基于共面点的多视觉测量系统的全局标定.pdf

第16卷第3期光学精密工程
Vol.16No.3
2008年3月OpticsandPrecisionEngineeringMar.2008

文章编号10042924X(2008)0320467206
基于共面点的多视觉测量系统的全局标定

李喆,丁振良,袁峰
(哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:提出了一种基于共面点的世界坐标唯一全局标定方法。利用激光跟踪仪在现场构建系统总体坐标系,通过拟合基
准面来设置共面标定点,系统中各摄像机传感器直接获得标定点的图像,从而实现了各局部相机的全局标定,不需要中
间坐标系的转换,避免了多次坐标转换带来的精度损失。在实际的由多个高速视觉传感器组成的飞行器外部姿态测量
系统中进行标定实验表明,在测量范围较大的情况下,系统精度的均方根误差不超过0.8mm,整个标定过程简单,基本
满足实际测量的高精度要求。
关键词:全局标定;视觉测量;激光跟踪仪;共面点
中图分类号:TP212.12;TP391文献标识码:A

Globalcalibrationmethodformulti2visionmeasurement
systemwithcoplanartargets

LIZhe,DINGZhen2liang,YUANFeng

(DepartmentofAutomaticMeasurementandControl,HarbinInstituteof
Technology,Harbin150001,China)

Abstract:Auniqueworldcoordinatebasedglobalcalibrationmethodwithcoplanartargetswaspro2
posed.Bytakingalasertrackertoestablishthegeneralmeasurementcoordinateframeandbyfitting
thestandardplanetosetupthecalibrationpoints,thesystemwasusedtoacquiretheimagesofthe
calibrationpointsforeachcamerainthemulti2visioninspectionsystem,then,allthecamerasinthe
measurementsystemcanfinishglobalcalibrationwithoutmedi2coordinate2frames,theaccuracyloss
fromtransformationtimesofcoordinatesframewasdecreased.Finally,theglobalcalibrationexperi2
mentonarealaircraftattitudemeasurementsystemwascarriedoutbythehighspeedmulti2cameras.
Theexperimentalresultsshowthattherootmeansquareerrorofthesystemisnotmorethan0.8mm
undertheconditionoflargemeasurementrange,whichindicatesthatthecalibrationsprocessisfacili2
tatedandcansatisfytherequirementsofhigherprecisionsystems.
Keywords:globalcalibration;visionmeasurement;lasertracker;coplanartarget

收稿日期:2007209224;修订日期:2007211201.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50275040)
468光学精密工程第16卷

仪坐标系为Otxtytzt,计算机图像坐标系以及图
1引言像坐标系Oxy。世界坐标唯一标定法的目标就
iiii
是实现单个摄像机坐标系Ocxcyczc下的局部标
多视觉测量系统具有柔性好、动态响应快、自定与系统总测量坐标系的全局标定共同完成,从
动化程度高等特点,在众多领域都有广泛的应而实现:
[1]ii
用。全局标定是多传感器机器视觉测量系统的XŽc=HwcXŽw,(1)
i
关键,决定了整个系统的测试精度。目前,多视觉式中,XŽc和XŽw分别为单个摄像机坐标系和系统
i
测量系统全局标定主要采用双电子经纬仪法,发总体测量坐标系下的齐次坐标,Hwc为两个坐标
挥了电子经纬仪移动灵活、测量范围大、适合现场系直接的转换矩阵。
标定的特点。利用双电子经纬仪进行全局标定的2.1激光跟踪仪测量原理
方法主要包括