CN111238438B - 非接触姿态测量方法以及存储介质 - Google Patents

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CN111238438B CN202010093750.3A CN202010093750A CN111238438B CN 111238438 B CN111238438 B CN 111238438B CN 202010093750 A CN202010093750 A CN 202010093750A CN 111238438 B CN111238438 B CN 111238438B
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Abstract

本申请公开了一种非接触姿态测量方法、装置以及存储介质，用于对被测物体的姿态进行测量。其中，非接触姿态测量方法包括：获取第一光学准直装置(10)与被测物体的第一测量面(S1)之间的第一角度偏差信息，其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置(10)的轴线与第一测量面(S1)的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置(10)的姿态相关的第一测量信息；以及根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。

Description

非接触姿态测量方法以及存储介质
技术领域
本申请涉及姿态测量技术领域，特别是涉及一种非接触姿态测量方法、装置以及存储介质。
背景技术
现有的对物体的姿态进行测量的方式为接触式姿态测量，例如将陀螺仪放置在被测物体上，用以测量被测物体的姿态。然而，在实际的应用场景中，会存在无法直接将陀螺仪放置在被测物体上的情况。因此，需要一种非接触式姿态测量方式，使得在不与被测物体接触的情况下，确定与被测物体相关的姿态信息。
但是，在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开提供了一种非接触姿态测量系统和姿态信息获取设备，以至少解决现有技术中存在的在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体相关的姿态信息，并且在获取到与被测物体相关的姿态信息的情况下，如何确定被测物体的姿态的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种非接触姿态测量方法，用于对被测物体的姿态进行测量，包括：获取第一光学准直装置与被测物体的第一测量面之间的第一角度偏差信息，其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置的轴线与第一测量面的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置的姿态相关的第一测量信息；以及根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。
根据本申请的另一个方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上所述的方法。
根据本申请的另一个方面，提供了一种非接触姿态测量装置，包括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：获取第一光学准直装置与被测物体的第一测量面之间的第一角度偏差信息，其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置的轴线与被测物体的第一测量面的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置的姿态相关的第一测量信息；以及根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。。
根据本实施例提供的非接触姿态测量方法，首先通过光学准直装置获取光学准直装置与被测物体的测量面之间的角度偏差信息。然后获取与光学准直装置的姿态相关的测量信息。最后根据角度偏差信息以及测量信息确定被测物体的姿态信息。从而无需将光学准直装置与被测物体接触也可以测量出被测物体的姿态信息。进而解决了在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请实施例1所述的非接触姿态测量系统的结构示意图；
