程志强，冯其强，李宗春，王永强

信息工程大学，河南 郑州，450001



测量笔式单相机位姿测量系统研究

程志强，冯其强，李宗春，王永强

信息工程大学，河南 郑州，450001

提出了一种测量笔式单相机位姿测量系统，其主要由测量笔、相机和笔记本电脑组成。测量时将笔尖测头接触到被测物体表面，相机拍摄单张像片，像片中包含至少4个非共线控制点和测量笔上的6个回光反射标志，通过这单张像片中的像点坐标就可以解算出被测点的位姿。运用单像空间后方交会的原理构建数学模型，并多次使用坐标系转换方法将三个不同的坐标系建立关系，最终推导出被测点坐标的求解公式。通过实测实验数据，从内外符合精度两方面证实该方法能够达到工业大尺寸测量的精度。

测量笔；单相机位姿测量系统；单像空间后方交会；坐标系转换

1　引　言

在军事、航空航天等领域，传统的位姿测量方法是将高精度的陀螺或GPS安装到被测的空间目标中，利用陀螺或GPS进行目标位姿测量[1]。较为成熟的方法有惯性导航系统、GPS导航系统以及将二者组合的POS系统等[2]。惯性导航系统的缺点是误差会随着时间的推移而发散[3]。POS系统虽然将GPS的长期精确性与陀螺的短期稳定性相结合，但成本较高，多用于飞机、船舶等的位姿测量。而在精密工程测量及工业测量领域，针对运动目标的位姿获取技术主要有Indoor GPS技术、激光跟踪测量技术及视觉测量技术等[4]。iGPS技术集光电检测技术、精密机械技术、计算机及控制技术、现代数值计算理论于一体，可对空间运动目标进行跟踪并实时测量其空间三维坐标，在飞机装配、汽车、造船等需要大尺寸精密测量的领域有着广泛的应用[5]。……