CN112461125A - 一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统及测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统及测量方法，采用光学测量的方法对密闭浮空气球的运动位置和姿态进行精确测量。根据标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标和在组网相机阵列中成像的像点坐标获得组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。采用同步触发的方式触发组网相机阵列中的相机同步采集图片，根据密闭浮空气球云台板外侧上目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标、成像的像点坐标结合内参数、外参数以及像差系数通过数据处理得到密闭浮空气球相对于基准坐标系的位置和姿态。本发明采用光学测量的方法，对密闭浮空气球在风、雨作用下运动的位置、姿态参数进行精确测量。

Description

一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统及测量方法
技术领域
本发明涉及一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统及测量方法，属于测量测试领域。
背景技术
密闭浮空气球一般悬浮在大型庆典的会场上空，内部充入氦气等密度小于空气的惰性气体，通过系留绳与地面固定装置连接，多用于烘托现场气氛。为保证其在使用过程中的安全性和可靠性，需对其在风、雨等天气状况下的运动情况进行测量和分析。目前，国内在密闭浮空气球位置姿态测量方面的研究成果几乎没有。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提出一种密闭浮空气球位置姿态光学测量技术，解决了密闭浮空气球位置姿态测量的问题。
本发明通过如下技术方案实现：
一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，包括：成像模块、合作标志点模块、风速风向测量模块以及数据处理模块；
成像模块：通过组网相机阵列对密闭浮空气球在风作用下的运动过程及标定合作标志点进行同步成像，并将运动目标成像结果传输给数据处理模块；
合作标志点模块：将目标合作标志点布设在密闭浮空气球云台板外侧，在密闭浮空气球充气后且目标合作标志点位置确定后，通过全站仪测点和坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
将标定合作标志点布设在密闭浮空气球运动范围周围，且位于组网相机阵列的观测视场内，当其位置确定后，通过全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
风速风向测量模块：测量密闭浮空气球升空后其所在位置的风速及风向，并将其传输给数据处理模块；
数据处理模块：标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
进一步的，组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°左右；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内。
进一步的，目标合作标志点和标定合作标志点均采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点或标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素。
进一步的，目标合作标志点布设在密闭浮空气球的云台板外侧，每90°范围内无规律布设6个以上目标合作标志点，且目标合作标志点的黑白对角中心位置不共线；
布设标定合作标志点时，在密闭浮空气球运动范围周围分散无规律异面布设若干个标定合作标志点，且在测量相机的视场之内。
进一步的，在密闭浮空气球充气且密闭封口后，将该密闭浮空气球通过系留绳固定在地面上，使之保持不动；利用全站仪测点，通过坐标系转换得到目标合作标志点黑白对角中心在密闭浮空气球所在坐标系下的空间三维坐标。
对全站仪建站，将其站设立在基准坐标系下，当标定合作标志点位置确定后，利用全站仪测点获得标定合作标志点黑白对角中心在基准坐标系下的空间坐标。
进一步的，所述密闭浮空气球所在坐标系的定义为：以密闭浮空气球上部的云台板底部圆周的圆心为坐标系原点，该底部所在平面为XY平面，按照右手系原则建立坐标系。
所述基准坐标系的定义为：全站仪建站时设置的坐标系。
进一步的，风速风向测量模块传输给数据处理模块的风速、风向数据包含绝对时间值，且与成像模块传输给数据处理模块的运动目标成像结果进行时间上的对应；
具体对应方法为：成像模块传输出的运动目标成像结果具有绝对时间值，且组网相机阵列中相机的采集频率在测量实施过程中不变，风速风向模块的风速风向采集频率也不变，根据二者的绝对时间和各自的采集频率，将二者的时间进行同步。
进一步的，所述的数据处理模块标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数，具体为：
数据处理模块根据接收到成像模块传输的成像结果，提取成像结果中标定合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，结合合作标志点模块传输的标定合作标志点在基准坐标系下的空间三维坐标，通过数据解算获得组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。
进一步的，数据处理模块中解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态，具体为：
数据处理模块接收风速风向测量模块传输的密闭浮空气球升空后其所在位置风速及风向，数据处理模块根据成像模块中相机采集到的运动密闭浮空气球成像结果，并提取成像结果中目标合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，合作标志点模块传输的目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，数据处理模块处理得到的组网相机阵列中相机的内参数、外参数及像差系数，结合成像数据与风速风向的时间对准关系，通过数据处理解算得到在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
