[發明專利]一種級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法

在審

• 申請號: 202210375991.6
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114782546A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 孟偲;梅既瀾;陳從嘉;汪煜博;李定哲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06F17/16
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法，將主立體視覺系統固定，在從立體視覺系統的表面固連與從立體視覺系統存在確定位姿關系的從眼標記，此從眼標記可被主立體視覺系統檢測并記錄位姿。設立一個浮動標定工具，一個輔助標定工具，利用主立體視覺系統獲取從眼標記的位姿信息和浮動標定工具的坐標信息，同時利用從立體視覺系統獲取輔助標定工具的坐標信息，通過三者間的數學關系便可解算出從立體視覺系統和從眼標記之間的相對位姿關系，實現簡便快速“標?眼”關系確定。

技術領域

本發明涉及立體視覺測量技術領域，更具體的說是涉及一種級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法。

背景技術

立體視覺位姿測量系統，具有無接觸測量目標位姿的能力，在醫療機器人輔助手術中多應用于對手術器械和目標的位姿測量與跟蹤。然而，立體視覺存在工作空間有限、工作視角固定、工作距離與測量精度相互矛盾以及待跟蹤手術器械容易被遮擋的缺點。

在實際工作場景中，需要預留較大的手術操作空間。為了避免干涉手術操作，要么需要移動立體視覺系統，要么需要立體視覺系統具有更大的工作空間和工作距離。然而，對單一立體視覺系統而言，增加工作空間和工作距離的代價是犧牲定位精度。

為了增加工作空間、擴展工作距離以及提高測量精度，目前主要有如下兩種方式：(1)增加雙目基線距離，提高攝像機分辨率，或者，縮短鏡頭焦距，擴大攝像機視野。縮短鏡頭焦距有助于增加視野，但會降低定位精度；增加雙目基線距離有助于增加工作距離和提高工作精度，但會減少工作空間；提高攝像機分辨率，有助于提高精度，但會增加系統成本和降低圖像處理速度；并且，無論采取上述何種措施，在工作過程中都必須保持視角固定，會存在視線受遮擋影響的問題。(2)利用多個立體視覺系統。通過在工作場景中布置多個立體視覺系統，并通過全局標定方法將所有立體視覺系統配準到同一個世界參考坐標系；由于存在多個立體視覺系統，每個系統可以有自己的工作空間和工作視角，因此可以起到拓展工作空間和彌補單一立體視覺系統視角有限的缺陷的作用；上述方法中立體視覺系統的布置會受到全局標定方法的限制，并且，在工作過程所有的立體視覺系統都必須保持固定，否則相對位姿關系會發生變化，系統將會失效。

在專利號為202010487757.3專利名稱為一種立體視覺系統工作空間和工作視角級聯擴展方法中，有效擴展了立體視覺系統的工作空間與工作視角。該系統要在從立體視覺系統上安裝參考跟蹤標記，以被主視覺系統檢測跟蹤和位姿測量，從而將從立體視覺系統檢測的位姿信息轉換到主視覺系統參考坐標系中。在上述級聯立體視覺系統中，從立體視覺系統的視覺坐標系與其固定聯接的跟蹤靶標之間的位姿關系稱為“標-眼”關系。為實現從立體視覺系統檢測跟蹤到的位姿信息傳遞回主視覺系統參考坐標系，需要確定從立體視覺系統與跟蹤靶標之間的“標-眼”關系，該關系的確定，對于實現坐標的傳遞和級聯視覺系統的整體精度具有重要作用，是級聯視覺系統能否工作的關鍵。

因此，如何提供一種簡便快速的級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法，以確定從立體視覺系統到參考跟蹤標記坐標系相對位姿參數，從而打通從立體視覺系統坐標系到主立體視覺系統坐標系的轉換通道。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種級聯立體視覺系統從眼設備的標眼關系標定方法，包括以下步驟：

S1.在級聯立體視覺系統中的各視覺系統均已選定后，選擇并確定待標定的從立體視覺系統及輔助進行標定的主立體視覺系統，以主立體視覺系統的視覺坐標系作為全局參考坐標系{W}；

S2.在從立體視覺系統的表面固連與從立體視覺系統存在確定位姿關系的從眼標記Mark_c，從眼標記Mark_c用于被主立體視覺系統檢測并記錄位姿，以從眼標記Mark_c建立局部坐標系{M_c}；