本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單LED發(fā)光點(diǎn)和二維轉(zhuǎn)臺(tái)的復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

自然昆蟲(chóng)復(fù)眼以其大視場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)高度敏感性和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)、安防、軍事等領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型仿生復(fù)眼裝置，如附圖1所示，系統(tǒng)保留了自然昆蟲(chóng)復(fù)眼的子眼曲面分布特點(diǎn)；并引入彎月透鏡，使光線更加垂直的照射到圖像傳感器上；半球形復(fù)眼球殼上共分布141個(gè)子眼，子眼采用對(duì)數(shù)型錐透鏡，以提高光斑聚焦特性；所有子眼共用一個(gè)CMOS相機(jī)，圖像傳感器分辨率為2048pixel×2048pixel，像元大小12μm×12μm。復(fù)眼裝置尺寸約為110mm×110mm×80mm，總體視場(chǎng)為100°×100°，捕獲的圖像可以通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

復(fù)眼系統(tǒng)各子眼成像不可避免的會(huì)存在非線性畸變，為了使用這套裝置能夠進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)探測(cè)定位等工作，需要先對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中，相機(jī)標(biāo)定的目的是為確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系。為了確定復(fù)眼系統(tǒng)中圖像點(diǎn)與空間點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，復(fù)眼的標(biāo)定需要解決的問(wèn)題包括：如何建立每個(gè)子眼通道圖像光斑與入射光線矢量的關(guān)系；怎樣才能統(tǒng)一眾多子眼坐標(biāo)系；怎么減少對(duì)眾多子眼標(biāo)定耗費(fèi)的大量時(shí)間與資源。

目前常用的相機(jī)標(biāo)定方法主要是先構(gòu)造成像模型和畸變模型，然后采用基于徑向約束、2D靶標(biāo)、交比不變性等一系列標(biāo)定方法求解這些相機(jī)模型中的內(nèi)、外和畸變參數(shù)，從而建立圖像與空間點(diǎn)的關(guān)系。而在復(fù)眼系統(tǒng)中，子眼數(shù)目眾多，越靠近球殼邊緣子眼的畸變?cè)酱笤綇?fù)雜，如果分別對(duì)每個(gè)子眼標(biāo)定，面臨模型難以構(gòu)造，子眼坐標(biāo)系眾多，標(biāo)定工作量大等問(wèn)題；同時(shí)在復(fù)眼大視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定，需要的大尺度靶標(biāo)價(jià)格昂貴，同時(shí)靶標(biāo)精度難以保證。因此這些常見(jiàn)標(biāo)定方法不能適用于此場(chǎng)合。

考慮到復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定的復(fù)雜性，因此，必須設(shè)計(jì)一套標(biāo)定高精度、坐標(biāo)系統(tǒng)一、自動(dòng)化運(yùn)行的標(biāo)定裝置和對(duì)應(yīng)的高效靈活的標(biāo)定方法。

需要根據(jù)仿生復(fù)眼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套標(biāo)定裝置和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定方法，不再需要集中于如何求解系統(tǒng)具體的成像和畸變參數(shù)，從而克服現(xiàn)有標(biāo)定方法的不足，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造覆蓋復(fù)眼全視場(chǎng)范圍的高精度靶標(biāo)，通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)標(biāo)定過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一坐標(biāo)系下建立每個(gè)子眼通道光斑點(diǎn)與靶點(diǎn)角度之間的非線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而解決子眼多、畸變復(fù)雜、視場(chǎng)大的復(fù)眼系統(tǒng)的標(biāo)定問(wèn)題，同時(shí)提高標(biāo)定效率，減小系統(tǒng)標(biāo)定誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有標(biāo)定方法的不足，提供一套標(biāo)定高精度、坐標(biāo)系統(tǒng)一、自動(dòng)化運(yùn)行的標(biāo)定裝置和對(duì)應(yīng)的高效靈活的標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)近景大視場(chǎng)下復(fù)眼系統(tǒng)的精確標(biāo)定，且標(biāo)定裝置簡(jiǎn)單，標(biāo)定精度高。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于單LED發(fā)光點(diǎn)和二維轉(zhuǎn)臺(tái)的復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定裝置，包括二維轉(zhuǎn)臺(tái)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、LED、磁性表座支撐架、一維平移臺(tái)、計(jì)算機(jī)和復(fù)眼系統(tǒng)。其中二維轉(zhuǎn)臺(tái)包括高精度伺服電機(jī)和固定框架，復(fù)眼系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)橫軸的末端，復(fù)眼跟隨豎軸和橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)。LED安置在磁性表座支撐架頂端，其安放位置可進(jìn)行調(diào)整，支撐架固定于一維平移臺(tái)，LED可在平移臺(tái)上沿轉(zhuǎn)臺(tái)橫軸方向?qū)崿F(xiàn)一維平移運(yùn)動(dòng)。標(biāo)定過(guò)程中，控制驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)豎軸和橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制一維平移臺(tái)實(shí)現(xiàn)LED位置移動(dòng)，復(fù)眼系統(tǒng)捕獲三維空間目標(biāo)點(diǎn)獲得光斑圖像，圖像通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，計(jì)算圖像光斑點(diǎn)中心坐標(biāo)，記錄豎軸、橫軸角度值和光斑中心坐標(biāo)，從而在統(tǒng)一的坐標(biāo)系下的兩個(gè)位置上建立每個(gè)子眼的坐標(biāo)-角度的映射關(guān)系。

