CN109238235A - 单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法 - Google Patents

单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，该方法包括：确定非运动刚体上的标定点在世界坐标系上的三维坐标；确定运动目标刚体上的标定点在局部坐标系上的三维坐标；利用相机采集非运动刚体和运动目标刚体的初始图像和运动目标刚体运动过程中的序列图像；求解世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标；求解局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标；建立局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标；求解运动目标刚体运动过程中的实时位姿参数。本发明为机械系统仿真、验证，试验结果鉴定提供了基础。

Description

单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法
技术领域
本发明涉及一种视觉测量方法，尤其是一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，属于视觉测量领域。
背景技术
刚体位姿参数测量在大型工件装配、空间飞行器对接、交通事故责任判定、试验结果鉴定过程中有着重要的应用价值。传统的刚体位姿测量方法是在被测空间目标上安装高精度的陀螺或GPS进行三维位姿测量，主要有惯性导航位姿测量系统、GPS导航位姿测量系统、惯性导航结合GPS原理位姿测量系统。
惯导系统有一个缺点，即系统误差会跟随时间的增加而发散，测量系统升温和初始化对准所需要的时间相对较长，而作为测量系统中关键的惯性元件，精度越高，所要花费精力和经济代价越大；GPS导航位姿测量系统具有诸多的优点，但是主要缺点还是制造价格昂贵和应用领域的灵活性不强；惯性导航结合GPS导航原理位姿测量系统主要原理是将GPS的长期测量精确性与惯性陀螺仪的短期测量稳定性等优点相结合，达到良好的预期测量结果，该系统有测量精度高和可靠性好等特点，但由于此系统中主要测量组成包含两个部分，因此系统制造价格自然也是更加昂贵，而且耗时。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，该方法为仅用一台视觉成像设备(相机)采集图像的单目视觉测量方法，相较于双目视觉测量和多目视觉测量，无需解决双目视觉测量和多目视觉测量中的相机间的最优距离(基线长度)和特征点匹配难的问题，也不会像全方位视觉传感器那样产生很大的畸变，在相机安装、视场调整、相机参数标定等方面也都比双目视觉测量和多目视觉测量有优势，该方法可以实现空间运动目标的位姿参数连续性测量，为机械系统仿真、验证，试验结果鉴定提供了基础。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，所述方法包括：
在非运动刚体上定义世界坐标系，并在非运动刚体上粘贴多个标定点，确定非运动刚体上的标定点在世界坐标系上的三维坐标；
在运动目标刚体上定义局部坐标系，并在运动目标刚体上粘贴多个标定点，确定运动目标刚体上的标定点在局部坐标系上的三维坐标；
利用相机采集非运动刚体和运动目标刚体的初始图像和运动目标刚体运动过程中的序列图像；
利用初始图像中非运动刚体上的标定点的像素坐标与世界坐标的线性变换关系，求解世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标；
利用序列图像中运动目标刚体上的标定点，求解每一帧图像中局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标；
以相机坐标系为中介，建立每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标；
根据每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，求解运动目标刚体运动过程中的实时位姿参数。
进一步的，所述方法在高速相机采集图像前，还包括：
调整相机的拍摄角度和拍摄距离，使相机的镜头对准非运动刚体、运动目标刚体上的标定点。
进一步的，所述非运动刚体、运动目标刚体上的标定点均为至少六个，且非运动刚体、运动目标刚体上至少四个标定点不共面。
进一步的，所述像素坐标与世界坐标的线性变换关系为：
其中，u和v为投影点在像素坐标系中的坐标；x、y、z为标定点在世界坐标系下的坐标；Li(i＝1,2,……11)为包含有相机内外参数的值。
进一步的，所述Li(i＝1,2,……11)通过求解非运动刚体上的标定点或运动目标刚体上的标定点构成的线性方程组确定，将线性方程组整理成矩阵Ax＝b形式如下：
其中，N为非运动刚体或运动目标刚体上标定点的数量，利用最小二乘法x＝(ATA)- 1ATb求解出参数Li(i＝1,2,……11)。
进一步的，所述世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R1[W-T1]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R1为世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵；w＝(xw，yw，zw)T为空间点的世界坐标；T1＝(x0，y0，z0)T为相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
