基于线性电荷耦合器的三维实时定位方法及其系统

摘要

基于线性电荷耦合器件的三维实时定位方法及其系统属于光电式三维实时定位技术领域，其特征在于：它是一种利用各自中心轴彼此相互垂直的一个柱面透镜和一个线性电荷耦合器件组成的三个彼此的光轴方向成11度夹角且在三个距离为60cm位置上固定的一维图像获取单元构成的三维实时定位装置来测定放置在被测点上的发光点的空间三维坐标的方法，相应地提出了一个由上述三维实时定位装置、驱动采集卡、计算机、存储器、电源及时钟电路构成的实时采集系统。在实际使用中，无需每次再用校准架重新计算各个一维图像获取单元的位置和方向，使用方便，而且实现了自动实时的测量。

主权项

1.基于线性电荷耦合器件的三维实时定位方法，含有根据三个一维图像获取单元测到的被测点像坐标信息重建出被测点的空间三维坐标的步骤，其特征在于：它是一种利用由各中心轴彼此相互垂直的一个柱面透镜和一个线性电荷耦合器件组成的三个彼此光轴方向成11度夹角且在三个距离为60cm位置上固定的一维图像获取单元构成的三维实时定位装置来测定放置在被测点上的发光点的空间三维坐标的方法，它依次含有以下步骤：第一步：一维图像获取单元参数L的标定；第1.1步：在校准架上均匀分布好三维坐标X，Y，Z事先确定的发光标志点；第1.2步：用一维图像获取单元测量这些标志点的像坐标；第1.3步：用多于7个的标志点和它们在一维图像获取单元上测得的对应像坐标，通过最小二乘法解得最优化的7个L系数：L1，L2，...，L7；第二步：获取三个一维图像获取单元中每一场像的坐标；第2.1步：计算机启动，定位开始；第2.2步：计算机驱动采集卡使放置在被测点上的发光二极管发光；第2.3步：计算机驱动采集卡驱动一维图像获取单元采集数据，存储；第2.4步：计算机驱动采集卡关闭发光二极管；第2.5步：采集卡把数据传送到计算机；第2.6步：判断获取三个一维图像获取单元中每一场像的坐标，以及这一步骤是否需要结束；若不需要，则返回第2.2步；否则，结束；第三步：采用直接线性变换算法重构被测点的空间三维坐标；第3.1步：根据系数L及三个一维图像获取单元中每一场像的坐标计算N：$N=\left[\begin{array}{ccc}{\lambda }^{\left(1\right)}{L^{\left(1\right)}}_5-{L^{\left(1\right)}}_1& {\lambda }^{\left(1\right)}{L^{\left(1\right)}}_6-{L^{\left(1\right)}}_2& {\lambda }^{\left(1\right)}{L^{\left(1\right)}}_7-{L^{\left(1\right)}}_3\\ {\lambda }^{\left(2\right)}{L^{\left(2\right)}}_5-{L^{\left(2\right)}}_1& {\lambda }^{\left(2\right)}{L^{\left(2\right)}}_6-{L^{\left(2\right)}}_2& {\lambda }^{2)}{L^{\left(2\right)}}_7-{L^{\left(2\right)}}_3\\ {\lambda }^{\left(3\right)}{L^{\left(3\right)}}_5-{L^{\left(3\right)}}_1& {\lambda }^{\left(3\right)}{L^{\left(3\right)}}_6-{L^{\left(3\right)}}_2& {\lambda }^{\left(3\right)}{L^{\left(3\right)}}_7-{L^{\left(3\right)}}_3\end{array}\right]$ 第3.2步：根据上述系数L及坐标计算C：$C=\left[\begin{array}{c}{L^{\left(1\right)}}_4-{\lambda }^{\left(1\right)}\\ {L^{\left(2\right)}}_4-{\lambda }^{\left(2\right)}\\ {L^{\left(3\right)}}_4-{\lambda }^{\left(3\right)}\end{array}\right]$ 第3.3步：根据N，C求出X＝[X Y Z]T：NX＝C第四步：判断是否要继续检测，若要继续检测则返回第2.2步；否则，检测结束。