进一步的，本发明还提出一种密闭浮空气球位置姿态测量方法，包括步骤如下：
(1)在密闭浮空气球的云台板外侧上布设目标合作标志点，对密闭浮空气球充气，并将其通过系留绳固定在地面上，密闭浮空气球此时的高度应适宜全站仪测点，周围环境恒温且无风；
每90°范围内无规律布设6个以上目标合作标志点，且目标合作标志点的黑白对角中心位置不共线；
目标合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(2)利用全站仪测点获得密闭浮空气球上目标合作标志点、坐标转换合作标志点的空间三维坐标，再通过坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标；坐标转换标志点是指密闭浮空气球上在目标坐标系下坐标位置已知的点，用于坐标转换。
(3)将密闭浮空气球移至工作区域，使其升空；在密闭浮空气球附近架设组网相机阵列，调节测量相机视场并设置相机参数，使其对密闭浮空气球成像清晰；
组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°左右；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内；
(4)布设标定合作标志点；
布设标定合作标志点时，在密闭浮空气球运动范围周围分散无规律异面布设若干个标定合作标志点，且在测量相机的视场之内；
标定合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(5)将全站仪坐标系建立在基准坐标系下，利用全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标；
(6)架设风速风向测量装置，并将测量结果传输给数据处理模块；
(7)测量开始后，控制组网相机阵列同步对运动中的密闭浮空气球采集图像；
(8)测量结束后，解算组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；
(9)解算密闭浮空气球相对基准坐标系的位置姿态。
本发明与现有技术相比带来的有益效果为：
(1)本发明提供了一种密闭浮空气球位置姿态光学测量方案，特别适用于密闭浮空气球在风、雨作用下的位置姿态参数测量。本发明采用光学测量的方法对密闭浮空气球的运动位置和姿态进行精确测量。根据标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标和在组网相机阵列中成像的像点坐标可获得组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。
(2)本发明采用同步触发的方式触发组网相机阵列中的相机同步采集图片，根据密闭浮空气球云台板外侧上目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标、成像的像点坐标结合组网相机阵列中相机的内参数、外参数以及像差系数通过数据处理可得到密闭浮空气球相对于基准坐标系的位置和姿态。属于首次使用光学测量的方法实现密闭浮空气球运动位置姿态参数测量。
附图说明
图1为组网相机位置布局俯视图；
图2为测量相机侧视图；
图3为目标合作标志点布局图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明通过在密闭浮空气球的云台板外侧上布设目标合作标志点，并获得其在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标。在密闭浮空气球运动范围周围，且在测量相机的视场之内布设若干异面标定合作标志点，并获得其在基准坐标系下的三维坐标。利用组网相机阵列对密闭浮空气球在风、雨等作用下的运动情况及标定合作标志点进行图像采集。利用标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标和在图像中的像点坐标，通过数据处理可得到组网相机阵列中相机的内参数，相对于基准坐标系的外参数以及像差系数。利用组网相机阵列中相机的内参数、外参数及像差系数以及目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标和其像点坐标，通过数据处理可得到密闭浮空气球相对于基准坐标系的位置和姿态。
具体的，本发明提出的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，包括：成像模块、合作标志点模块、风速风向测量模块、数据处理模块；
成像模块：通过组网相机阵列对密闭浮空气球在风作用下的运动过程及标定合作标志点进行同步成像，并将运动目标成像结果传输给数据处理模块；
合作标志点模块：将目标合作标志点布设在密闭浮空气球云台板外侧，在密闭浮空气球充气后且目标合作标志点位置确定后，通过全站仪测点和坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
将标定合作标志点布设在密闭浮空气球运动范围周围，且位于组网相机阵列的观测视场内，当其位置确定后，通过全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
风速风向测量模块：测量密闭浮空气球升空后其所在位置的风速及风向，并将其传输给数据处理模块；
数据处理模块：标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
如图1、图2所示，组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°左右；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内。测量相机需清楚的观测到目标合作标志点的黑白对角中心位置及标定合作标志点的黑白对角中心位置。
目标合作标志点和标定合作标志点均采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点或标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素。
该模块所述合作标志点模块中的目标合作标志点布设在密闭浮空气球的云台板外侧上，每90°范围内需无规律布设6个以上合作标志点，且合作标志点的黑白对角中心位置不共线，如图3所示。在气球充气且密闭封口后，将该球通过系留绳固定在地面上，使之保持不动。利用全站仪快速测量目标合作标志点和用于坐标转换的在目标坐标系下坐标位置已知的坐标转换点(坐标转换合作标志点)，根据坐标转换点在目标坐标系下的坐标和在基准坐标系下的坐标，以及目标合作标志点在基准坐标系下的坐标，通过坐标系转换得到目标合作标志点黑白对角中心在密闭浮空气球所在坐标系下的空间三维坐标。所述的合作标志点模块中的标定合作标志点，选取若干个分散无规律异面布设在待测目标运动范围周围，且在测量相机的视场之内。对全站仪建站，将其建立在基准坐标系下。当标定合作标志点位置确定后，利用全站仪测点获得标定合作标志点黑白对角中心在基准坐标系下的空间三维坐标。