进一步的，所述局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R2[L-T2]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R2为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；L＝(xL，yL，zL)T为空间点的世界坐标；T2＝(x’0，y’0，z’0)T为相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标。
进一步的，所述局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
R1[W-T1]＝R2[L-T2]
L＝R3[W-T3]
其中，R1为世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵；R2为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；R3为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；T1＝(x0，y0，z0)T为相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标；T2＝(x’0，y’0，z’0)T为相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标；T3＝(x1，y1，z1)T为局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
进一步的，所述世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵为记为R1，所述相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标记为T1，每一帧图像中局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵记为R2，所述相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标记为T2；
R1和T1，以及R2和T2，均由以下十七个非线性方程组确定：
r11*r12+r21*r22+r31*r32＝0
r11*r13+r21*r23+r31*r33＝0
r12*r13+r22*r23+r32*r33＝0
其中，bu＝b/fu，bv＝b/fv，D＝-(x0r31+y0r32+z0r33)，u0、v0为相机光轴与像平面的交点的像素坐标，fu、fv为单个像素在u和v方向的实际尺寸，b为相机的焦距；rij(i,j＝1,2,3)为R1或R2的元素；x0、y0、z0为T1或T2中的元素，即相机坐标系原点在世界坐标系下或局部坐标系的坐标。
进一步的，所述运动目标刚体运动过程中的位姿参数用欧拉角α、β、γ及平移向量(x1，y1，z1)T表示。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明为仅用一台视觉成像设备(相机)采集图像的单目视觉测量方法，与双目视觉位姿参数测量甚至多目视觉位姿参数测量相比，无需解决双目视觉测量和多目视觉测量中的相机间的最优距离(基线长度)和特征点匹配难的问题，也不会像全方位视觉传感器那样产生很大的畸变，在相机安装、视场调整、相机参数标定等方面也都比双目视觉测量和多目视觉测量有优势。
2、本发明可以调整相机的拍摄角度和拍摄距离，使相机的镜头对准非运动刚体、运动目标刚体上的标定点，这样可以确保非运动刚体上的标定点和运动目标刚体上的标定点在相机采集的初始图像中能够清晰可见，并且可以保证运动目标刚体上的标定点在相机采集的序列图像中可见。
3、本发明采用动态目标位姿参数连续性非接触式测量，测量过程中，观测者和被观测者互不影响，不会对彼此有任何伤害，安全性和可靠性高。
4、本发明不像GPS位姿参数测量系统易受信号遮挡影响，可适用于室内运动目标的位姿参数测量。
附图说明
图1为本发明实施例1的单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法流程图。
图2为本发明实施例2的刚体位姿参数测量的现场布置图。
其中，1-非运动刚体，2-运动目标刚体，3-高速相机，4-转台，5-地面。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，该方法包括以下步骤：
S101、在非运动刚体上定义世界坐标系，并在非运动刚体上粘贴多个标定点，确定非运动刚体上的标定点在世界坐标系上的三维坐标。
本步骤中，非运动刚体上粘贴的标定点数量记为N，且N≥6，即非运动刚体上的标定点为至少六个，各个标定点之间的空间距离尽量较大，其中至少四个标定点不共面。
S102、在运动目标刚体上定义局部坐标系，并在运动目标刚体上粘贴多个标定点，确定运动目标刚体上的标定点在局部坐标系上的三维坐标。
本步骤中，运动目标刚体上粘贴的标定点数量记为M，且M≥6，，即运动目标刚体上的标定点为至少六个，各个标定点之间的空间距离尽量较大，其中至少四个标定点不共面；非运动刚体和运动目标刚体上的标定点在运动目标刚体运动过程中都不受遮挡。
S103、利用相机采集非运动刚体和运动目标刚体的初始图像和运动目标刚体运动过程中的序列图像。
本实施例的相机采用高速相机，其具有序列图像采集功能；进一步地，在本步骤之前，还包括：调整相机的拍摄角度和拍摄距离，使相机的镜头对准非运动刚体、运动目标刚体上的标定点，这样可以确保非运动刚体上的N个标定点和运动目标刚体上的M个标定点在相机采集的初始图像中能够清晰可见，并且可以保证运动目标刚体上的M个标定点在相机采集的序列图像中可见。
S104、利用初始图像中非运动刚体上的标定点的像素坐标与世界坐标的线性变换关系，求解世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
