光学校验方法、设备、工具及系统与流程

本技术涉及光学校验技术，尤其涉及一种光学校验方法、设备、工具及系统。

背景技术：

1、目前，光学追踪设备是一类利用光学原理和技术来监测、追踪和记录目标位置、运动轨迹和行为的设备，广泛应用于多个领域，包括航空航天、医学、工业制造、运动分析等。光学追踪设备在追踪过程中，需要保证追踪的准确度，因此需要保证光学追踪设备的精度。

2、现有技术中，在应用端检验光学追踪设备时，需要先在实验室搭建复杂的试验环境，然后在搭建的环境中校验光学追踪设备的精度。

3、然而现有技术中，由于需要先在实验室搭建复杂的试验环境，然后在搭建的环境中校验光学追踪设备的精度，受限于试验条件，通常较难对光学追踪设备的精度进行校验，导致校验光学追踪设备的精度在长时间的校验后没有准确的信息。

技术实现思路

1、本技术提供一种光学校验方法、设备、工具及系统，用以解决校验光学追踪设备的精度的效率较低的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种光学校验方法，应用于电子设备，包括；

3、获取预设的光学追踪设备发送的光学输出信号；其中，所述光学输出信号是所述光学追踪设备根据获取的光学输入信号得到的，所述光学输入信号包括多个追踪元件的坐标信息，所述追踪元件位于预设的光学校验工具上；所述光学输出信号表征所述光学追踪设备所在的光学坐标系与所述追踪元件所在的局部坐标系之间的变换关系，所述局部坐标系是以任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输出信号包括每一所述追踪元件在所述光学坐标系下的空间姿态；

4、根据所述光学输出信号，确定目标检验点；

5、确定所述目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值；其中，多个所述局部坐标系表示分别以多个追踪元件的中心点建立的坐标系；

6、根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值。

7、进一步地，所述光学校验工具包括底板和位于所述底板上的多个追踪器，每一所述追踪器包括多个追踪元件；所述追踪元件的表面为反光材料；

8、所述光学校验工具位于所述光学追踪设备发出红外线的预设范围的成像空间内，且包括多个所述追踪器的一面面向所述光学追踪设备；

9、所述局部坐标系是以每一追踪器中的任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输入信号包括每一所述追踪元件在所述局部坐标系下的坐标信息；

10、所述追踪元件的所述空间姿态包括表示旋转信息的矩阵和表示移动信息的矩阵。

11、进一步地，所述确定所述目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值，包括：

12、以每一所述追踪器中的任意一个追踪元件的中心点建立多个局部坐标系，在每一所述局部坐标系下，确定所述目标检验点的坐标值；

13、所述目标检验点的目标坐标值，包括：

14、

15、其中，pi(i＝1,2,...,n)表示所述目标检验点在每一所述局部坐标系oi(i＝1,2,...,n)下的局部坐标值，oi(i＝1,2,...,n)表示n个局部坐标系，表示通过所述局部坐标系下的所述目标检验点的局部坐标值转换得到的位于所述光学坐标系下的目标坐标值，ri(i＝1,2,...,n)表示所述旋转信息的矩阵，ti(i＝1,2,...,n)表示移动信息的矩阵，n为大于等于1的正整数。

16、进一步地，所述根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值，包括：

17、根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值、以及预设的公式，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值；其中，所述公式为：

18、

19、其中，ep表示校验误差值，||pw(i)，pw(j)||表示两个目标坐标值之间的空间距离，n表示大于等于1的正整数，i＝1,2,...,n；

20、或者，所述公式为：

21、

22、其中，rmsp表示校验误差值，表示的平均位置，(x(i),y(i),z(i)(i＝1,2,...,n))表示在三个坐标方向的坐标值，表示在三个坐标方向的平均坐标值，表示两个目标坐标值之间的空间距离，n表示大于等于1的正整数。

23、进一步地，所述追踪器之间的距离大于等于预设的第一距离阈值；所述追踪器中的追踪元件为球形的追踪球；每一所述追踪器中的多个追踪球的位置均不共线，且每一所述追踪器中的追踪球的排布方式均不重复。