图2是根据本申请实施例1所述的非接触姿态测量方法的流程示意图；
图3是根据本申请实施例1所述的利用非接触姿态测量系统的第一光学准直装置朝向被测物体的第一测量面的示意图；
图4是根据本申请实施例1所述的第一光学准直装置在朝向第一测量面S1时的载体坐标系与地理坐标系之间的欧拉角的示意图；
图5是根据本申请实施例1所述的利用非接触姿态测量系统的第一光学准直装置朝向被测物体的第二测量面的示意图；
图6是根据本申请实施例1所述的第一光学准直装置在朝向第二测量面S2时的载体坐标系与地理坐标系之间的欧拉角的示意图；
图7是根据本申请实施例1所述的同时利用第一光学准直装置和第二光学准直装置对被测物体进行非接触姿态测量的示意图；
图8是图1所示的非接触姿态测量系统的第一光学准直装置的示意性内剖图；
图9是根据本申请实施例的第一光学准直装置的光学系统的结构示意图；
图10A是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成像面上形成的检测图像的一个示意图，其中根据图10A所示第一光学准直装置与第一测量面没有对准；
图10B是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成像面上形成的检测图像的又一个示意图，其中根据图10B所示第一光学准直装置与第一测量面没有对准；
图11A是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成像面上形成的检测图像的一个示意图，其中根据图11A所示被测物体相对于第一光学准直装置的俯仰角不为零；
图11B是根据本申请实施例所示的第一分划板和第二分划板共同投影在成像面上形成的检测图像的又一个示意图，其中根据图11B所示被测物体相对于第一光学准直装置的方位角不为零；
图12是图1所示的第一姿态测量装置的示意性内剖图；
图13是图1所示的非接触姿态测量系统的示意性仰视图；以及
图14是根据本申请实施例2所述的非接触姿态测量装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
此外，本说明书中涉及到的术语解释如下：
地理坐标系(简称t系)：原点在被测对象的重心，xt轴指向东，yt轴指北，zt轴沿垂线指向天，通常称东北天坐标系。对于地理坐标系还有不同的取法，如北西天、北东地等。坐标系指向不同仅仅影响某一矢量在坐标系中求取投影分量的正负号不同而已，而不影响研究被测对象导航基本原理的阐述和导航参数计算结果的正确性。
载体坐标系(简称b系)：载体坐标系是固连在被测对象上的，其原点在被测对象的重心，xb轴指向被测对象纵轴向前，yb轴指向被测对象右方，zb轴垂直Oxbyb平面向上。
实施例1
图1是根据本申请实施例所述的非接触姿态测量系统的结构示意图。参考图1所示，非接触测量系统包括第一光学准直装置10、与第一光学准直装置10连接的第一姿态测量装置120以及与第一光学准直装置10和第一姿态测量装置120连接的计算装置30。其中第一光学准直装置10能够用于确定与被测物体的测量面(例如第一测量面S1)之间的角度偏差。第一姿态测量装置120用于测量与第一光学准直装置10的姿态相关的测量信息。计算装置30用于计算被测物体的姿态信息，其中计算装置30例如可以但不限于是处理器设备。
在图1所示的非接触测量系统的基础上，参考图2所示，提出了一种非接触姿态测量方法，该方法例如可以由图1中所示的计算装置10执行。参考图2所示，该方法包括：
S202：获取第一光学准直装置10与被测物体的第一测量面S1之间的第一角度偏差信息，其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置10的轴线与的第一测量面S1的法线之间的角度偏差；
S204：获取与第一光学准直装置10的姿态相关的第一姿态信息；以及
S206：根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。
具体地，参考图3所示，可以利用第一光学准直装置10朝向被测物体的第一测量面S1，从而获取第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线之间的第一角度偏差信息。其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线之间的角度偏差。从而，例如在第一测量面S1与被测物体的载体坐标系的坐标轴(例如xb2轴)垂直的情况下，该角度偏差能够反映被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2与第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1之间的角度偏差。例如可以反映被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2相对于第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1的方位角偏差以及俯仰角偏差。
