双轴仿生眼动系统空间标定方法、电子设备及介质与流程

本公开涉及空间标定，特别涉及一种双轴仿生眼动系统空间标定方法、电子设备及介质。

背景技术：

1、双轴仿生眼动系统作为模拟人眼运动特性的核心装置，通过俯仰（pitch）轴与偏航（yaw）轴的协同转动，实现类似人眼的大范围注视切换与立体视觉感知，广泛应用于机器人视觉、智能监控、医疗影像、仿生机器人等前沿领域。该系统的核心性能依赖于相机与双轴转动机构之间的空间位姿精准匹配，而空间标定作为衔接机械结构与视觉感知的关键环节，直接决定了系统3d定位精度、姿态控制准确性及动态响应性能，是双轴仿生眼动系统实现稳定、可靠工作的前提与基础。

2、在实际工程应用中，双轴仿生眼动系统的机械加工误差、装配间隙、轴系同轴度偏差，以及安装偏心等因素，会导致系统名义设计参数与实际工作参数存在显著偏差，打破了理想状态下“相机光心绕理论旋转中心做定点球面运动”的假设。若未进行精准的空间标定，会造成相机位姿解算失真、立体匹配误差增大，进而导致系统3d测距、场景重建、目标跟踪等核心功能精度下降，无法满足高端应用场景对定位误差、姿态控制精度的严苛要求。

3、因此，针对双轴仿生眼动系统的动态特性，如何实现真实旋转中心、初始偏心向量的精准求解，成为本领域技术人员亟待突破的研究重点。

技术实现思路

1、第一方面，本公开实施例提供一种双轴仿生眼动系统空间标定方法，所述方法包括：获取双轴仿生眼动系统中目标靶标在多个空间姿态下的空间位置坐标，基于所述目标靶标的空间姿态参数确定所述目标靶标的旋转矩阵；根据所述目标靶标的旋转矩阵，以及待求解的系统真实旋转中心、所述目标靶标相对于系统真实旋转中心的初始偏心向量，构建所述目标靶标的理论预测位置函数；根据所述目标靶标的理论预测位置函数以及所述空间位置坐标，构建空间距离误差函数；基于所述空间距离误差函数进行迭代求解，得到所述系统真实旋转中心以及所述初始偏心向量。

2、在一些实施例中，所述双轴仿生眼动系统的转动轴包括水平方向的俯仰轴和垂直方向的偏航轴，所述目标靶标的空间姿态参数包括偏航角和俯仰角；所述获取双轴仿生眼动系统中目标靶标在多个空间姿态下的空间位置坐标，包括：按先绕所述俯仰轴完成俯仰角度偏转、再绕所述偏航轴完成偏航角度偏转的时序运动规则，使所述目标靶标变换至多个不同空间姿态，并通过外部测量设备对处于不同空间姿态的所述目标靶标进行空间位置测量，得到所述目标靶标在多个不同空间姿态下的空间位置坐标。

3、在一些实施例中，所述偏航角和所述俯仰角的取值范围为±45°之间。

4、在一些实施例中，所述基于所述目标靶标的空间姿态参数确定所述目标靶标的旋转矩阵，包括：基于所述目标靶标的空间姿态参数构建基于fick旋转顺序的正向运动学模型，得到所述目标靶标的旋转矩阵。

5、在一些实施例中，所述根据所述目标靶标的旋转矩阵，以及待求解的系统真实旋转中心、所述目标靶标相对于系统真实旋转中心的初始偏心向量，构建所述目标靶标的理论预测位置函数，包括：获取理论预测位置的确定逻辑，所述确定逻辑包括：将所述旋转矩阵与所述初始偏心向量进行乘积运算，将乘积运算结果与所述系统真实旋转中心进行求和运算，得到的求和结果为所述目标靶标的所述理论预测位置；根据所述确定逻辑，构建所述目标靶标的理论预测位置函数。

6、在一些实施例中，所述根据所述目标靶标的理论预测位置函数以及所述空间位置坐标，构建空间距离误差函数，包括：根据所述目标靶标的理论预测位置函数以及所述空间位置坐标，构建基于最小二乘法的所述空间距离误差函数。

7、在一些实施例中，所述基于所述空间距离误差函数进行迭代求解，得到所述系统真实旋转中心以及所述初始偏心向量，包括：以空间距离误差最小化为目标，采用非线性迭代数值优化算法对所述空间距离误差函数进行迭代求解，得到最优值为所述系统真实旋转中心以及所述初始偏心向量。在一些实施例中，所述双轴仿生眼动系统空间标定方法还包括：在迭代求解过程中，设定所述系统真实旋转中心以及所述初始偏心向量的初始猜测值；其中，所述系统真实旋转中心的初始猜测值为所述目标靶标在多个空间姿态下的空间位置坐标的几何中心；所述初始偏心向量的初始猜测值为：水平方向偏心量为0，深度方向偏心量为所述目标靶标的名义旋转半径。

8、第二方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的双轴仿生眼动系统空间标定方法。

9、第三方面，本公开实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的双轴仿生眼动系统空间标定方法。

10、本公开提供一种双轴仿生眼动系统空间标定方法、电子设备及介质，所述方法包括：获取双轴仿生眼动系统中目标靶标在多个空间姿态下的空间位置坐标，基于目标靶标的空间姿态参数确定目标靶标的旋转矩阵；根据目标靶标的旋转矩阵，以及待求解的系统真实旋转中心、目标靶标相对于系统真实旋转中心的初始偏心向量，构建目标靶标的理论预测位置函数；根据目标靶标的理论预测位置函数以及空间位置坐标，构建空间距离误差函数；基于所述空间距离误差函数进行迭代求解，得到系统真实旋转中心以及初始偏心向量。本公开针对双轴仿生眼动系统的动态特性，结合其转动时序规则，构建精准的空间标定模型，研发高效、可靠的标定方法，实现真实旋转中心、初始偏心向量的精准求解。

1.一种双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述双轴仿生眼动系统的转动轴包括水平方向的俯仰轴和垂直方向的偏航轴，所述目标靶标的空间姿态参数包括偏航角和俯仰角；

3.根据权利要求2所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述偏航角和所述俯仰角的取值范围为±45°之间。

4.根据权利要求1所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述基于所述目标靶标的空间姿态参数确定所述目标靶标的旋转矩阵，包括：

5.根据权利要求1所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述根据所述目标靶标的旋转矩阵，以及待求解的系统真实旋转中心、所述目标靶标相对于系统真实旋转中心的初始偏心向量，构建所述目标靶标的理论预测位置函数，包括：

6.根据权利要求1所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述根据所述目标靶标的理论预测位置函数以及所述空间位置坐标，构建空间距离误差函数，包括：

7.根据权利要求1所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，所述基于所述空间距离误差函数进行迭代求解，得到所述系统真实旋转中心以及所述初始偏心向量，包括：

8.根据权利要求7所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法，其特征在于，还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至8中任意一项所述的双轴仿生眼动系统空间标定方法。