CN116563394B - 一种异面点空间坐标标定***和方法 - Google Patents

Abstract

一种异面点空间坐标标定***包括标定控制单元和标定终端，标定终端包括安装在靶标架上的靶标和平面镜、设置在靶标架两侧的相机和姿态测量装置；靶标包括4个共面点和2个异面点；标定控制单元的靶标调整模块确定依次调整靶标为姿态1、姿态2的靶标调整命令，标定控制单元的姿态测量调整模块在靶标处于姿态1和姿态2时，分别确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，对应调整姿态测量装置后，姿态测量装置分别获取：姿态1、姿态2时姿态测量装置的方位角，4个共面点、2个异面点的像素坐标；标定控制单元的计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算异面点空间坐标。本发明对面、点三维空间坐标精确标定，简单易行。

Description

一种异面点空间坐标标定***和方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，更具体的说，特别涉及一种异面点空间坐标标定***和方法。

背景技术

在单目相机测量中，相机的内参和靶标中的合作目标空间坐标是事先标定的，通过相机对靶标进行成像，即可解算出相机坐标系相对于靶标坐标系的位置和姿态信息。相机的内参包括等效焦距(F_x,F_y)和主点(C_x,C_y)。靶标坐标系即为合作目标所在的空间坐标系，可人为选定。

如图1所示，通常靶标坐标系为4个共面点。，一是因为4个共面点可解算出相机和靶标的位姿关系，二是因为共面点容易加工，共面点的空间坐标关系可通过精密加工得到保证，其空间坐标位置精度按当前的精密机械加工车床，可控制在10μm～20μm，能够满足实用。

实际上，根据P4P单目相机测量原理，以共面4点进行单目相机测量，3×3的旋转矩阵中有一列是根据矩阵的单位正交性计算的，而非通过成像方程直接计算该列的元素，这种计算方式使得靶标坐标系绕Z轴的转角Az测量较为精确(以图1的坐标系定义)，但绕X和Y轴的转角Ax和Ay测量精度差，误差达到了Az误差的十倍左右，在某些需要精确测量Ax和Ay的单目相机测量中，共面4点法单目测量精度达不到要求。

通过6个异面点，进行单目相机测量，使旋转矩阵各元素独立求解，可大幅提高Ax和Ay的测量精度，但异面点无法通过精密加工来保证位置精度，若加工后再进行空间坐标标定，标定手段有限，需要精密的三坐标测量仪。

因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。

发明内容

(一)发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用共面4点靶标和经纬仪，标定出异面点空间坐标，实现异面点三维空间坐标标定的方法。

(二)技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种异面点空间坐标标定***，包括标定控制单元和标定终端，

所述标定终端包括安装在靶标架上的靶标和平面镜，还包括分别设置在靶标架两侧的相机和姿态测量装置；所述靶标为有4个共面点的靶标，所述靶标设置姿态测量装置的一侧设置与4个共面点异面的2个异面点，所述平面镜设置在靶标设置姿态测量装置的一侧；

所述标定控制单元包括姿态测量调整模块、靶标调整模块、相机调整模块、通讯模块、存储模块、计算模块和分析模块；

所述靶标调整模块确定依次调整靶标为姿态1、姿态2的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态1和姿态2时，分别确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，对应调整姿态测量装置后，姿态测量装置分别获取：姿态1时姿态测量装置的方位角为θ₁和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，共面点为i＝1～4；姿态2时姿态测量装置的方位角为θ₂和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4；

所述计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量后，计算异面点空间坐标。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，设4个共面点的中心为坐标原点，4点所在的平面为XY平面，即Z＝0；2个异面点距离XY平面的距离大于0。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，相机架设在靶标远离姿态测量装置的一侧，相机的相机控制单元控制相机图像的X方向水平，靶标占相机画幅大于三分之二。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，平面镜法线与Z轴形成的夹角小于2°。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，姿态测量装置包括经纬仪。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态1的靶标调整命令前，所述姿态测量调整模块根据经纬仪的目标姿态确定第一姿态测量调整命令，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第一姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪；

采用P4P算法，所述相机将4个共面点所呈图像发送至所述标定控制单元，所述分析模块计算靶标相对于相机的姿态，所述靶标调整模块根据当前靶标相对于相机的姿态与姿态1，得到将靶标调整为姿态1的第一靶标调整命令。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，所述靶标调整模块将第一靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第一靶标调整命令控制靶标进行调整，使靶标处于姿态1；