本步骤中，非运动刚体上的标定点的像素坐标与世界坐标的线性变换关系为：
其中，u和v为投影点在像素坐标系中的坐标；x、y、z为标定点在世界坐标系下的坐标；Li(i＝1,2,……11)为包含有相机内外参数的值。
进一步地，Li(i＝1,2,……11)通过求解非运动刚体上的N个标定点或运动目标刚体上的M个标定点构成的2N或2M个线性方程组确定，本实施例以非运动刚体上的N个标定点为例，将2N个线性方程组整理成矩阵Ax＝b形式如下：
利用最小二乘法x＝(ATA)-1ATb求解出参数Li(i＝1,2,……11)。
本步骤中，世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R1[W-T1]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R1为世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵；w＝(xw，yw，zw)T为空间点的世界坐标；T1＝(x0，y0，z0)T为世界坐标系与相机坐标系之间的平移向量，其表示相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
S105、利用序列图像中运动目标刚体上的标定点，求解每一帧图像中局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标。
本步骤中，局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R2[L-T2]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R2为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；L＝(xL，yL，zL)T为空间点的世界坐标；T2＝(x’0，y’0，z’0)T为局部坐标系与相机坐标系之间的平移向量，其表示相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标。
R1和T1，以及R2和T2，均由以下十七个非线性方程组确定：
r11*r12+r21*r22+r31*r32＝0
r11*r13+r21*r23+r31*r33＝0
r12*r13+r22*r23+r32*r33＝0
其中，bu＝b/fu，bv＝b/fv，D＝-(x0r31+y0r32+z0r33)，u0、v0为相机光轴与像平面的交点的像素坐标，fu、fv为单个像素在u和v方向的实际尺寸，b为相机的焦距；rij(i,j＝1,2,3)为R1或R2的元素；x0、y0、z0为T1或T2中的元素，即相机坐标系原点在世界坐标系下或局部坐标系的坐标。
S106、以相机坐标系为中介，建立每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
本步骤中，局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
R1[W-T1]＝R2[L-T2]
L＝R3[W-T3]
其中，R3为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；T3＝(x1，y1，z1)T为局部坐标系与世界坐标系之间的平移向量，局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
S107、根据每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，求解运动目标刚体运动过程中的实时位姿参数。
本步骤中，运动目标刚体运动过程中的位姿参数用欧拉角α、β、γ及平移向量T3＝(x1，y1，z1)T表示。
实施例2：
如图2所示，为刚体位姿参数测量现场布置图，将视作非运动刚体1的长方体箱子摆放在地面5上，以非运动刚体1的顶点Ow为坐标原点三条直角边为坐标轴，建立世界坐标系Ow-XwYwZw,在其两个侧面上粘贴六个以上的标记点，本实施例共粘贴了九个标记点，标记点的三维坐标通过测量得到，将视作运动目标刚体2的长方体箱子放在转台4上，以运动目标刚体2的一个顶点为原点三条直角边为坐标轴，建立局部坐标系OL-XLYLZL，同样在其两个侧面上粘贴九个标记点，标记点之间的距离尽量选取的大一点，通过测量得到各标记点在其自身局部坐标系下的三维坐标。
将运动目标刚体2连同下面的转台4一起进行移动，使得运动目标刚体2局部坐标系的坐标轴与世界坐标系的坐标轴各自同向，将一台能够获取序列图像的高速相机3摆放到合适位置，调整高速相机3的拍摄角度和拍摄距离(焦距)，使得图像中非运动刚体1和运动目标刚体2上的标定点清晰可见，然后顺时针转动转台4，查看图像中非运动刚体1和运动目标刚体2上的标定点是否有遮挡，若有，则需要重新调整相机3的位置，即改变高速相机3的拍摄角度。
设置高速相机3的分辨率为1280×800，拍摄速率为1000帧/秒，打开补光灯，开始拍摄初始位置下的序列图片，从中选取一帧图片，作为转台4旋转0度下获取的图片，然后将转台4每顺时针旋转5度，获取一帧图像，这样得到运动目标刚体2分别在0度、5度、10度、15度、20度、25度、30度下的图片，利用标记点像素坐标提取软件测量得到0度下两个箱子上的标定点的像素坐标，获取5度、15度、20度、25度、30度下刚体上标定点的像素坐标，各标定点在相应坐标系下的三维坐标及在图像中的像素坐标如下表1和表2所示。
表1标定点的世界坐标及像素坐标
表2标定点的局部坐标及各角度下的像素坐标
将标定点在初始位置0度下的的世界坐标及像素坐标代入下面的以矩阵形式表示的线性方程组中，利用最小二乘法x＝(ATA)-1ATb求解出参数Li(i＝1,2,…11)。
将求得的参数Li(i＝1,2,…11)代入如下非线性方程组，可求解出相机坐标系与世界坐标系之间的R1和T1。