另外，本發(fā)明還提供一種基于單LED發(fā)光點(diǎn)和二維轉(zhuǎn)臺(tái)的復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定方法，包括以下步驟：

步驟(1)調(diào)節(jié)二維轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，實(shí)現(xiàn)豎軸與橫軸相交于復(fù)眼球冠面的球心位置，并使豎軸與橫軸相互垂直。

步驟(2)設(shè)置兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角度零點(diǎn)位置，作為標(biāo)定過(guò)程中角度轉(zhuǎn)動(dòng)的起點(diǎn)，并將兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到零點(diǎn)位置。

步驟(3)將LED放置在復(fù)眼前方約500mm處，在360°內(nèi)等角度間隔轉(zhuǎn)動(dòng)橫軸，在每個(gè)位置采集復(fù)眼捕獲的斑點(diǎn)圖像，通過(guò)USB接口將圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中計(jì)算光斑中心坐標(biāo)，沿導(dǎo)軌方向調(diào)整LED位置，在轉(zhuǎn)動(dòng)橫軸時(shí)，使中心子眼的成像光斑中心位置不變。

步驟(4)從角度零點(diǎn)位置開(kāi)始，計(jì)算機(jī)的控制流程(圖5)實(shí)現(xiàn)標(biāo)定過(guò)程的自動(dòng)化運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)上下電機(jī)帶動(dòng)復(fù)眼轉(zhuǎn)動(dòng)。記此時(shí)LED的位置為Z₁，在設(shè)定的一系列角度位置上，采集LED成像在CMOS上的光斑圖像，計(jì)算圖像光斑中心點(diǎn)坐標(biāo)，將光斑與對(duì)應(yīng)子眼通道進(jìn)行匹配，確定斑點(diǎn)所屬子眼，并記錄子眼通道此時(shí)上下電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與光斑點(diǎn)坐標(biāo)。

步驟(5)第一個(gè)位置記錄完了后，測(cè)量LED到復(fù)眼球冠面球心的距離。

步驟(6)控制一維平移臺(tái)移動(dòng)LED到新的位置Z₂，在Z₂位置上重復(fù)步驟(4)和(5)。

步驟(7)在兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以把兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED的旋轉(zhuǎn)，因此可以認(rèn)為轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，而LED在空間中圍繞兩軸交點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)這一關(guān)系，如圖3所示，建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系，可以在Z₁和Z₂兩個(gè)位置上分別得到LED在空間中呈球面分布的虛擬三維靶標(biāo)，記錄Z₁和Z₂兩個(gè)位置上LED與兩軸交點(diǎn)的距離、每個(gè)子眼對(duì)應(yīng)的兩電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和圖像點(diǎn)的坐標(biāo)。

步驟(8)根據(jù)記錄的坐標(biāo)和角度關(guān)系，通過(guò)離散點(diǎn)插值的方法可以得到斑點(diǎn)在每個(gè)虛擬球面上的對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)一步可以得到每一個(gè)圖像斑點(diǎn)與入射光線矢量的映射關(guān)系，即可完成標(biāo)定過(guò)程。