坐标转换标志点是指密闭浮空气球上在目标坐标系下坐标位置已知的点，用于坐标转换。
本发明中提及的密闭浮空气球所在坐标系的定义为：以密闭浮空气球上部的云台板底部圆周的圆心为坐标系原点，该底部所在平面为XY平面，按照右手系原则建立坐标系。云台板位于密闭浮空气球的顶部和底部，对称分布。云台板为扁平的空心圆柱体结构。
本发明中提及的基准坐标系的定义为：全站仪建站时设置的坐标系。
风速风向测量模块传输给数据处理模块的风速、风向数据需包含绝对时间值，且需与成像模块传输给数据处理模块的运动目标成像结果进行时间上的对应。具体对应方法为，成像模块传输出的运动目标成像结果具有绝对时间值，且由于成像模块中组网相机阵的采集频率在整个测量实施过程中固定不变，风速风向模块的风速风向采集频率也不变，根据二者的绝对时间和各自的采集频率，可将二者的时间进行同步。
数据处理模块标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数，具体为：
数据处理模块根据接收到成像模块传输的成像结果，提取成像结果中标定合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，结合合作标志点模块传输的标定合作标志点在基准坐标系下的空间三维坐标，通过数据解算获得组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。
数据处理模块中解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态，具体为：
数据处理模块接收风速风向测量模块传输的密闭浮空气球升空后其所在位置风速及风向，数据处理模块根据成像模块中相机采集到的运动密闭浮空气球成像结果，并提取成像结果中目标合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，合作标志点模块传输的目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，数据处理模块处理得到的组网相机阵列中相机的内参数、外参数及像差系数，结合成像数据与风速风向的时间对准关系，通过数据处理解算得到在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
基于上述测量系统，本发明还提出一种密闭浮空气球位置姿态光学测量方法，包括步骤如下：
(1)在密闭浮空气球的云台板外侧上布设目标合作标志点，对密闭浮空气球充气，并将其通过系留绳固定在地面上，密闭浮空气球此时的高度适宜全站仪测点，周围环境恒温且无风；
每90°范围内无规律布设6个以上目标合作标志点，且目标合作标志点的黑白对角中心位置不共线；
目标合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(2)利用全站仪测点获得密闭浮空气球上目标合作标志点的空间三维坐标，再通过坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标；
(3)将密闭浮空气球移至工作区域，使其升空，高度在25m左右；在密闭浮空气球附近架设组网相机阵列，调节测量相机视场并设置相机参数，使其对密闭浮空气球成像清晰；
组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°左右；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内；
(4)布设标定合作标志点；
布设标定合作标志点时，在密闭浮空气球运动范围周围分散无规律异面布设若干个标定合作标志点，且在测量相机的视场之内；
标定合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(5)将全站仪坐标系建立在基准坐标系下，利用全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标；
(6)架设风速风向测量装置，并将测量结果传输给数据处理模块；
(7)测量开始后，控制组网相机阵列同步对运动中的密闭浮空气球采集图像；
(8)测量结束后，解算组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；
数据处理模块接收风速风向测量模块传输的密闭浮空气球升空后其附近的风速及风向，选取一张数据处理模块根据步骤7)相机阵列采集到的标定各做标志点成像结果，并提取成像结果中标定合作标志点黑白对角处的像点坐标，结合步骤5)测量得到的标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标，通过数据处理可得到相机阵列的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。
(9)解算密闭浮空气球相对基准坐标系的位置姿态。
数据处理模块根据步骤7)相机阵列采集到的运动目标成像结果，并提取成像结果中目标合作标志点的黑白对角处的像点坐标，步骤2)得到的目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的空间三维坐标，步骤8)得到的测量相机的内参数、外参数及像差系数，结合成像数据与风速风向的时间对准关系，通过数据处理解算可得到在某风速风向下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于包括：成像模块、合作标志点模块、风速风向测量模块以及数据处理模块；
成像模块：通过组网相机阵列对密闭浮空气球在风作用下的运动过程及标定合作标志点进行同步成像，并将运动目标成像结果传输给数据处理模块；
合作标志点模块：将目标合作标志点布设在密闭浮空气球云台板外侧，在密闭浮空气球充气后且目标合作标志点位置确定后，通过全站仪测点和坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
将标定合作标志点布设在密闭浮空气球运动范围周围，且位于组网相机阵列的观测视场内，当其位置确定后，通过全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标，并将其传输给数据处理模块；
