大尺寸三维激光测量系统标定新方法探索

"大尺寸三维激光测量系统标定方法 (2012年)，由郭才矿、杜正春、姚振强等在《上海交通大学学报》发表，该研究提出了一种基于平面几何射影变换原理的标定技术，适用于大尺寸三维激光测量系统。该方法利用激光扫描平面的旋转特性，结合平面射影变换中的直线不变性，构建了标定对象表面点在不同参考系之间的变换约束。通过封闭运动链理论确定系统参考系的空间刚体变换，将标定问题转换为求解内参数矩阵和外参数矩阵的问题。这种方法具有设备简单、速度快、稳定性好的优点，适合实际工程应用。关键词包括：大尺寸三维激光测量系统、有源标定、平面射影几何变换、封闭运动链、内外参数矩阵求解。" 本文深入探讨了三维激光测量系统的一种高效标定方法，主要关注大尺寸测量环境下的应用。标定是确保测量系统精度的关键步骤，尤其是在复杂的三维空间测量中。传统的标定方法可能不适用于大尺寸系统，因此研究人员引入了平面几何射影变换的理论，这是一种在二维平面上投影三维空间信息的方法。 文章指出，由于测量系统中激光扫描平面会进行旋转，可以通过分析这一特性来建立标定对象表面点在不同坐标系之间的映射关系。平面射影变换的直线不变性在此起到了关键作用，它保证了在不同视角下，激光扫描到的特征点在投影变换后依然保持直线特性。这种映射关系为标定提供了数学基础。 同时，研究团队采用了封闭运动链的思想来定义系统参考系的空间刚体变换。封闭运动链通常用于描述多关节机械臂或其他复杂运动结构的运动学，此处被用来描述激光测量系统的动态行为。通过这种方式，可以将原本复杂的系统标定问题简化为在世界坐标系下求解内参数矩阵（描述传感器内部光学特性的矩阵）和外参数矩阵（描述传感器在世界坐标系的位置和姿态）的问题。 解决这两个矩阵的值，就能完成系统的标定过程，从而提高测量精度和稳定性。作者强调，这种方法不仅标定过程简单，而且速度快，性能稳定，特别适合实际工程中的大尺寸测量任务。 这项研究为大尺寸三维激光测量系统的标定提供了一个创新且实用的解决方案，对于提升测量效率和精度具有重要意义。在工业制造、建筑测绘、航空航天等领域，三维激光测量系统的精确标定是不可或缺的技术支持，而这种方法无疑为这些领域的技术发展贡献了重要力量。