上述的標(biāo)定方法用數(shù)學(xué)模型表達(dá)為：

豎軸相對(duì)于其角度零點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度記為α，橫軸相對(duì)于其角度零點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)角度記為β，圖像上光斑點(diǎn)坐標(biāo)記為P(u,v)，則對(duì)于每個(gè)子眼在Z₁位置兩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和光斑位置可以記為(α₁₁,β₁₁,P₁₁)，(α₁₂,β₁₂,P₁₂)，…，(α_1n,β_1n，P_1n)，在Z₂位置兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和光斑位置記為(α₂₁,β₂₁,P₂₁),(α₂₂,β₂₂,P₂₂)，…，(α_2n,β_2n,P_2n)。因此我們建立了每個(gè)子眼的圖像上點(diǎn)與對(duì)應(yīng)Z₁和Z₂兩個(gè)位置的球面上點(diǎn)與轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系夾角的關(guān)系和

建立如圖3所示OXYZ世界坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)位于兩軸交點(diǎn)，Y軸與豎軸重合，正方向?yàn)檫h(yuǎn)離下電機(jī)的方向，Z軸于橫軸重合，正方向?yàn)檫h(yuǎn)離上電機(jī)的方向，坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，X方向如圖所示。如圖4所示，在距離原點(diǎn)為R的位置上，上下電機(jī)的角度為(α,β)，其虛擬靶標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x,y,z)為：

在兩個(gè)這樣的位置上建立斑點(diǎn)-角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于一個(gè)已知的角度，通過(guò)插值，可以得到對(duì)應(yīng)角度，從而分別獲得在Z1和Z2兩個(gè)位置上虛擬球面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)連線的直線方程即為入射光線，設(shè)入射光線與坐標(biāo)系夾角為因此可以建立斑點(diǎn)與入射光線矢量的關(guān)系實(shí)現(xiàn)標(biāo)定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的標(biāo)定裝置由單LED和二維轉(zhuǎn)臺(tái)組成，可以構(gòu)建覆蓋復(fù)眼全視場(chǎng)的靶標(biāo)，統(tǒng)一了眾多子眼的坐標(biāo)系，不需考慮成像和畸變的具體模型，所以適合子眼多、畸變復(fù)雜、視場(chǎng)大復(fù)眼系統(tǒng)的標(biāo)定。

(2)本發(fā)明標(biāo)定裝置采用高精度伺服電機(jī)，保證轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置精確；使用LED發(fā)光點(diǎn)，避免像點(diǎn)不清晰的現(xiàn)象，提高光斑中心提取精度；標(biāo)定過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化使人為干擾少等原因使得標(biāo)定精度較高。

(3)本發(fā)明的系統(tǒng)調(diào)節(jié)完成以后，通過(guò)編寫的軟件控制可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)化標(biāo)定，在每個(gè)位置上很容易自動(dòng)獲得此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)兩軸的角度和計(jì)算復(fù)眼捕獲目標(biāo)得到的光斑點(diǎn)坐標(biāo)，從而使標(biāo)定過(guò)程更為便捷。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明需要標(biāo)定的新型仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明標(biāo)定系統(tǒng)示意圖；

圖3為本發(fā)明標(biāo)定方法原理圖；

圖4為本發(fā)明中LED在坐標(biāo)系中的位置關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明中計(jì)算機(jī)控制流程圖；

圖6為本發(fā)明用于三維目標(biāo)定位示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-子眼透鏡、2-彎月透鏡、3-CMOS圖像傳感器、4-PCB、5-復(fù)眼球殼、6-計(jì)算機(jī)、7-上方電機(jī)、8-下方電機(jī)、9-復(fù)眼系統(tǒng)、10-轉(zhuǎn)臺(tái)固定框架、11-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、12-LED(發(fā)光二極管)、13-磁性表座支撐架、14-一維平移臺(tái)、15-上電機(jī)回轉(zhuǎn)軸(橫軸)、16-下電機(jī)回轉(zhuǎn)軸(豎軸)、17-LED在第一個(gè)位置上形成的球形虛擬靶標(biāo)、18-LED在第二個(gè)位置上形成的球形虛擬靶標(biāo)。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖并結(jié)合具體實(shí)施步驟對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