24、所述追踪球存在螺栓孔，所述螺栓孔的深度小于所述追踪球的直径；所述追踪球在所述底板上的位置存在所述螺栓孔；

25、与所述螺栓孔的尺寸匹配的螺栓穿过所述底板上的所述螺栓孔，并通过所述追踪球的螺栓孔固定所述追踪球。

26、针对每一所述追踪器中的多个追踪球，位置两两相对的追踪球之间存在凹槽；位置两两相对的追踪球是根据预设的位置规则信息确定各追踪器中的中心点，并根据所述中心点确定的；

27、所述位置两两相对的追踪球之间的凹槽的距离大于预设的第二距离阈值；

28、若存在多组所述位置两两相对的追踪球，任意两个所述距离之间的差值大于预设的第三距离阈值。

29、第二方面，本技术提供一种光学校验方法，应用于光学追踪设备，包括：

30、获取光学输入信号；其中，所述光学输入信号包括多个追踪元件的坐标信息，所述追踪元件位于预设的光学校验工具上；

31、根据所述多个追踪元件的坐标信息，确定光学输出信号；其中，所述光学输出信号表征所述光学追踪设备所在的光学坐标系与所述追踪元件所在的局部坐标系之间的变换关系，所述局部坐标系是以任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输出信号包括每一所述追踪元件在所述光学坐标系下的空间姿态；

32、将所述光学输出信号发送至电子设备，以使所述电子设备根据接收到的所述光学输出信号，确定目标检验点；确定所述目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值，多个所述局部坐标系表示分别以多个追踪元件的中心点建立的坐标系；根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值。

33、第三方面，本技术提供一种光学校验装置，应用于电子设备，该装置包括：

34、获取模块，用于获取预设的光学追踪设备发送的光学输出信号；其中，所述光学输出信号是所述光学追踪设备根据获取的光学输入信号得到的，所述光学输入信号包括多个追踪元件的坐标信息，所述追踪元件位于预设的光学校验工具上；所述光学输出信号表征所述光学追踪设备所在的光学坐标系与所述追踪元件所在的局部坐标系之间的变换关系，所述局部坐标系是以任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输出信号包括每一所述追踪元件在所述光学坐标系下的空间姿态；

35、第一确定模块，用于根据所述光学输出信号，确定目标检验点；

36、第二确定模块，用于确定所述目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值；其中，多个所述局部坐标系表示分别以多个追踪元件的中心点建立的坐标系；

37、第三确定模块，用于根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值。

38、进一步地，所述光学校验工具包括底板和位于所述底板上的多个追踪器，每一所述追踪器包括多个追踪元件；所述追踪元件的表面为反光材料；

39、所述光学校验工具位于所述光学追踪设备发出红外线的预设范围的成像空间内，且包括多个所述追踪器的一面面向所述光学追踪设备。

40、所述局部坐标系是以每一追踪器中的任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输入信号包括每一所述追踪元件在所述局部坐标系下的坐标信息；

41、所述追踪元件的所述空间姿态包括表示旋转信息的矩阵和表示移动信息的矩阵。

42、进一步地，所述第二确定模块，具体用于：

43、以每一所述追踪器中的任意一个追踪元件的中心点建立多个局部坐标系，在每一所述局部坐标系下，确定所述目标检验点的坐标值；

44、所述目标检验点的目标坐标值，包括：

45、

46、其中，pi(i＝1,2,...,n)表示所述目标检验点在每一所述局部坐标系oi(i＝1,2,...,n)下的局部坐标值，oi(i＝1,2,...,n)表示n个局部坐标系，表示通过所述局部坐标系下的所述目标检验点的局部坐标值转换得到的位于所述光学坐标系下的目标坐标值，ri(i＝1,2,...,n)表示所述旋转信息的矩阵，ti(i＝1,2,...,n)表示移动信息的矩阵，n为大于等于1的正整数。

47、进一步地，所述第三确定模块，具体用于：

48、根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值、以及预设的公式，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值；其中，所述公式为：