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第二姿态测量调整命令，所述姿态测量调整模块将第二姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第二姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，所述靶标调整模块根据靶标姿态1与姿态2，确定第二靶标调整命令，所述靶标调整模块将第二靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第二靶标调整命令旋转靶标，使靶标处于姿态2；

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第三姿态测量调整命令，所述姿态测量调整模块将第三姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第三姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪。

所述一种异面点空间坐标标定***，其中，靶标处于姿态1时，A_X、A_Z为0，A_Y为-30°；靶标处于姿态2时，A_X、A_Z为0，A_Y为30°。

一种异面点空间坐标标定方法，应用于异面点空间坐标标定***，所述标定***包括标定控制单元和标定终端，所述标定终端包括安装在靶标架上的靶标和平面镜，还包括分别设置在靶标架两侧的相机和姿态测量装置；所述靶标为有4个共面点的靶标，所述靶标设置姿态测量装置的一侧设置与4个共面点异面的2个异面点，2个异面点的竖直下方设置所述平面镜；所述标定控制单元包括姿态测量调整模块、靶标调整模块、相机调整模块、通讯模块、存储模块、计算模块和分析模块，具体步骤如下，

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态1的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态1时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₁和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，共面点为i＝1～4；

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态2的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态2时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₂和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4；

所述计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量后，计算异面点空间坐标。

(三)有益效果：本发明提供一种异面点空间坐标标定***和方法不需要三坐标测量仪等昂贵的标定设备，即可实现对面点三维空间坐标的精确标定，简单易行，且可保证标定精度，具有较大的工程应用价值。

附图说明

图1是现有技术中单目相机测量示意图；

图2是本发明一种异面点空间坐标标定***结构示意图；

图3是本发明标定终端的结构示意图；

图4是本发明一种异面点空间坐标标定方法的步骤示意图；

101-靶标架；102相机；103-姿态测量装置；104-平面镜。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。

一种异面点空间坐标标定***包括标定控制单元和标定终端，所述标定终端将测量数据发送给标定控制单元，所述标定控制单元根据测量数据实现坐标标定。

如图2、图3所示，所述标定终端包括靶标，所述靶标包括靶标架101，并且所述靶标安装在所述靶标架101上，还包括分别设置在靶标架101两侧的相机102和姿态测量装置103。所述姿态测量装置包括姿态测量控制单元，所述姿态测量控制单元用于对姿态测量装置进行姿态调整。所述相机102包括相机控制单元，所述相机控制单元用于对所述相机102进行姿态调整。所述靶标架101包括靶标控制单元，所述靶标控制单元用于实现对靶标的姿态调整。

所述标定控制单元包括姿态测量调整模块、靶标调整模块、相机调整模块、通讯模块、存储模块、计算模块和分析模块。

所述标定终端通过所述通讯模块与所述标定控制单元进行数据传输，将所述标定终端的测量数据存储在所述存储模块，将所述姿态测量装置103、所述靶标和所述相机的姿态数据通过所述通讯模块实时传输给所述分析模块。所述姿态测量调整模块根据姿态测量装置的当前姿态和目标姿态，确定姿态测量调整命令；所述靶标调整模块根据靶标的当前姿态和目标姿态确定靶标调整命令；所述相机调整模块根据相机的当前姿态和目标姿态确定相机调整命令。所述分析模块为所述标定控制单元的协调中心，为所述标定控制单元各个模块调取所需信息。所述计算模块根据4个共面点的坐标计算两个异面点的坐标。

所述靶标为有4个共面点的靶标，所述靶标上的4个共面点通过机械加工保证空间位置精度。4个共面点的空间坐标已知，具体可以是，通常设4点中心为坐标原点，4点所在的平面为XY平面，即Z＝0。

所述靶标设置姿态测量装置103的一侧设置2个合作目标：与4个共面点异面的2个异面点。所述的2个异面点安装在异于XY平面的位置，且不被遮挡，能被相机成像即可。

为了保证单目测量中Ax和Ay的测量精度，两个合作目标：2个异面点距离XY平面的距离大于0。本发明中要求2个异面点，是因为含2个异面点的6点作为靶标能提高摄影测量的精度(相对于共面4点)，从标定的角度讲，本发明中的方法可以标定单个异面点，即1个异面点、4个共面点，不必须使用2个异面点。

