基于姿态传感器的多视角测量数据自拼合方法

摘要

本发明公开了一种基于姿态传感器的多视角测量数据自拼合方法，属于三维传感和测量领域。该方法将姿态传感器固定在测量设备上，在多次测量中保持被测物体位置不动，姿态传感器与测量设备位置相对不变。先利用标定物标定出姿态传感器与测量设备各自坐标系间的旋转变换矩阵，根据姿态传感器自动获取自身旋转变换矩阵，计算出每次测量时测量设备坐标系所发生的旋转变换，并对每次测量数据进行相应的旋转变换，最后根据重叠区域处数据点法矢方向相同原理，采用聚类方法计算不同视角下测量数据的平移变换，实现多视角测量数据自拼合。本方法使用设备结构简单，成本低，灵活可靠，易实现。

主权项

一种基于姿态传感器的多视角测量数据自拼合方法，其特征在于：通过在三维测量设备上固定一个可以实时获取自身坐标系姿态变化参数的姿态传感器来实施，具体包括如下步骤：A.对测量设备坐标系与姿态传感器坐标系之间的旋转变换矩阵RC进行标定；B.对被测物体进行首次测量，获得测量设备坐标系下的被测物体表面测量区域内的三维数据点坐标，并取该次测量时的测量设备坐标系为全局坐标系，同时记录该次测量时姿态传感器的姿态参数；C.保持被测物体不动，改变测量设备的位置和姿态从不同视角对被测物体进行测量：每次测量时，均根据姿态传感器自动捕获的自身姿态参数计算出相对于首次测量时姿态传感器的旋转变换矩阵RM，并由该相对于首次测量时姿态传感器的旋转变换矩阵RM和步骤A中得到的旋转变换矩阵RC计算出测量设备坐标系相对于全局坐标系的旋转变换矩阵RL，利用该相对于全局坐标系的该旋转变换矩阵RL对测量数据点坐标进行旋转变换；D.确定首次测量后的每次测量中测量设备坐标系相对于全局坐标系的平移变换向量，并利用所得到的平移变换向量对每次的测量数据点坐标进行平移变换；E.在经过步骤C和步骤D将多视角测量数据变换到全局坐标系的基础上，利用迭代方法进行每次测量数据坐标拼合的整体优化。