风速风向测量模块：测量密闭浮空气球升空后其所在位置的风速及风向，并将其传输给数据处理模块；
数据处理模块：标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
2.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内。
3.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：目标合作标志点和标定合作标志点均采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点或标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素。
4.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：目标合作标志点布设在密闭浮空气球的云台板外侧，每90°范围内无规律布设6个以上目标合作标志点，且目标合作标志点的黑白对角中心位置不共线；
布设标定合作标志点时，在密闭浮空气球运动范围周围分散无规律异面布设若干个标定合作标志点，且在测量相机的视场之内。
5.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：在密闭浮空气球充气且密闭封口后，将该密闭浮空气球通过系留绳固定在地面上，使之保持不动；利用全站仪测点，通过坐标系转换得到目标合作标志点黑白对角中心在密闭浮空气球所在坐标系下的空间三维坐标。
对全站仪建站，建站时设置的坐标系为基准坐标系，当标定合作标志点位置确定后，利用全站仪测点获得标定合作标志点黑白对角中心在基准坐标系下的空间坐标。
6.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：所述密闭浮空气球所在坐标系，以密闭浮空气球上部的云台板底部圆周的圆心为坐标系原点，该底部所在平面为XY平面，按照右手系原则建立坐标系；所述基准坐标系是指全站仪建站时设置的坐标系。
7.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：风速风向测量模块传输给数据处理模块的风速、风向数据包含绝对时间值，且与成像模块传输给数据处理模块的运动目标成像结果进行时间上的对应；
具体对应方法为：成像模块传输出的运动目标成像结果具有绝对时间值，且组网相机阵列中相机的采集频率在测量实施过程中不变，风速风向模块的风速风向采集频率也不变，根据二者的绝对时间和各自的采集频率，将二者的时间进行同步。
8.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：所述的数据处理模块标定组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数，具体为：
数据处理模块根据接收到成像模块传输的成像结果，提取成像结果中标定合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，结合合作标志点模块传输的标定合作标志点在基准坐标系下的空间三维坐标，通过数据解算获得组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数。
9.根据权利要求1所述的一种密闭浮空气球位置姿态光学测量系统，其特征在于：数据处理模块中解算在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态，具体为：
数据处理模块接收风速风向测量模块传输的密闭浮空气球升空后其所在位置风速及风向，数据处理模块根据成像模块中相机采集到的运动密闭浮空气球成像结果，并提取成像结果中目标合作标志点黑白对角中心位置处的像点坐标，合作标志点模块传输的目标合作标志点在密闭浮空气球所在坐标系下的三维坐标，数据处理模块处理得到的组网相机阵列中相机的内参数、外参数及像差系数，结合成像数据与风速风向的时间对准关系，通过数据处理解算得到在风速风向作用下，密闭浮空气球相对基准坐标系的相对位置和姿态。
10.一种基于权利要求1所述的密闭浮空气球位置姿态光学测量系统实现的密闭浮空气球位置姿态测量方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)在密闭浮空气球的云台板外侧上布设目标合作标志点，对密闭浮空气球充气，并将其通过系留绳固定在地面上，密闭浮空气球此时的高度适宜全站仪测点，周围环境恒温且无风；
每90°范围内无规律布设6个以上目标合作标志点，且目标合作标志点的黑白对角中心位置不共线；
目标合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，目标合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(2)利用全站仪测点获得密闭浮空气球上目标合作标志点、坐标转换合作标志点的空间三维坐标，再通过坐标转换获得目标合作标志点在密闭浮空气球坐标系下的三维坐标；坐标转换标志点是指密闭浮空气球上在目标坐标系下坐标位置已知的点，用于坐标转换；
(3)将密闭浮空气球移至工作区域，使其升空；在密闭浮空气球附近架设组网相机阵列，调节测量相机视场并设置相机参数，使其对密闭浮空气球成像清晰；
组网相机阵列包括4台可同步触发的测量相机，相邻2台测量相机的成像夹角为90°；每台测量相机的俯仰视场角为60°，俯仰视场角的下边缘与水平方向的夹角为15°；4台测量相机环绕充气升空后的密闭浮空气球放置，保证密闭浮空气球及其运动范围在相邻2台测量相机的公共视场之内；
(4)布设标定合作标志点；
布设标定合作标志点时，在密闭浮空气球运动范围周围分散无规律异面布设若干个标定合作标志点，且在测量相机的视场之内；
标定合作标志点采用方形或圆形黑白对角标志，标定合作标志点的物理尺寸由单台相机成像视场大小和组网相机阵列分辨率确定，1个标志点在图像上的占比不小于100个像素；
(5)将全站仪坐标系建立在基准坐标系下，利用全站仪测点获得标定合作标志点在基准坐标系下的三维坐标；
(6)架设风速风向测量装置，并将测量结果传输给数据处理模块；
(7)测量开始后，控制组网相机阵列对运动中的密闭浮空气球同步采集图像；
(8)测量结束后，解算组网相机阵列中相机的内参数、相对于基准坐标系的外参数及像差系数；
(9)解算密闭浮空气球相对基准坐标系的位置姿态。
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