此外，参考图1所示，非接触姿态测量系统还包括与第一光学准直装置10连接的第一姿态测量装置120。第一姿态测量装置120用于测量与第一光学准直装置10的姿态相关的第一测量信息。从而计算装置30例如可以根据第一角度偏差信息以及从第一姿态测量装置120接收的第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。
具体地，例如(但不限于)计算装置30可以根据第一测量信息来确定第一光学准直装置10的姿态信息(即权利要求中所述的第三姿态信息)。例如参考图4所示，第一光学准直装置10的姿态信息例如可以是第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于第一光学准直装置10的地理坐标系Oxt1yt1zt1的欧拉角(α1，β1，θ1)，用于表示第一光学准直装置10相对于地理坐标系的方位角、俯仰角以及横滚角。
因此计算装置30可以根据被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2与第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1之间的角度偏差以及与第一光学准直装置10的姿态相关的第一测量值，确定被测物体相对于第一光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的第一姿态信息。例如，可以根据第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于地理坐标系Oxt1yt1zt1的方位角、俯仰角和横滚角以及被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2与第一光学准直装置10的载体坐标系Oxb1yb1zb1的方位角偏差以及俯仰角偏差，确定被测物体相对于第一光学准直装置的地理坐标系Oxt1yt1zt1的方位角以及俯仰角。
并且，利用光学准直装置对被测物体的测量面进行检测时，光学准直装置与测量面的距离会比较近，例如几厘米或十几厘米，因此光学准直装置与被测物体的地理坐标系可以看作是不存在角度偏差，即光学准直装置与被测物体的地理坐标系之间的角度偏差可以忽略。因此可以进一步确定被测物体的载体坐标系Oxb2yb2zb2相对于其地理坐标系的方位角和俯仰角，作为所述第一姿态信息。
正如背景技术所述，现有的对物体的姿态进行测量的方式为接触式姿态测量，例如将陀螺仪放置在被测物体上，用以测量被测物体的姿态。然而，在实际的应用场景中，会存在无法直接将陀螺仪放置在被测物体上的情况。因此，需要一种非接触式姿态测量方式，使得在不与被测物体接触的情况下，确定与被测物体相关的姿态信息。但是，在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
有鉴于此，根据本实施例提供的非接触姿态测量方法，首先通过光学准直装置获取光学准直装置与被测物体的测量面之间的角度偏差信息。然后获取与光学准直装置的姿态相关的测量信息。最后根据角度偏差信息以及测量信息确定被测物体的姿态信息。从而无需将光学准直装置与被测物体接触也可以测量出被测物体的姿态信息。进而解决了在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题。
可选地，还包括：获取第一光学准直装置10与被测物体的第二测量面S2之间的第二角度偏差信息，其中第二角度偏差信息用于指示第一光学准直装置10的轴线与第二测量面S2的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置10的姿态相关的第二测量信息；以及根据第二角度偏差信息以及第二测量信息，确定被测物体的第二姿态信息。
具体地，参考图5所示，可以利用第一光学准直装置10朝向被测物体的第二测量面S2，从而相对于被测物体的第二测量面S2确定被测物体的第二姿态信息。本实施例中，为了便于说明，第二测量面S2例如可以是与第一测量面S1垂直的测量面。从而在第一光学准直装置10在检测到与被测物体的第二测量面S2的第二角度偏差信息的情况下，计算装置30可以根据第二角度偏差信息以及第二姿态测量装置20接收的第二测量信息，确定被测物体的第二姿态信息。