需要標(biāo)定的復(fù)眼系統(tǒng)如圖1所示，由子眼透鏡，彎月透鏡、CMOS相機(jī)、球殼和外殼組成。半球形球殼上每個(gè)子眼透鏡負(fù)責(zé)約20°視場(chǎng)區(qū)域的目標(biāo)成像，彎月透鏡處在子眼透鏡與CMOS相機(jī)之間，用來(lái)優(yōu)化視場(chǎng)中經(jīng)過(guò)子眼透鏡后的入射光線，CMOS相機(jī)將子眼和彎月透鏡接收的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并輸出，球殼與外殼是整個(gè)復(fù)眼系統(tǒng)的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供的一種新型仿生復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定裝置，具體由如下部分組織配合而成：

如圖2所示，本發(fā)明主要由二維轉(zhuǎn)臺(tái)、LED燈珠12、復(fù)眼系統(tǒng)9和計(jì)算機(jī)6組成，二維轉(zhuǎn)臺(tái)主要由兩個(gè)伺服電機(jī)(7、8)和固定框架10組成，兩個(gè)電機(jī)各自配備高精度驅(qū)動(dòng)器11，復(fù)眼系統(tǒng)9固定在橫軸末端，可隨橫軸15同步轉(zhuǎn)動(dòng)，豎軸16的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)兩軸轉(zhuǎn)臺(tái)及橫軸15在水平方向運(yùn)動(dòng)，橫軸15和豎軸16可以在360°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。被標(biāo)定的復(fù)眼系統(tǒng)9安裝在橫軸15上，通過(guò)調(diào)節(jié)復(fù)眼周圍緊固螺母可以微調(diào)復(fù)眼固定在橫軸15上的上下左右位置，從而便于調(diào)節(jié)豎軸和橫軸與復(fù)眼球冠面球心相交。LED燈珠12安放于磁性表座支撐架13上，支撐架13固定在一維平移臺(tái)14上，LED燈珠12位于轉(zhuǎn)臺(tái)原點(diǎn)位置的正前方。

本發(fā)明提供的一種新型仿生復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定裝置對(duì)應(yīng)的標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法具體包括以下步驟：

(1)調(diào)節(jié)二維轉(zhuǎn)臺(tái)裝置，如圖3所示，實(shí)現(xiàn)橫軸15與豎軸16相交于復(fù)眼9球冠面的球心位置，并使橫軸15與豎軸16相互垂直。

(2)設(shè)置兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的角度零點(diǎn)位置，作為標(biāo)定過(guò)程中角度轉(zhuǎn)動(dòng)的起點(diǎn)，并將橫軸和豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)到零點(diǎn)位置。

(3)將LED燈珠12放置在復(fù)眼前方約500mm處，在360°內(nèi)等角度間隔轉(zhuǎn)動(dòng)橫軸15，在每個(gè)角度位置上，復(fù)眼系統(tǒng)的子眼1捕獲LED發(fā)光點(diǎn)12經(jīng)過(guò)彎月透鏡2成像在CMOS圖像傳感器3上，通過(guò)USB接口將圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)6中計(jì)算光斑中心坐標(biāo)，不斷調(diào)整LED燈珠12的位置使橫軸在不同角度下中間子眼的成像光斑中心重合。

(4)從兩軸角度零點(diǎn)位置開(kāi)始，計(jì)算機(jī)的控制流程如圖5所示，驅(qū)動(dòng)橫軸15和豎軸16帶動(dòng)復(fù)眼9轉(zhuǎn)動(dòng)，其中轉(zhuǎn)動(dòng)角度不等間隔，確保每個(gè)子眼通道1獲得的圖像光斑點(diǎn)的分布均勻性。記此時(shí)LED的位置為Z₁，在設(shè)定的每個(gè)角度位置上，采集LED發(fā)光點(diǎn)12成像在CMOS圖像傳感器3上的光斑圖像，計(jì)算圖像光斑中心點(diǎn)坐標(biāo)，將光斑與對(duì)應(yīng)子眼通道進(jìn)行匹配，確定斑點(diǎn)所屬子眼，并記錄子眼此時(shí)橫豎軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與對(duì)應(yīng)光斑點(diǎn)坐標(biāo)。

