本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺，特別是涉及一種動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域，對大型工件進(jìn)行精確的尺寸測量是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。傳統(tǒng)的視覺測量方法在面對大型工件時(shí)，常常受限于相機(jī)視野范圍的限制，導(dǎo)致無法一次性獲取工件的全部尺寸信息。為了解決這一問題，通常利用運(yùn)動(dòng)模組帶動(dòng)相機(jī)在不同位置進(jìn)行拍攝，實(shí)現(xiàn)對工件表面的完整掃描成像，但是在使用運(yùn)動(dòng)模組帶動(dòng)相機(jī)進(jìn)行掃描時(shí)，由于模組和相機(jī)各自擁有獨(dú)立的坐標(biāo)系，如何實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)坐標(biāo)系之間的統(tǒng)一成為了一個(gè)技術(shù)難題。目前，一種通用的方法是通過獲取標(biāo)定板上的多組點(diǎn)位在相機(jī)坐標(biāo)系和模組坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后通過求解icp(迭代最近點(diǎn))問題或pnp(perspective-n-point)問題來確定相機(jī)和模組之間的外參，從而實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一。

2、然而，這種方法在實(shí)際操作中存在局限性。機(jī)器人在完成手眼標(biāo)定后，可以通過手眼標(biāo)定矩陣和內(nèi)部姿態(tài)解算來完成相機(jī)坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。但對于模組來說，由于其各關(guān)節(jié)通常沒有標(biāo)定好的位姿關(guān)系，當(dāng)掃描姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，相機(jī)坐標(biāo)系與模組坐標(biāo)系的相對姿態(tài)也會(huì)隨之變化，導(dǎo)致外參變化。在需要對多種不同姿態(tài)進(jìn)行掃描的情況下，傳統(tǒng)標(biāo)定方法需要對每一種姿態(tài)單獨(dú)進(jìn)行標(biāo)定，這在實(shí)際操作中是不切實(shí)際的，尤其是當(dāng)存在大量姿態(tài)變化時(shí)(例如幾百個(gè)姿態(tài))，幾乎無法實(shí)現(xiàn)這種標(biāo)定。

3、因此，如何改善現(xiàn)有技術(shù)對大型工件尺寸測量時(shí)靈活性和準(zhǔn)確性不足，成本過高且效率較低等問題，是該領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本技術(shù)目的在于提供一種動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備，來解決上述背景技術(shù)中提及的至少一個(gè)技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法，包括：

3、s1：獲取世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，得到世界坐標(biāo)集和第一設(shè)備坐標(biāo)集；

4、s2：獲取第一設(shè)備坐標(biāo)集中若干特征點(diǎn)，并根據(jù)世界坐標(biāo)集中對應(yīng)特征點(diǎn)構(gòu)建得到若干特征點(diǎn)對，以根據(jù)特征點(diǎn)對得到第一設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的第一轉(zhuǎn)換矩陣，為標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣；

5、s3：判斷采集設(shè)備姿態(tài)是否發(fā)生變化，若否，則完成標(biāo)定，若是，則得到當(dāng)前姿態(tài)對應(yīng)的第n設(shè)備坐標(biāo)系；n初始值為2；

6、s4：獲取第n設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并任選若干特征點(diǎn)擬合得到若干圓心，以根據(jù)圓心得到第n設(shè)備坐標(biāo)系在世界坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)軸方程；

7、s5：根據(jù)轉(zhuǎn)軸方程和先驗(yàn)歐拉角，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)各設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣以及標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，使n自加1，返回步驟s3。

8、進(jìn)一步的，獲取標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣的步驟，包括：

9、獲取第一方向上任一特征點(diǎn)對中各特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，得到第一世界特征點(diǎn)和第一設(shè)備特征點(diǎn)，以根據(jù)二者之間的投影關(guān)系，得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的偏航角和俯仰角；

10、獲取第二方向上任一特征點(diǎn)對中各特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，得到第二世界特征點(diǎn)和第二設(shè)備特征點(diǎn)，以根據(jù)二者之間的投影關(guān)系，得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的滾轉(zhuǎn)角；

11、根據(jù)偏航角、俯仰角和滾轉(zhuǎn)角得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣；

