面向大视场运动目标的多相机高精度三维位姿跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种面向大视场运动目标的多相机高精度三维位姿跟踪方法。首先标定得到各相机的内、外参数，求得棋盘格上各角点的三维坐标初值；然后以标准棋盘格作为约束，对相机内参数做空间局部光束法平差优化；再以空间局部优化后的相机内参数作为约束，对棋盘格上角点的三维坐标初值做光束法平差优化。本发明专利技术对相机内参数的优化不受被测目标位置变化的影响，可以提高被测目标的空间定位精度。可以提高被测目标的空间定位精度。可以提高被测目标的空间定位精度。

【技术实现步骤摘要】
面向大视场运动目标的多相机高精度三维位姿跟踪方法


[0001]本专利技术涉及几何量测量
，尤其涉及一种基于多相机的大视场运动目标的高精度三维位姿跟踪方法。

技术介绍

[0002]在工业生产中，常需要对运动目标的三维位姿实现高精度跟踪。在航空制造业中，飞机大部件自动对接装配时需对大部件进行实时跟踪，飞机蒙皮钻铆时需对钻枪实时跟踪。在光笔式坐标测量系统中，需对光笔位姿进行测量。在复杂曲面测量技术中，可以采用三维扫描测量机器人与视觉跟踪系统结合的方式，此时需对三维扫描测头的位姿进行实时跟踪，其测量结果的精度高度依赖于对三维扫描测头位姿的高精度实时跟踪。多相机视觉测量技术常应用于大视场环境中对运动目标的高精度位姿跟踪测量。
[0003]在测量过程中，常在被测运动目标表面贴有编码标志点用于匹配和重建。因此，对标志点的精确测量将直接影响测头跟踪精度。为提高精度，采用基于共线方程的光束法平差对三维重建得到的坐标初值进行优化，以获得更高精度的标志点空间三维坐标值。但上述方法在实际使用中存在如下缺点：
[0004](1)基于光束法平差的重建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向大视场运动目标的多相机高精度三维位姿跟踪方法，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)、在被测运动物体表面装配可被识别的标准棋盘格；(2)、经过标定得到m台相机各自的内参数初值，依次记作C
i1
，C
i2
，...，C
im
，标定得到m台相机之间的外参数初值，依次记作C
e1
，C
e2
，...，C
em
；(3)、经过图像处理和多相机三维重建算法，求得棋盘格上n个角点在世界坐标系下的三维坐标初值，依次记作P
w1
，P
w2
，...，P
wn
；(4)、利用标准棋盘格角点坐标，对相机内参数做空间局部光束法平差优化；(5)、利用空间局部优化后的相机内参数，对棋盘格上角点的空间三维坐标做光束法平差优化。2.根据权利要求1所述的一种面向大视场运动目标的多相机高精度三维位姿跟踪方法，其特征在于：步骤(4)所述的利用标准棋盘格角点坐标，对相机内参数做空间局部光束法平差优化，具体包括如下步骤：(4a)将n个角点在棋盘格坐标系下的空间三维坐标值，依次记作Q
c1
，Q
c2
，...，Q
cn
，将其转换为在世界坐标系下的空间三维坐标值，依次记作Q
w1
，Q
w2
，...，Q
wn
；(4b)基于共线方程，计算得到第i个角点Q
wi
在第j台相机的成像平面上的重投影像点像素坐标为q
ij
(u
qij
，v
qij
)；(4c)原像点像素坐标p
ij
(u
pij
，v
pij
)与重投影像点像素坐标q
ij
(u
qij
，v
qij
)间的欧氏距离即为重投影误差；(4d)将n个角点在m台相机中的总重投影误差作为第一步光束法平差优化的目标函数；(4e)将棋盘格上n个角点在世界坐标系下的空间三维点坐标Q
w1
，Q
w2
，...，Q
wn
作为最优化算法的约束量，基于上述目标函数，采用LM(Levenberg

【专利技术属性】
技术研发人员：李维诗，薛安，张瑞，张进，夏豪杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：