r11*r12+r21*r22+r31*r32＝0
r11*r13+r21*r23+r31*r33＝0
r12*r13+r22*r23+r32*r33＝0
解得R1和T1如下：
T1＝[-1.0571 -0.9213 -0.2220]T
同样的方法，可求解出0度、5度、10度、15度、20度、25度、30度下的相机坐标系与刚体局部坐标系之间的R2和T2，求解结果如下表3所示，其中rij(i,j＝1,2,3)为R2中的元素，(x’0，y’0，z’0)为T2中的元素。
0度 5度 10度 15度 20度 25度 30度
r11 0.7055 0.6115 0.5518 0.5547 0.4426 0.3661 0.2877
r12 -0.7086 -0.7911 -0.8338 -0.8320 -0.8963 -0.9301 -0.9577
r13 0.0121 0.0168 0.0182 -0.0002 0.0277 0.0297 -0.0040
r21 -0.1217 -0.1268 -0.1462 -0.0873 -0.1601 -0.1715 -0.0915
r22 -0.1245 -0.1184 -0.1085 -0.0350 -0.0735 -0.0628 -0.0267
r23 0.9847 0.9848 0.9833 0.9956 0.9844 0.9832 0.9954
r31 0.6963 0.7775 0.8182 0.8285 0.8805 0.9129 0.9535
r32 0.6963 0.6047 0.5455 0.5523 0.4402 0.3652 0.2860
r33 0.1741 0.1728 0.1818 0.0921 0.1761 0.1826 0.0953
x'<sub>0</sub> -0.4693 -0.5610 -0.6661 -0.7239 -0.7477 -0.8231 -0.8911
y'<sub>0</sub> -0.7643 -0.6859 -0.6414 -0.5683 -0.4807 -0.4049 -0.3372
z'<sub>0</sub> -0.0659 -0.0752 -0.0781 -0.0753 -0.0597 -0.0745 -0.0769
表3各角度下刚体局部坐标系与相机坐标系的R2和T2
由可以求解出各角度下刚体局部坐标系与世界坐标下之间的R3和T3，求解结果如下表4所示。
0度 5度 10度 15度 20度 25度 30度
r11 0.9977 0.9978 0.9922 0.9863 0.9635 0.9367 0.8976
r12 -0.1016 -0.0386 0.1563 0.1574 0.2795 0.3578 0.4374
r13 -0.0443 0.048 -0.0313 0.0545 -0.028 -0.0325 0.0638
r21 0.101 0.0359 -0.1596 -0.1601 -0.2831 -0.3624 -0.4403
r22 0.9922 0.998 0.9835 0.9858 0.9566 0.9299 0.8971
r23 0.0082 0.0576 0.0108 0.0455 0.0244 0.0257 0.0216
r31 0.0201 -0.0452 -0.0035 -0.051 0.0026 0.0073 -0.0603
r32 0.0124 -0.061 0.0331 -0.0489 0.0181 0.0227 -0.0339
r33 0.9991 0.9973 1.0001 0.9974 0.9997 0.9996 0.9976
x<sub>1</sub> -0.4615 -0.4756 -0.4973 -0.4356 -0.4751 -0.4366 -0.4141
y<sub>1</sub> -0.2006 -0.2699 -0.1831 -0.2529 -0.2471 -0.2422 -0.2262
z<sub>1</sub> -0.1595 -0.0819 -0.1671 -0.0832 -0.1784 -0.1705 -0.0868
表4各角度下刚体局部坐标系与世界坐标系之间的R3和T3
由旋转矩阵可求得欧拉角α、β、γ,其中，
α＝a tan2(r32,r33)
γ＝a tan2(r21,r11)
其中，α、β、γ为世界坐标系绕分别绕x轴、y、z轴旋转的角度。由上式可求得0度、5度、10度、15度、20度、25度、30度下刚体坐标系与世界坐标系之间的参数α、β、γ，求解结果如下表5所示。
欧拉角 0度 5度 10度 15度 20度 25度 30度
ɑ 0.7118 -3.5024 1.8965 -2.8059 1.0386 1.3007 -1.9483
β -1.155 2.5916 0.2006 2.9214 -0.1462 -0.418 3.4572
γ 5.7783 2.0605 -9.1403 -9.2173 -16.3771 -21.1517 -26.1308
表5各角度下刚体坐标系与世界坐标系之间的姿态参数
综上所述，本发明实现了空间运动目标的位姿参数连续性测量，为机械系统仿真、验证，试验结果鉴定提供了基础。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述方法包括：
在非运动刚体上定义世界坐标系，并在非运动刚体上粘贴多个标定点，确定非运动刚体上的标定点在世界坐标系上的三维坐标；
在运动目标刚体上定义局部坐标系，并在运动目标刚体上粘贴多个标定点，确定运动目标刚体上的标定点在局部坐标系上的三维坐标；
利用相机采集非运动刚体和运动目标刚体的初始图像和运动目标刚体运动过程中的序列图像；
利用初始图像中非运动刚体上的标定点的像素坐标与世界坐标的线性变换关系，求解世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标；