12、根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣將任一特征點(diǎn)對轉(zhuǎn)換至同一坐標(biāo)系下，并獲取轉(zhuǎn)換后特征點(diǎn)對之間的距離，得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的平移向量，以根據(jù)二者之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，得到二者之間的第一轉(zhuǎn)換矩陣，為標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣。

13、進(jìn)一步的，獲取偏航角和俯仰角的步驟，包括：

14、獲取第一方向上任一特征點(diǎn)對中各特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，得到第一世界特征點(diǎn)和第一設(shè)備特征點(diǎn)；

15、將第一設(shè)備特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)投影至世界坐標(biāo)系，得到第一設(shè)備特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

16、從第一世界特征點(diǎn)/第一設(shè)備特征點(diǎn)中任選兩點(diǎn)，并獲取第一設(shè)備特征點(diǎn)/第一世界特征點(diǎn)中對應(yīng)的兩點(diǎn)，代入角度計(jì)算公式，得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的偏航角和俯仰角；

17、獲取滾轉(zhuǎn)角的步驟，包括：

18、獲取第二方向上任一特征點(diǎn)對中各特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，得到第二世界特征點(diǎn)和第二設(shè)備特征點(diǎn)；

19、將第二設(shè)備特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)投影至世界坐標(biāo)系，得到第二設(shè)備特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

20、從第二世界特征點(diǎn)/第二設(shè)備特征點(diǎn)中任選兩點(diǎn)，并獲取第二設(shè)備特征點(diǎn)/第二世界特征點(diǎn)中對應(yīng)的兩點(diǎn)，代入角度計(jì)算公式，得到世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系之間的滾轉(zhuǎn)角。

21、進(jìn)一步的，角度計(jì)算公式,包括：

22、

23、其中，β為俯仰角，γ為偏航角α為滾轉(zhuǎn)角，pc1和pc2為選定的第一設(shè)備特征點(diǎn)，選定的pw1和pw2為第一世界特征點(diǎn)，pc3和pc4為選定的第二設(shè)備特征點(diǎn)，pw3和pw4為選定的第二世界特征點(diǎn)。

24、進(jìn)一步的，獲取轉(zhuǎn)軸方程的步驟，包括：

25、獲取第n設(shè)備坐標(biāo)系下第三方向上的若干特征點(diǎn)，并投影至世界坐標(biāo)系，得到第一圓心特征點(diǎn)；

26、根據(jù)第一圓心特征點(diǎn)的坐標(biāo)，分類得到若干高度上的特征點(diǎn)，并對各高度上的特征點(diǎn)擬合圓心，得到第一組圓心；

27、獲取第n設(shè)備坐標(biāo)系下第四方向上的若干特征點(diǎn)，并投影至世界坐標(biāo)系，得到第二圓心特征點(diǎn)；

28、根據(jù)第二圓心特征點(diǎn)的坐標(biāo)，分類得到若干高度上的特征點(diǎn)，并對各高度上的特征點(diǎn)擬合圓心，得到第二組圓心；

29、獲取第一組圓心和第二組圓心中，位于同一高度上的各圓心的中心點(diǎn)，以根據(jù)若干中心點(diǎn)擬合得到第n設(shè)備坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)軸方程。

30、進(jìn)一步的，根據(jù)轉(zhuǎn)軸方程和先驗(yàn)歐拉角，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣的步驟，包括：

31、分別判斷先驗(yàn)歐拉角中偏航角、俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的角度是否為0；

32、若偏航角的角度不為0，則將偏航角代入轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算公式，得到偏航角轉(zhuǎn)換矩陣；

33、若俯仰角的角度不為0，則將俯仰角代入轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算公式，得到俯仰轉(zhuǎn)換矩陣；

34、若滾轉(zhuǎn)角的角度不為0，則將滾轉(zhuǎn)角代入轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算公式，得到滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換矩陣；

35、綜合偏航角轉(zhuǎn)換矩陣、俯仰轉(zhuǎn)換矩陣和滾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換矩陣，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣。

36、進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算公式為：

37、r＝i+(1-cosθ)uut+[sinθ][u]×??5-1

38、

39、其中，r為第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換方程，i是3x3的單位矩陣，[u]×是由轉(zhuǎn)軸方程u構(gòu)造的反對稱矩陣(也稱為叉積矩陣)，θ為先驗(yàn)偏航角，h為第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣。

40、第二方面，本技術(shù)提供了一種動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定裝置，應(yīng)用于第一方面所述的動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法，包括：