所述靶标另一侧，即与姿态测量装置103相对的一侧设置相机，设置相机102的一侧在本申请中为靶标的前方。所述相机102架设在靶标的正前方，所述相机控制单元控制相机图像的X方向水平，靶标占相机画幅的三分之二以上。

靶标架101后方，即设置姿态测量装置103的一侧设置平面镜104，所述平面镜可以通过粘贴方式固定在两个合作目标(2个异面点)的竖直下方或其他位置，方便经纬仪进行自准直即可，需要说明的是，平面镜法线与Z轴形成的夹角小于2°，最优为平面镜法线与Z轴平行。

所述姿态测量装置103优选使用经纬仪，所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第一姿态测量调整命令。此时经纬仪的目标姿态为：使经纬仪贴近当前位置的平面镜104可自准直成像。所述姿态测量调整模块将第一姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第一姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜104可自准直成像后，调平经纬仪。

采用P4P算法，将所述相机102对XY平面上的4个共面点所呈图像发送至所述标定控制单元。所述标定控制单元的分析模块根据所述相机102对XY平面上的4个共面点所呈图像，计算靶标相对于相机102的姿态。所述靶标调整模块根据靶标相对于相机102的姿态与姿态1的差别确定第一靶标调整命令，所述靶标调整模块将第一靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第一靶标调整命令控制靶标进行调整，使靶标处于姿态1。P4P算法是一种现有的姿态标定算法模型，这里不做详细赘述。

姿态1为A_X、A_Z为0，A_Y为-30°。此时可以是A_X、A_Z约为0，A_Y约-30°，在经纬仪视场内，转角越接近-30°越好。

A_X、A_Z、A_Y是姿态角，表示靶标先沿自身坐标系Z轴旋转A_Z，再绕自身X轴旋转A_X，再绕自身Y轴旋转A_Y后，即达到与基准坐标系(此处为相机坐标系)平行的状态。

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第二姿态测量调整命令。此时经纬仪的目标姿态为：使经纬仪贴近靶标姿态1下的平面镜104，使其可自准直成像。所述姿态测量调整模块将第二姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第二姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜104可自准直成像后，调平经纬仪。

此时，所述经纬仪自准直平面镜，记录此时经纬仪的方位角为θ₁和6个点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4。

所述靶标调整模块根据靶标姿态1与姿态2的差别确定第二靶标调整命令，所述靶标调整模块将第二靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第二靶标调整命令旋转靶标，使靶标处于姿态2。

姿态2为A_X、A_Z为0，A_Y为30°。此时可以是A_X、A_Z约为0，A_Y约为30°，在经纬仪视场内，转角越接近30°越好。

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据(靶标处于姿态1时，经纬仪与平面镜自准直成像时，经纬仪的姿态数据)，根据经纬仪的目标姿态确定第三姿态测量调整命令。此时经纬仪的目标姿态为：使经纬仪贴近靶标姿态2下的平面镜104，使其可自准直成像。所述姿态测量调整模块将第三姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第三姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜104可自准直成像后，调平经纬仪。

此时，所述经纬仪自准直平面镜，记录此时经纬仪的方位角为θ₂和6个点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4。

所述计算单元对两个异面点坐标计算的具体过程如下，

首先根据4个共面点及经纬仪测量值，推导靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量：

4个共面点的空间坐标系由机械加工保证精度，为已知，记为姿态1中的合作目标点和姿态2中的合作目标点的成像像素坐标分别记为(x_i',y_i')和(x_i,y_i)，i＝1～6。计算：

k计算过程符号

记θ＝θ₂-θ₁，则可记其中，/>

在姿态1时，姿态1中的共面合作目标在姿态2中的空间坐标应为：

t是两坐标系间的平移向量

在姿态2时，靶标坐标系与相机坐标系的转换关系为：

R为旋转矩阵，记r_i为矩阵中的元素。

由成像公式：与式(3)合并，写成方程形式有：

根据姿态2中靶标坐标系与相机坐标系的转换关系式(3)和姿态1靶标坐标系向姿态2的转换关系式(2)，有：

即：

记：则式(5)可写为：

同理，由成像公式：有：

需通过式(4)和式(7)解算出r₀～r₈、T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′共15个未知数，通过式(4)，可解得：

