坐标系上的坐标，计算第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系；
[0026]计算模块，所述计算模块依据第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，计算所述三维标定件上的第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标；
[0027]接力标定模块，所述接力标定模块将三维标定件上第一面上的参考点在第一坐标内的坐标、第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标加入参考点库，利用参考点库内的参考点对立体相机进行接力标定，经接力标定的立体相机用于初始预设范围和延拓范围的三维重建。
[0028]作为优选的，还包括：
[0029]多次延拓标定模块，所述多次延拓标定模块用于将所述三维标定件朝向目标观测区域移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、创建参考点库，获取托卡马克的内壁上至少四个不共线的固定点在第一坐标系上的位置坐标，将所述固定点在第一坐标系上的位置坐标作为参考点库中第一批参考点，通过参考点的坐标位置实现立体相机的初步标定，其中，所述初步标定的相机用于托卡马克器壁附近的初始预设范围内的三维重建,所述第一坐标系为托卡马克自带的坐标系；S2、提供三维标定件，获取三维标定件上的第一面上的参考点在第二坐标系上的坐标，其中，所述第二坐标系为三维标定件自带的坐标系；将所述三维标定件放置在托卡马克内，其中，所述三维标定件的第一面位于托卡马克器壁附近的初始预设范围内，使用S1中已经标定好的立体相机，获取三维标定件的第一面上的参考点在第一坐标系内坐标；S3、依据第一面上的参考点在第一坐标系上的坐标和第二坐标系上的坐标，计算第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系；S4、依据第一坐标系与第二坐标系之间的转换关系，计算所述三维标定件上的第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标；S5、将三维标定件上第一面上的参考点在第一坐标内的坐标、第二面上的点和第三面上的点在第一坐标系内的坐标加入参考点库，利用参考点库内的参考点对立体相机进行接力标定，经接力标定的立体相机用于初始预设范围和延拓范围的三维重建。2.根据权利要求1所述的托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，所述S5之后还包括：S6、将所述三维标定件朝向目标观测区域移动，使得三维标定件的第一面位于S5的延拓范围内；S7、将S5中标定的立体相机用于获取S6中三维标定件第一面在第一坐标系内的位置坐标，重复S3
‑
S6，充实参考点库，直至参考点库内的参考点遍布目标观测区域,将所述参考库内的所有参考点用于立体相机的最终标定。3.根据权利要求2所述的托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，所述目标观测区域为立体相机相机在托卡马克仓内的视野范围。4.根据权利要求1所述的托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，所述S1中，所述初始预设范围小于等于10cm。5.根据权利要求1所述的托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，所述三维标定件包括互相垂直的第一面、第二面和第三面。6.根据权利要求5所述的托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马壮，沈珏，黄宇，黄栋，冯岩，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：