具体地，参考利用第一测量信息以及第一角度偏差信息相对于第一测量面S1确定被测物体的第一姿态信息的原理，可以根据第二测量信息以及第二角度偏差信息，相对于第二测量面S2确定被测物体的第二姿态信息。具体地，可以确定第一光学准直装置10在朝向第二测量面S2时的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于Oxt1yt1zt1的欧拉角(α2，β2，θ2)作为第一光学准直装置10在朝向第二测量面S2时的方位角、俯仰角和横滚角，参考图6所示。
然后根据第一光学准直装置10在朝向第二测量面S2时的载体坐标系Oxb1yb1zb1相对于Oxt1yt1zt1的欧拉角(α2，β2，θ2)以及第二角度偏差信息，确定被测物体的第二姿态信息。例如，相对于第一光学准直装置10朝向第二测量面S2的情况下确定被测物体的俯仰角。并且，由于第二测量面S2与第一测量面S1垂直，因此可以根据相对于第二测量面S2确定的被测物体的俯仰角，确定第一光学准直装置10朝向第一测量面S1时，被测物体相对于第一光学准直装置10的横滚角，从而作为被测物体的第二姿态信息。
从而结合被测物体的第一姿态信息和第二姿态信息，可以得到被测物体的完整的姿态信息，即被测物体的方位角、俯仰角以及横滚角信息。
可选地，方法还包括：获取第二光学准直装置20与被测物体的第二测量面S2之间的第二角度偏差信息，其中第二角度偏差信息用于指示第二光学准直装置20的轴线与第二测量面S2的法线之间的角度偏差；获取与第二光学准直装置20的姿态相关的第二测量信息；以及根据第二角度偏差信息以及第二测量信息，确定被测物体的第二姿态信息。
具体地，在本实施例中，不仅可以利用第一光学准直装置10来分别测量第一测量面S1和第二测量面S2，也可以利用两个光学准直装置(即第一光学准直装置10和第二光学准直装置20)同时对第一测量面S1和第二测量面S2进行检测。从而可以以并行的方式确定被测物体的第一姿态信息和第二姿态信息。从而能够更加高效地对被测物体的姿态进行检测。而关于第二光学准直装置20，可以参考上面的利用第一光学准直装置10检测被测物体的第二测量面S2的方法。
可选地，第一光学准直装置10包括：光源111；图像采集单元112；设置于光源前的第一分划板113；设置于图像采集单元112前的第二分划板114；以及设置于第一分划板113和第二分划板114之间的光学系统。其中光学系统用于将由光源发射并且穿过第一分划板113的光源光投射到第一测量面S1上，以及将从第一测量面S1反射回的光源光经由第二分划板114投射到图像采集单元112。并且，获取第一角度偏差信息的操作，包括获取图像采集单元112采集的检测图像作为角度偏差信息，其中检测图像包含第一分划板113的第一影像和第二分划板114的第二影像。
具体地，图8示例性的示出了光学准直装置210的示意性内剖图。参照图8所示，第一光学准直装置10包括：光源111、图像采集单元112、设置于光源前的第一分划板113、设置于图像采集单元112前的第二分划板114以及光学系统。其中，图9示例性的示出了光学系统的结构示意图。参照图9所示，光学系统包括物镜115、棱镜116和目镜117，其中第一分划板113和第二分划板114通过棱镜430分光共轭位于物镜115与目镜117的焦平面上。
进一步地，参照图8以及图9所示，例如可以在目标对象上设置测量面S1。依据光路可逆成像原理，光源111发出的光源光经过第一分划板113后经物镜115后成平行光照射至设置于目标对象上的测量面S1。然后，经测量面S1反射再次经由物镜115、目镜117后成像于物镜115的像面位置。由于第二分划板114位于物镜115的像面位置，因此光学系统将从目标对象反射回的光源光经由第二分划板114成平行光投射到图像采集单元112。使得设置于成像面上的图像采集单元112能够采集到包含第一分划板113的第一刻线的第一影像和第二分划板114的第二刻线的第二影像的检测图像，参见图10A和图10B所示。
具体地，其中参考图10A和图10B所示，当目标对象的第二轴线与光学准直装置10的轴线不平行时，即两个空间异面直线间俯仰差角和方位差角不为零时，则第一分划板113和第二分划板114共同投影在成像面上形成的图像如图10A或者图10B所示。第一分划板113的第一影像和第二分划板114的第二影像的十字中心分开一定距离，不处于重合位置，则意味着光学准直装置10的轴线与目标对象的第二轴线没有平行，即存在角度偏差。其中，光源可以采用1550nm的光纤光源(SFS)，光纤光源(SFS)基于掺铒光纤的放大自发辐射(ASE)，具有很好的温度稳定性，输出功率大、寿命长，低偏振相关性。此外，图像采集单元112例如但不限于为触发式CCD摄像机。
