多相机非共视场位姿测量：基于非合作圆特征的新方法

"这篇论文详细探讨了一种针对多相机非共视场的非合作圆特征位姿测量方法，主要应用于大型光学模块的转运过程中的视觉位姿测量。论文的作者是宋代平和陆璐，他们来自重庆大学机械工程学院。该研究得到了国家自然科学基金联合基金项目的资助。文章中提出的方法利用目标底部的两个圆特征，在大目标近距离对接的环境下，通过固定在球头机构内部的两个相机采集锥孔边缘圆特征，进行多相机标定以获取相机间的位置关系，并结合两圆共面和相机位置信息来排除解算过程中的虚假解。实验结果显示，该方法在1140mm工作距离下，姿态角误差小于0.5°，圆心距离计算误差小于1.0mm，证明了其精度和可靠性，适用于大目标近距离位姿测量。关键词包括机器视觉、位姿测量、多相机非公共视场、共面圆特征、距离约束和大目标近距离。" 这篇研究论文主要关注的是在复杂的视觉测量环境中，如何精确地测定非合作目标的位姿。传统的单相机或共视场多相机系统在某些情况下可能会受到视野限制，尤其是在大目标的近距离对接操作中。宋代平和陆璐提出的解决方案是利用非共视场的特性，即相机从不同视角捕获目标的同一平面内的两个圆特征。这种方法的关键在于，通过这两个圆的共面性和相机之间的相对位置关系，可以建立有效的几何约束，从而减少解算过程中的不确定性。 首先，研究者将两个相机安装在球头机构内部，这样可以在不干扰工作空间的情况下，从不同的角度捕获锥孔边缘的圆特征。然后，通过多相机标定技术确定相机在空间中的位置和姿态，这是实现非共视场测量的基础。标定完成后，可以结合各个相机的位姿信息来构建一个三维空间模型。 在解算圆特征的位姿时，引入距离和角度的约束条件，以消除可能的错误解。这种约束优化了位姿估计的准确性，确保在大目标近距离对接时，如球头与锥孔的对准，能够达到高精度。实验结果证实了这种方法的有效性，即使在较大的工作距离下，也能保持极低的定位和姿态误差。 这篇论文提出了一种创新的多相机位姿测量方法，它克服了传统方法在大目标近距离测量时的局限性，提高了测量的精度和可靠性，对于机器视觉和自动化领域的实践应用具有重要意义。该方法不仅有助于提升光学模块转运的效率，也对其他需要精确位姿测量的领域，如机器人操作、航空航天对接等，提供了有价值的参考。