双目立体视觉动态角度测量方法

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1、第41卷第7期中国测试Vol.41No.72015年7月CHINAMEASUREMENT&TESTJuly，2015doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2015.07.005双目立体视觉动态角度测量方法1袁21111郭继平袁李阿蒙袁于冀平袁宋涛袁伍沛刚（1.深圳市计量质量检测研究院，广东深圳518109；2.深圳大学光电工程学院，教育部光电子器件与系统重点实验室，广东深圳518060）摘要院为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量，提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量

2、方法。通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像，重建特征点的空间三维坐标，进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角。实验结果表明：该系统在测量摆角时示值误差为依0.02毅，测量空间姿态角时示值误差为依0.12毅，同时具有非接触的优点，适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪。关键词院动态角度测量；几何量计量；双目立体视觉；在线测量文献标志码院A文章编号院1674-5124渊2015冤07-0021-03Dynamicanglemeasurementmethodbasedonstereovision

3、1，21111GUOJiping，LIAmeng，YUJiping，SONGTao，WUPeigang（1.ShenzhenAcademyofMetrology&QualityInspection，Shenzhen518109，China；2.CollegeofOptoelectronicsEngineering，KeyLaboratoryofOptoelectronicDevicesandSystems，EducationMinistryofChina，ShenzhenUniversity，Shenzhen518

4、060，China）Abstract:Inordertomeasuredynamiclargeswingangleandattitudeangleofmovingobject，adynamicanglemeasurementmethodbasedonstereovisionhasbeenpresented.Firstly，thesequenceimagesofobjectwithpointfeaturesarecapturedsynchronouslybyacalibratedstereosystem.Second

5、ly，the3Dcoordinatesofthepointfeaturesarereconstructed.Finally，theanglevariationiscalculatedoutbyaspecificalgorithm.Experimentresultsshowthattheerrorofthesystemcanreachto依0.02毅forswinganglemeasurementand依0.12毅forattitudeanglemeasurement.Thismethodcanbeusedtomea

6、surethedynamicangleandtotracetheattitudeangleonlinewiththeadvantageofnon-contact.Keywords:dynamicanglemeasurement；geometricmetrology；stereovision；onlinemeasurement0引言动态角度的大小随时间变化，因此要求其测量随着科技的进步，动态角测量需求越来越多，其方法能够实时记录被测角在各个时间状态下的角度中大空间范围内的动态角在线测量问题成为近年来信息。综观国内外报

7、道，有多种方法可用于探测动态[1]角度[2]。其中，激光干涉测角方法测量准确度高，通常的研究热点，如弯折试验机动态弯折角度测量、运[3]动物体的空间姿态角定位跟踪等。用于二维微小角度的精密测量。基于莫尔条纹技术的测角方法系统结构相对简单、分辨率高，但需借助收稿日期院2014-12-08曰收到修改稿日期院2015-02-18[4]特定的光路才能实现，应用受到一定限制。基于图基金项目院国家自然科学基金项目（61201355，61377017）深圳市科技研发资金（CXC20110506038A）像处理技术的测角方法便于进

8、行实时测量，但其测量[5-8]作者简介：郭继平（1985-），男，安徽泾县人，博士，主要从事准确度有待提高，只能探测二维角度的变化。基于几何量计量及光学三维成像与测量方面的研究。计算机视觉的动态角度测量方法能实现三自由度动22中国测试2015年7月态角度测量，但测量准确度较低，需用点阵激光照射zw至平面物体表面，应用受到限制[9]。基于视觉技术的P渊xw袁y