可选地，根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息的操作包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定第一测量面与第一光学准直装置的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第一测量信息，确定第一光学准直装置10的第三姿态信息，其中第三姿态信息包括第一光学准直装置10的方位角以及俯仰角；以及根据第三姿态信息以及方位角偏差和俯仰角偏差，确定第一姿态信息。
具体地参考图11A和图11B所示，当第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线不平行时，第一影像的十字与第二影像的十字会不重合。其中当第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线存在俯仰角偏差时，会如同图11A那样，第一影像和第二影像在垂直方向上存在位置上的偏差。当第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线存在方位角偏差时，会如同图11B那样，第一影像和第二影像在水平方向上存在位置上的偏差。
此外参考图10A和图10B，当第一光学准直装置10的轴线与第一测量面S1的法线存在方位角和俯仰角偏差时，第一影像和第二影像在水平方向和垂直方向上均存在位置上的偏差。因此可以根据第一影像与第二影像的位置，确定第一测量面S1相对于第一光学准直装置10的方位角偏差和俯仰角偏差。
具体地，根据投射在图像采集单元112上的第一影像和第二影像来确定被测物体的姿态信息。其中以第二影像作为参考影像，可以得出第一影像相对于第二影像的相对位移(Δx，Δy)。并且可以通过下述公式得出被测物体相对于第一光学准直装置10的方位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi。
ki＝Δx/Sx
φi＝Δy/Sy
其中Sx为水平方向的比例因子，Sy为垂直方向的比例因子。并且其中Sx和Sy的单位为像素/角秒(每角秒成像高度*分辨率/CCD尺寸)，这两个参数可以提前标定好。
此外，如前面所述，可以根据第一测量信息，确定第一光学准直装置10的第三姿态信息，即第一光学准直装置10的方位角、俯仰角和横滚角。
从而利用第一光学准直装置10的方位角α1以及俯仰角β1，以及上面所述的方位角度偏差ki和俯仰角度偏差φi，确定被测物体的方位角和俯仰角作为第一姿态信息。具体地，可以利用第一光学准直装置10的方位角α1以及方位角度偏差ki之和来确定被测物体的方位角，以及利用第一光学准直装置10的俯仰角β1以及俯仰角度偏差β1之和，来确定被测物体的俯仰角。
从而通过这种方式，本实施例的技术方案能够利用光学投影成像以及图像处理技术来计算光学准直装置10与被测物体之间的角度偏差，从而既能够保证检测的准确性，也能够实时计算被测物体的姿态信息。
可选地，获取第一光学准直装置10的第一测量信息的操作，包括：从与第一光学准直装置10连接的第一姿态测量装置20获取第一测量信息。其中第一姿态测量装置20包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c，并且第一测量信息包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c测量的信息。
并且进一步地，根据第一测量信息，确定第一光学准直装置10的第三姿态信息的操作，包括：根据第一测量信息，利用捷联惯导算法，确定第三姿态信息。
具体地，图12和图13示例性的示出了第一姿态测量装置120的示意性内剖图。参照图12和图13所示，第一姿态测量装置120包括彼此垂直设置的第一陀螺仪121a、第二陀螺仪121b以及第三陀螺仪121c。并且第一姿态测量装置120还包括第一加速度计122a、第二加速度计122b以及第三加速度计122c。其中通过陀螺仪121a、121b、121c测量第一光学准直装置10的角运动信息，通过加速度计122a、122b、122c测量第一光学准直装置10的线速度信息，从而可以依据捷联惯导算法，计算得到第一光学准直装置10的载体坐标系相对于地理坐标系的方位关系，即第一光学准直装置10的第三姿态信息。而关于捷联惯导算法的具体细节，可以参考相关现有技术，本说明书中不再进行详细赘述。