(5)第Z₁位置記錄完了后，測(cè)量LED燈珠12到復(fù)眼9球冠面球心的距離。

(6)控制一維平移臺(tái)14移動(dòng)LED燈珠12到新的位置Z₂，在LED燈珠12的新位置上重復(fù)步驟(4)和(5)。

(7)在兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以把兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED燈珠12的旋轉(zhuǎn)，因此可以認(rèn)為轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，而LED燈珠12在空間中圍繞兩軸交點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)這一關(guān)系，如圖3所示，可以在Z₁和Z₂兩個(gè)位置上分別得到LED發(fā)光點(diǎn)12在空間中呈球面分布的虛擬三維靶標(biāo)17，18，記錄兩個(gè)位置上LED燈珠12與兩軸交點(diǎn)的距離、每個(gè)子眼對(duì)應(yīng)的兩電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和圖像點(diǎn)的坐標(biāo)。

(8)對(duì)于編號(hào)為m(1≤m≤141)的子眼，圖像光斑中心點(diǎn)坐標(biāo)為P(u,v)，同時(shí)上下電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為(α,β)，于是可以建立此子眼的光斑-角度對(duì)應(yīng)關(guān)系(α,β,P)。當(dāng)目標(biāo)被復(fù)眼捕獲后，通過(guò)計(jì)算得到圖像上斑點(diǎn)坐標(biāo)，需要獲取此時(shí)的角度信息，而得到的斑點(diǎn)坐標(biāo)不能完全與已知數(shù)據(jù)重合，使用離散點(diǎn)插值的方法依據(jù)已知斑點(diǎn)坐標(biāo)和現(xiàn)有斑點(diǎn)-角度關(guān)系可以獲取未知角度信息。通過(guò)插值的方法得到在Z₁和Z₂兩個(gè)位置上的角度信息，即可得到圖像光斑在兩個(gè)球面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，一個(gè)光斑對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)構(gòu)成的直線即為入射光線，因此建立了圖像坐標(biāo)與入射光線矢量之間的關(guān)系，完成復(fù)眼系統(tǒng)的標(biāo)定過(guò)程。

上述過(guò)程給出了本發(fā)明提供的的一種新型仿生復(fù)眼系統(tǒng)標(biāo)定裝置和對(duì)應(yīng)的標(biāo)定方法的實(shí)施過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)仿生復(fù)眼系統(tǒng)的高精度自動(dòng)化標(biāo)定。當(dāng)標(biāo)定完成后，可以使用復(fù)眼裝置開(kāi)展三維空間目標(biāo)探測(cè)定位等工作。

如圖6所示，當(dāng)空間中的一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)被復(fù)眼捕獲時(shí)，假設(shè)其三維坐標(biāo)為(x,y,z),圖像上每個(gè)斑點(diǎn)可以通過(guò)角度插值的方法在標(biāo)定的兩個(gè)位置上得到對(duì)應(yīng)角度(α₁,β₁)和(α₂,β₂)，已知角度可以在兩個(gè)球面上得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)。如圖4所示，記第一個(gè)球面位置與坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)₁，第二個(gè)球面位置與原點(diǎn)的距離為L(zhǎng)₂，則在兩個(gè)球面上計(jì)算得到兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為M₁(x₁,y₁,z₁)和M₂(x₂,y₂,z₂)。

則同一光斑點(diǎn)在兩個(gè)球面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)構(gòu)成的直線方程即為入射光線，其直線方程為：

當(dāng)發(fā)光點(diǎn)被多個(gè)子眼捕獲時(shí)，可以得到多條入射光線，入射光線都是從目標(biāo)點(diǎn)發(fā)出，因此入射光線的交點(diǎn)即為被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)，可以聯(lián)立方程得：

實(shí)際情況下空間目標(biāo)點(diǎn)一般會(huì)被4到8個(gè)子眼捕獲到，因此4≤n≤8(n代表斑點(diǎn)個(gè)數(shù)),而需要求解的坐標(biāo)參數(shù)只有三個(gè)，方程個(gè)數(shù)大于被求解參數(shù)個(gè)數(shù)，這是一個(gè)超定方程，通過(guò)最小二乘法可以解得空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x,y,z)的最優(yōu)解。

在前述理論和工作基礎(chǔ)上，我們不僅可以對(duì)三維大尺度物體進(jìn)行測(cè)量，還可以對(duì)一個(gè)物體表面進(jìn)行點(diǎn)云掃描從而實(shí)現(xiàn)面形重構(gòu)。說(shuō)明該發(fā)明的標(biāo)定裝置和標(biāo)定方法實(shí)現(xiàn)的功能可以很好的應(yīng)用到空間定位、面形測(cè)量、三維重構(gòu)等工作中。