49、

50、其中，ep表示校验误差值，||pw(i)，pw(j)||表示两个目标坐标值之间的空间距离，n表示大于等于1的正整数，i＝1,2,...,n；

51、或者，所述公式为：

52、

53、其中，rmsp表示校验误差值，表示的平均位置，(x(i),y(i),z(i)(i＝1,2,...,n))表示在三个坐标方向的坐标值，表示在三个坐标方向的平均坐标值，表示两个目标坐标值之间的空间距离，n表示大于等于1的正整数。

54、进一步地，所述追踪器之间的距离大于等于预设的第一距离阈值；所述追踪器中的追踪元件为球形的追踪球；每一所述追踪器中的多个追踪球的位置均不共线，且每一所述追踪器中的追踪球的排布方式均不重复。

55、所述追踪球存在螺栓孔，所述螺栓孔的深度小于所述追踪球的直径；所述追踪球在所述底板上的位置存在所述螺栓孔；

56、与所述螺栓孔的尺寸匹配的螺栓穿过所述底板上的所述螺栓孔，并通过所述追踪球的螺栓孔固定所述追踪球。

57、针对每一所述追踪器中的多个追踪球，位置两两相对的追踪球之间存在凹槽；位置两两相对的追踪球是根据预设的位置规则信息确定各追踪器中的中心点，并根据所述中心点确定的；

58、所述位置两两相对的追踪球之间的凹槽的距离大于预设的第二距离阈值；

59、若存在多组所述位置两两相对的追踪球，任意两个所述距离之间的差值大于预设的第三距离阈值。

60、第四方面，本技术提供一种光学校验装置，应用于光学追踪设备，该装置包括：

61、获取模块，用于获取光学输入信号；其中，所述光学输入信号包括多个追踪元件的坐标信息，所述追踪元件位于预设的光学校验工具上；

62、确定模块，用于根据所述多个追踪元件的坐标信息，确定光学输出信号；其中，所述光学输出信号表征所述光学追踪设备所在的光学坐标系与所述追踪元件所在的局部坐标系之间的变换关系，所述局部坐标系是以任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；所述光学输出信号包括每一所述追踪元件在所述光学坐标系下的空间姿态；

63、发送模块，用于将所述光学输出信号发送至电子设备，以使所述电子设备根据接收到的所述光学输出信号，确定目标检验点；确定所述目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值，多个所述局部坐标系表示分别以多个追踪元件的中心点建立的坐标系；根据每一所述局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出所述光学追踪设备的校验误差值。

64、第五方面，本技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法。

65、第六方面，本技术提供一种光学校验工具，所述光学校验工具为如第一方面所述的光学校验工具。

66、第七方面，本技术提供一种光学追踪设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面所述的方法。

67、第八方面，本技术提供一种光学校验系统，所述光学校验系统包括如第五方面所述的电子设备、如第六方面所述的光学校验工具、如第七方面所述的光学追踪设备。

68、第九方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面所述的方法，或者，如第二方面所述的方法。

69、第十方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法，或者，如第二方面所述的方法。

70、本技术提供的一种光学校验方法、设备、工具及系统，获取预设的光学追踪设备发送的光学输出信号；其中，光学输出信号是光学追踪设备根据获取的光学输入信号得到的，光学输入信号包括多个追踪元件的坐标信息，追踪元件位于预设的光学校验工具上；光学输出信号表征光学追踪设备所在的光学坐标系与追踪元件所在的局部坐标系之间的变换关系，局部坐标系是以任意一个追踪元件的中心点建立的坐标系；光学输出信号包括每一追踪元件在光学坐标系下的空间姿态。根据光学输出信号，确定目标检验点。确定目标检验点在每一局部坐标系下的目标坐标值；其中，多个局部坐标系表示分别以多个追踪元件的中心点建立的坐标系。根据每一局部坐标系下的目标坐标值，确定并输出光学追踪设备的校验误差值。本方案中，通过光学追踪设备获取光学输入信号，光学追踪设备根据光学输入信号获取光学输出信号，电子设备根据光学输出信号可以便捷地进行精度校验，自动计算出追踪误差值，在进行误差检验时无需任何人工干预，可以快速进行误差验证，无需复杂的试验环境搭建，方便快捷，解决了校验光学追踪设备的精度的效率较低的技术问题。