此外，尽管在本实施例中，以捷联惯导算法为例进行了说明。但是第一测量信息并不限于此，例如第一测量信息也可以就是第一姿态测量装置20测量出的关于第一光学准直装置10的方位角、俯仰角以及横滚角的信息。从而可以不必再计算第三姿态信息，而直接利用该第一测量信息确定被测物体的第一姿态信息。
进一步地，由于陀螺仪121a、121b、121c精度的高低直接影响到测量的第一光学准直装置10的第一姿态信息的精度，最终影响所确定的被测物体的姿态的精度。为了保证精度，可以采用高精度的光纤陀螺。或者选取精度为1％的陀螺仪，该精度陀螺仪可以保证航向保持0.01度每小时，满足测量精度的要求。
此外，加速度计122a、122b、122c可以采用石英挠性加速度计，它是机械摆式力平衡伺服加速度计。当检测摆感受输入加速度时，它将产生绕挠性枢轴的惯性力矩，在此力矩的作用下，摆绕挠性枢轴作角运动，产生角位移。由差动电容传感器将该位移变换成电容变化量，输给模拟放大器，模拟放大器将其变换成电流信号输送到力矩器，产生一恢复力矩。当恢复力矩与摆的惯性力矩相平衡时，输向力矩器的电流值可用来度量输入加速度的量值。
此外，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质。存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。
根据本实施例提供的非接触姿态测量方法，首先通过光学准直装置获取光学准直装置与被测物体的测量面之间的角度偏差信息。然后获取与光学准直装置的姿态相关的测量信息。最后根据角度偏差信息以及测量信息确定被测物体的姿态信息。从而无需将光学准直装置与被测物体接触也可以测量出被测物体的姿态信息。进而解决了在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题。
实施例2
图14示出了根据本实施例所述的非接触姿态测量装置1400，该装置1400与根据实施例1的所述的方法相对应。参考图14所示，该装置1400包括：处理器1410；以及存储器1420，与处理器1410连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：获取第一光学准直装置10与被测物体的第一测量面S1之间的第一角度偏差信息，其中第一角度偏差信息用于指示第一光学准直装置10的轴线与被测物体的第一测量面S1的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置10的姿态相关的第一测量信息；以及根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息。
可选地，存储器1420还提供以下处理步骤的指令：获取第一光学准直装置10与被测物体的第二测量面S2之间的第二角度偏差信息，其中第二角度偏差信息用于指示第一光学准直装置10的轴线与第二测量面S2的法线之间的角度偏差；获取与第一光学准直装置10的姿态相关的第二测量信息；以及根据第二角度偏差信息以及第二测量信息，确定被测物体的第二姿态信息。
可选地，存储器1420还提供以下处理步骤的指令：获取第二光学准直装置20与被测物体的第二测量面S2之间的第二角度偏差信息，其中第二角度偏差信息用于指示第二光学准直装置20的轴线与第二测量面S2的法线之间的角度偏差；获取与第二光学准直装置20的姿态相关的第二测量信息；以及根据第二角度偏差信息以及第二测量信息，确定被测物体的第二姿态信息。
可选地，第一光学准直装置10包括：光源111；图像采集单元112；设置于光源前的第一分划板120；设置于图像采集单元113前的第二分划板114；以及设置于第一分划板113和第二分划板114之间的光学系统。其中光学系统用于将由光源111发射并且穿过第一分划板113的光源光投射到第一测量面S1上，以及将从第一测量面S1反射回的光源光经由第二分划板114投射到图像采集单元112。并且，获取第一角度偏差信息的操作，包括获取图像采集单元112采集的检测图像作为第一角度偏差信息，其中检测图像包含第一分划板113的第一刻线的第一影像和第二分划板114的第二刻线的第二影像。
可选地，根据第一角度偏差信息以及第一测量信息，确定被测物体的第一姿态信息的操作，包括：根据第一影像与第二影像的位置，确定第一测量面与第一光学准直装置的方位角偏差以及俯仰角偏差；根据第一测量信息，确定第一光学准直装置10的第三姿态信息，其中第三姿态信息包括第一光学准直装置10的方位角以及俯仰角；以及根据第三姿态信息以及方位角偏差和俯仰角偏差，确定第一姿态信息。