将式(8)代入式(7)，有：

上式含共6个未知数。

写成矩阵形式，有：

可解得：

显然，转换矩阵：

根据R各列向量为单位向量，有：

再根据s_i，可解得r₀～r₈、T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′全部未知数。

计算异面点坐标，计算公式：

对未知的异面点(X、Y、Z)，在姿态2，显然，有：

整理有：

在姿态1：

令整理有：

联立(14)、(16)，有：

令：

则可解得：

从而所述计算模块得到新的异面点三维空间坐标，实现对异面点三维空间坐标标定。

一种异面点空间坐标方法应用于所述异面点空间坐标标定***，如图4所示，具体步骤如下，

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态1的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态1时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₁和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，共面点为i＝1～4；

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态2的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态2时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₂和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4；

所述计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量后，计算异面点空间坐标。

一种异面点空间坐标标定***和方法，根据共面4点和经纬仪自准直测量，得到新的异面点三维空间坐标标定方法，并且利用本发明标定的异面点三维坐标，再用异面6点法进行单目测量，使A_X、A_Y的测量精度达到了A_Z同一量级。

与现有技术中的方法：用P4P测量，解算出姿态1和姿态2的旋转矩阵和平移向量，再根据(18)标定出异面点三维坐标，然后利用异面6点法进行单目测量相比，现有技术中的方法测出的A_X、A_Y稳定性和精度远低于本发明中的方法标定三维坐标后进行的单目测量精度，现有方法比本发明中的方法误差大了近10倍。

以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (8)

1.一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，包括标定控制单元和标定终端，

所述标定终端包括安装在靶标架上的靶标和平面镜，还包括分别设置在靶标架两侧的相机和姿态测量装置；所述靶标为有4个共面点的靶标，所述靶标在设置所述姿态测量装置的一侧设置与4个共面点异面的2个异面点，所述平面镜设置在所述靶标设置所述姿态测量装置的一侧；

相机架设在靶标远离姿态测量装置的一侧，相机的相机控制单元控制相机图像的X方向水平，靶标占相机画幅大于三分之二；

所述标定控制单元包括姿态测量调整模块、靶标调整模块、相机调整模块、通讯模块、存储模块、计算模块和分析模块；

所述靶标调整模块确定依次调整靶标为姿态1、姿态2的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态1和姿态2时，分别确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，对应调整姿态测量装置后，姿态测量装置分别获取：姿态1时姿态测量装置的方位角为θ₁和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，共面点为i＝1～4；姿态2时姿态测量装置的方位角为θ₂和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4；

所述计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量后，计算异面点空间坐标；

所述姿态测量装置包括经纬仪；

所述计算模块计算过程为：根据4个共面点及经纬仪测量值，推导靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量：在姿态1时，4个共面点在姿态2中的空间坐标表示公式

k计算过程符号，t是两坐标系间的平移向量；

在姿态2时，4个共面点向相机坐标系的转换关系R为旋转矩阵，记/>r_i为矩阵中的元素；

由成像公式与式(3)，得到姿态2中4个共面点的成像方程

根据姿态2时靶标坐标系中4个共面点空间坐标与相机坐标系的转换关系式(3)和姿态1靶标坐标系向姿态2的转换关系式(2)，得到(6)，由成像公式/>与式(6)，得到姿态1中4个共面点的成像方程

根据姿态1中4个共面点的成像方程和姿态2中4个共面点的成像方程，计算出姿态2向相机坐标系的转换矩阵r₀～r₈、姿态2及姿态1向相机坐标系的平移向量T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′全部未知数；

将姿态2向相机坐标系的转换矩阵r₀～r₈、姿态2及姿态1向相机坐标系的平移向量T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′，以及异面点的像素坐标，带入异面点在姿态2时向相机坐标系的转换关系及成像公式，得和在姿态1时向相机坐标系的转换关系及成像公式，得

θ＝θ₂-θ₁，根据式(13)和(15)计算异面点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，设4个共面点的中心为坐标原点，4点所在的平面为XY平面，即Z＝0；2个异面点距离XY平面的距离大于0。

3.根据权利要求2所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，平面镜法线与Z轴形成的夹角小于2°。

4.根据权利要求3所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态1的靶标调整命令前，所述姿态测量调整模块根据经纬仪的目标姿态确定第一姿态测量调整命令，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第一姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪；

