[發明專利]一種不規則外形物體空間姿態動態測量方法

有效

• 申請號: 201310377247.0
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104422425B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 郭磊;梁雅軍;劉柯;孫增玉;宋金城;陳曉暉
• 申請（專利權）人: 北京航天計量測試技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 李東斌

1.一種不規則外形物體空間姿態動態測量方法，其特征在于：該方法具體包括如下步驟：

步驟1、在被測物上設置光學靶標，并利用激光跟蹤儀對所有光學靶標進行全局校準；

在被測物體表面的明顯位置設有光學靶標，并保證被測物體運動過程中左右兩臺相機均能夠同時看到至少三個光學靶標；

步驟2、利用相機測量系統標定技術對測量系統進行標定，并利用計算機控制左右兩相機同步采集測量圖像，并通過圖像處理技術提取光學靶標的圖像坐標；

步驟2.1、利用相機測量系統標定技術標定出左右兩臺測量相機的內參數和外參數；

步驟2.2、通過同步控制器控制兩臺測量相機以固定測量頻率采集測量圖像，并利用質心法提取光學靶標的圖像坐標；

步驟2.3、獲取光學靶標在兩臺相機的測量圖像中對應的質心坐標后，對成像鏡頭的畸變進行校正補償；

步驟2.4、完成畸變校正后，獲得光學靶標在測量坐標系下的三維坐標；

步驟3、利用步驟1、步驟2所獲得的光學靶標在被測物坐標系下的三維坐標和在測量坐標系下的三維坐標，獲得被測物坐標系相對測量坐標系的旋轉矩陣，從而獲得被測物的三維空間姿態角。

2.根據權利要求1所述的一種不規則外形物體空間姿態動態測量方法，其特征在于：所述的步驟1中利用激光跟蹤儀對光學靶標進行全局校準的具體步驟為：

利用激光跟蹤儀測量三個光學靶標的空間三維坐標，并將激光跟蹤儀坐標系設為標定坐標系O_c-X_cY_cZ_c，光學靶標在標定坐標系下的三維坐標為（X_c（i）,Y_c（i），Z_c（i）），（i=1，2，3）；利用激光跟蹤儀測量被測物體的坐標系基準，建立被測物坐標系與標定坐標系的轉換關系，將光學靶標在標定坐標系下的三維坐標轉換為在被測物坐標系下的三維坐標（X_t（i）,Y_t（i）,Z_t（i）），（i=1，2，3）。

3.根據權利要求1所述的一種不規則外形物體空間姿態動態測量方法，其特征在于：所述的步驟2.1中標定左右兩臺測量相機的內參數和外參數分別為：

利用平面標定法標定出左右兩臺測量相機的內參數（C_x⁽ⁱ⁾,C_y⁽ⁱ⁾,f_x⁽ⁱ⁾,f_y⁽ⁱ⁾,k₁⁽ⁱ⁾,k₂⁽ⁱ⁾,p₁⁽ⁱ⁾,p₂⁽ⁱ⁾）（i=1,2；1代表左相機，2代表右相機）和外參數R、T，其中，C_x⁽ⁱ⁾,C_y⁽ⁱ⁾為i相機的鏡頭主點位置；f_x⁽ⁱ⁾,f_y⁽ⁱ⁾為i相機的有效焦距；k₁⁽ⁱ⁾,k₂⁽ⁱ⁾為i相機的鏡頭徑向畸變系數；p₁⁽ⁱ⁾,p₂⁽ⁱ⁾為i相機鏡頭切向畸變系數；R為旋轉矩陣；T為平移矩陣。