刘仰川, 唐玉国, 高 欣

(1. 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 医学影像技术研究室, 江苏 苏州 215163; 2. 中国科学院大学, 北京 100049)

在测量工程应用中,圆是一种常见的几何形状,如汽车轮毂、管道口、隧道门洞以及半径固定的圆周运动轨迹等.空间圆可以看作由球面与平面相交而成,因此其几何参数包括球(或圆)心和半径、平面法向量和常系数.确定一个空间圆方程,首先要测量空间圆上多个点的空间坐标,然后利用空间圆拟合方法求解各几何参数.

常见的空间坐标测量设备包括:经纬仪、全站仪、激光跟踪仪、立体视觉系统.经纬仪是基于测角原理设计的,主要由望远镜和螺旋测量部件组成,依赖手动完成整个测量过程,空间坐标不能直接给出,需要用户根据测量的角度及距离数据进行计算.全站仪集成了经纬仪和测距软件,自动化程度较高,能直接输出空间坐标,并能在一个站位完成水平角、垂直角、距离和高差的测量.由于测量原理的限制,经纬仪和全站仪只能对静止目标进行测量.激光跟踪仪是基于激光测距原理开发的一种高精度、大尺寸测量仪器,主要由激光跟踪头、控制器、计算机、靶镜组成,能实时给出靶标的空间坐标.激光跟踪仪属于高端测量设备,技术集成度高,价格昂贵.立体视觉系统是基于三角测量原理设计的,主要由相机、计算机、三脚架组成,成本较低[1].激光跟踪仪和立体视觉系统对静态和动态目标均可测量……