采用P4P算法，所述相机将4个共面点所呈图像发送至所述标定控制单元，所述分析模块计算靶标相对于相机的姿态，所述靶标调整模块根据当前靶标相对于相机的姿态与姿态1，得到将靶标调整为姿态1的第一靶标调整命令。

5.根据权利要求4所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，所述靶标调整模块将第一靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第一靶标调整命令控制靶标进行调整，使靶标处于姿态1；

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第二姿态测量调整命令，所述姿态测量调整模块将第二姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第二姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪。

6.根据权利要求5所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，所述靶标调整模块根据靶标姿态1与姿态2，确定第二靶标调整命令，所述靶标调整模块将第二靶标调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的靶标控制单元根据第二靶标调整命令旋转靶标，使靶标处于姿态2；

所述姿态测量调整模块读取所述分析模块中经纬仪的当前姿态数据，根据经纬仪的目标姿态确定第三姿态测量调整命令，所述姿态测量调整模块将第三姿态测量调整命令通过通讯模块发送至所述标定终端，所述标定终端的姿态测量控制单元根据第三姿态测量调整命令控制经纬仪进行调整，使经纬仪贴***面镜并自准直成像后，调平经纬仪。

7.根据权利要求6所述一种异面点空间坐标标定***，其特征在于，靶标处于姿态1时，A_X、A_Z为0，A_Y为-30°；靶标处于姿态2时，A_X、A_Z为0，A_Y为30°；A_X、A_Y、A_Z为姿态角。

8.一种异面点空间坐标标定方法，其特征在于，应用于异面点空间坐标标定***，所述标定***包括标定控制单元和标定终端，所述标定终端包括安装在靶标架上的靶标和平面镜，还包括分别设置在靶标架两侧的相机和姿态测量装置；所述靶标为有4个共面点的靶标，所述靶标在设置所述姿态测量装置的一侧设置与4个共面点异面的2个异面点，所述平面镜设置在所述靶标设置所述姿态测量装置的一侧；相机架设在靶标远离姿态测量装置的一侧，相机的相机控制单元控制相机图像的X方向水平，靶标占相机画幅大于三分之二；所述标定控制单元包括姿态测量调整模块、靶标调整模块、相机调整模块、通讯模块、存储模块、计算模块和分析模块，具体步骤如下，

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态1的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态1时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₁和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i',y_i')，i＝1～6，共面点为i＝1～4；

所述靶标调整模块确定调整靶标为姿态2的靶标调整命令，姿态测量调整模块在靶标处于姿态2时，确定调整姿态测量装置的姿态测量调整命令，调整姿态测量装置后，姿态测量装置获取此时姿态测量装置的方位角为θ₂和4个共面点、2个异面点的像素坐标(x_i,y_i)，i＝1～6，其中共面点为i＝1～4；

所述计算模块根据4个共面点及姿态测量装置测量值，计算靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量后，计算异面点空间坐标；

所述姿态测量装置包括经纬仪；

所述计算模块计算过程为：根据4个共面点及经纬仪测量值，推导靶标坐标系和相机坐标系间的转换矩阵和平移向量：在姿态1时，4个共面点在姿态2中的空间坐标表示公式

k计算过程符号，t是两坐标系间的平移向量；

在姿态2时，4个共面点向相机坐标系的转换关系R为旋转矩阵，记/>r_i为矩阵中的元素；

由成像公式与式(3)，得到姿态2中4个共面点的成像方程

根据姿态2时靶标坐标系中4个共面点空间坐标与相机坐标系的转换关系式(3)和姿态1靶标坐标系向姿态2的转换关系式(2)，得到(6)，由成像公式/>与式(6)，得到姿态1中4个共面点的成像方程

根据姿态1中4个共面点的成像方程和姿态2中4个共面点的成像方程，计算出姿态2向相机坐标系的转换矩阵r₀～r₈、姿态2及姿态1向相机坐标系的平移向量T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′全部未知数；

将姿态2向相机坐标系的转换矩阵r₀～r₈、姿态2及姿态1向相机坐标系的平移向量T_X、T_Y、T_Z、T_X′、T_Y′、T_Z′，以及异面点的像素坐标，带入异面点在姿

态2时向相机坐标系的转换关系及成像公式，得和在姿态1时向相机坐标系的转换关系及成像公式，得

θ＝θ₂-θ₁，根据式(13)和(15)计算异面点的三维坐标。