可选地，获取第一光学准直装置10的第一测量信息的操作，包括：从与第一光学准直装置10连接的第一姿态测量装置120获取第一测量信息。其中，第一姿态测量装置120包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c，并且第一测量信息包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c测量的信息。
可选地，根据第一测量信息，确定第一光学准直装置10的第三姿态信息的操作，包括：根据第一测量信息，利用捷联惯导算法，确定第三姿态信息。
可选地，获取第一光学准直装置10的第一测量信息的操作，包括：从与第一光学准直装置10连接的第一姿态测量装置120获取第一测量信息。其中第一姿态测量装置120包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c，并且第一测量信息包括陀螺仪121a、121b、121c和加速度计122a、122b、122c测量的信息。
根据本实施例提供的技术方案，首先通过光学准直装置获取光学准直装置与被测物体的测量面之间的角度偏差信息。然后获取与光学准直装置的姿态相关的测量信息。最后根据角度偏差信息以及测量信息确定被测物体的姿态信息。从而无需将光学准直装置与被测物体接触也可以测量出被测物体的姿态信息。进而解决了在不与被测物体接触的情况下，如何获取与被测物体的姿态相关的测量信息，并且在获取到与被测物体的姿态相关的测量信息的情况下，如何确定被测物体的姿态信息的技术问题。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种非接触姿态测量方法，用于对被测物体的姿态进行测量，其特征在于，包括：
获取第一光学准直装置(10)与所述被测物体的第一测量面(S1)之间的第一角度偏差信息，其中所述第一角度偏差信息用于指示所述第一光学准直装置(10)的轴线与所述第一测量面(S1)的法线之间的角度偏差；
获取与所述第一光学准直装置(10)的姿态相关的第一测量信息；
根据所述第一角度偏差信息以及所述第一测量信息，确定所述被测物体的第一姿态信息；
获取第二光学准直装置(20)与所述被测物体的第二测量面(S2)之间的第二角度偏差信息，其中所述第二角度偏差信息用于指示所述第二光学准直装置(20)的轴线与所述第二测量面(S2)的法线之间的角度偏差；
获取与所述第二光学准直装置(20)的姿态相关的第二测量信息；
根据所述第二角度偏差信息以及所述第二测量信息，确定所述被测物体的第二姿态信息；以及
根据所述第一姿态信息和所述第二姿态信息确定所述被测物体的完整的姿态信息，并且其中
所述第一光学准直装置(10)包括：光源(111)；图像采集单元(112)；设置于所述光源前的第一分划板(113)；设置于所述图像采集单元(112)前的第二分划板(114)；以及光学系统，其中
所述光学系统用于将由所述光源(111)发射并且穿过所述第一分划板(113)的光源光投射到所述第一测量面(S1)上，以及将从所述第一测量面(S1)反射回的所述光源光经由所述第二分划板(114)投射到所述图像采集单元(112)，并且
获取所述第一角度偏差信息的操作，包括获取所述图像采集单元(112)采集的检测图像作为所述第一角度偏差信息，其中所述检测图像包含所述第一分划板(113)的第一刻线的第一影像和所述第二分划板(114)的第二刻线的第二影像，并且其中
根据所述第一角度偏差信息以及所述第一测量信息，确定所述被测物体的第一姿态信息的操作，包括：
根据所述第一影像相对于所述第二影像的相对位移(Δx，Δy)，通过以下公式确定被测物体相对于所述第一光学准直装置(10)的方位角偏差ki和俯仰偏差角φi：
ki＝Δx/Sx
φi＝Δy/Sy
其中Sx为水平方向的比例因子，Sy为垂直方向的比例因子；
利用与所述第一光学准直装置(10)连接的陀螺仪(121a、121b、121c)和加速度计(122a、122b、122c)检测所述第一光学准直装置(10)的方位角α1以及俯仰角β1；以及
将所述第一光学准直装置(10)的方位角α1以及所述被测物体相对于所述第一光学准直装置(10)的方位角偏差ki求和，确定所述被测物体的方位角，并且将所述第一光学准直装置(10)的俯仰角β1以及所述被测物体相对于所述第一光学准直装置(10)的俯仰偏差角φi求和，确定所述被测物体的俯仰角。
2.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1所述的方法。
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