41、特征點(diǎn)獲取模塊，用于獲取世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，得到世界坐標(biāo)集和第一設(shè)備坐標(biāo)集；

42、標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，用于獲取第一設(shè)備坐標(biāo)集中若干特征點(diǎn)，并根據(jù)世界坐標(biāo)集中對應(yīng)特征點(diǎn)構(gòu)建得到若干特征點(diǎn)對，以根據(jù)特征點(diǎn)對得到第一設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的第一轉(zhuǎn)換矩陣，為標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣；

43、設(shè)備坐標(biāo)系設(shè)定模塊，用于判斷采集設(shè)備位姿是否發(fā)生變化，若否，則完成標(biāo)定，若是，則得到當(dāng)前位姿對應(yīng)的第n設(shè)備坐標(biāo)系；n初始值為2；

44、轉(zhuǎn)軸方程計(jì)算模塊，用于獲取第n設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并任選若干特征點(diǎn)擬合得到若干圓心，以根據(jù)圓心得到第n設(shè)備坐標(biāo)系在世界坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)軸方程；

45、轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)軸方程和先驗(yàn)歐拉角，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，使n自加1，返回調(diào)用設(shè)備坐標(biāo)系設(shè)定模塊。

46、第三方面，本技術(shù)還提供了一種計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，存儲有可執(zhí)行程序代碼；所述可執(zhí)行程序代碼，用于執(zhí)行第一方面任意一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法。

47、第四方面，本技術(shù)還提供了一種終端設(shè)備，包括存儲器和處理器；所述存儲器存儲有可被處理器執(zhí)行的程序代碼；所述程序代碼用于執(zhí)行第一方面任意一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法。

48、本發(fā)明提供的一種動(dòng)態(tài)位姿標(biāo)定方法、裝置、介質(zhì)及設(shè)備，通過獲取世界坐標(biāo)系和第一設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，得到世界坐標(biāo)集和第一設(shè)備坐標(biāo)集，再獲取第一設(shè)備坐標(biāo)集中若干特征點(diǎn)，并根據(jù)世界坐標(biāo)集中對應(yīng)特征點(diǎn)構(gòu)建得到若干特征點(diǎn)對，以根據(jù)特征點(diǎn)對得到第一設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的第一轉(zhuǎn)換矩陣，為標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣，然后判斷采集設(shè)備姿態(tài)是否發(fā)生變化，若否，則完成標(biāo)定，若是，則得到當(dāng)前姿態(tài)對應(yīng)的第n設(shè)備坐標(biāo)系；n初始值為2，再獲取第n設(shè)備坐標(biāo)系下各標(biāo)定特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并任選若干特征點(diǎn)擬合得到若干圓心，以根據(jù)圓心得到第n設(shè)備坐標(biāo)系在世界坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)軸方程，最后，根據(jù)轉(zhuǎn)軸方程和先驗(yàn)歐拉角，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與第n-1設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)各設(shè)備坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣以及標(biāo)定轉(zhuǎn)換矩陣，得到第n設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，使n自加1，返回判斷采集設(shè)備姿態(tài)是否發(fā)生變化，從而不斷判斷是否出現(xiàn)新的采集設(shè)備坐標(biāo)系，并對其進(jìn)行標(biāo)定，通過計(jì)算采集設(shè)備姿態(tài)變化時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)軸方程和旋轉(zhuǎn)角度，以計(jì)算采集設(shè)備各姿態(tài)對應(yīng)的采集設(shè)備坐標(biāo)系兩兩之間的轉(zhuǎn)換矩陣，從而得到每個(gè)采集設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，從而只需要計(jì)算轉(zhuǎn)軸方程就能完成標(biāo)定，避免對采集設(shè)備不同掃描姿態(tài)對應(yīng)的采集設(shè)備坐標(biāo)系單獨(dú)進(jìn)行標(biāo)定，大大減少了標(biāo)定工作量，提高了標(biāo)定效率。解決了現(xiàn)有技術(shù)由于采集設(shè)備坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的相對姿態(tài)發(fā)生變化，需要對采集設(shè)備不同掃描姿態(tài)單獨(dú)進(jìn)行標(biāo)定，導(dǎo)致標(biāo)定效率過低甚至無法完成標(biāo)定等問題。