利用序列图像中运动目标刚体上的标定点，求解每一帧图像中局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标；
以相机坐标系为中介，建立每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标；
根据每一帧图像中局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，求解运动目标刚体运动过程中的实时位姿参数。
2.根据权利要求1所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述方法在高速相机采集图像前，还包括：
调整相机的拍摄角度和拍摄距离，使相机的镜头对准非运动刚体、运动目标刚体上的标定点。
3.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述非运动刚体、运动目标刚体上的标定点均为至少六个，且非运动刚体、运动目标刚体上至少四个标定点不共面。
4.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述像素坐标与世界坐标的线性变换关系为：
其中，u和v为投影点在像素坐标系中的坐标；x、y、z为标定点在世界坐标系下的坐标；Li(i＝1,2,……11)为包含有相机内外参数的值。
5.根据权利要求4所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述Li(i＝1,2,……11)通过求解非运动刚体上的标定点或运动目标刚体上的标定点构成的线性方程组确定，将线性方程组整理成矩阵Ax＝b形式如下：
其中，N为非运动刚体或运动目标刚体上标定点的数量，利用最小二乘法x＝(ATA)-1ATb求解出参数Li(i＝1,2,……11)。
6.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R1[W-T1]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R1为世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵；w＝(xw，yw，zw)T为空间点的世界坐标；T1＝(x0，y0，z0)T为相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
7.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵，以及相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标，由下式确定：
C＝R2[L-T2]
其中，C＝(Xc，Yc，Zc)T为空间点在相机坐标系下的坐标；R2为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；L＝(xL，yL，zL)T为空间点的世界坐标；T2＝(x’0，y’0，z’0)T为相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标。
8.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵，以及局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标，由下式确定：
R1[W-T1]＝R2[L-T2]
L＝R3[W-T3]
其中，R1为世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵；R2为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；R3为局部坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；T1＝(x0，y0，z0)T为相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标；T2＝(x’0，y’0，z’0)T为相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标；T3＝(x1，y1，z1)T为局部坐标系原点在世界坐标系下的坐标。
9.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述世界坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵为记为R1，所述相机坐标系原点在世界坐标系下的坐标记为T1，每一帧图像中局部坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵记为R2，所述相机坐标系原点在局部坐标系下的坐标记为T2；
R1和T1，以及R2和T2，均由以下十七个非线性方程组确定：
r11*r12+r21*r22+r31*r32＝0
r11*r13+r21*r23+r31*r33＝0
r12*r13+r22*r23+r32*r33＝0
其中，bu＝b/fu，bv＝b/fv，D＝-(x0r31+y0r32+z0r33)，u0、v0为相机光轴与像平面的交点的像素坐标，fu、fv为单个像素在u和v方向的实际尺寸，b为相机的焦距；rij(i,j＝1,2,3)为R1或R2的元素；x0、y0、z0为T1或T2中的元素，即相机坐标系原点在世界坐标系下或局部坐标系的坐标。
10.根据权利要求1或2所述的一种单目序列图像实现刚体位姿参数连续性测量方法，其特征在于：所述运动目标刚体运动过程中的位姿参数用欧拉角α、β、γ及平移向量(x1，y1，z1)T表示。
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