本发明用于对光学设备的精度进行校准，具体涉及一种相对位置测量设备的快速检测方法。
背景技术：
摄像测量技术在高精度位置测量中具有广阔的应用前景，例如空间对接、空中加油、着陆着舰等，是实现相对导航的重要手段。使用视觉导航方法，测量被测目标与自身的相对位置关系，具有精度高、隐蔽性好、自主性强、设备简单、成本低的特点，不论大型飞机还是中小型飞机都可以使用。
视觉相对位置测量算法的验证以及原理样机的研制都需要地面验证测试装置的支撑。地面测试装置要能够测试各种不同类型的位置测量系统的静态和动态测量精度；能够测试各种干扰因素对被测系统的测量精度的影响，如传感器噪声，环境光干扰等；能够在室内或室外环境下进行测试。这些都对地面验证测试装置提出了较高的要求。
目前摄像测量位置精度的测试方法主要有，在室内使用光学平台、高精度平移台、高精度转台；室外使用GPS作为位置基准。光学平台、高精度平移台、高精度转台测量精度高，但成本高、测量范围小，不能用于室外测量。GSP测试方法测量范围大，测试方法简单，但很难达到很高的测量精度。
技术实现要素：
本发明的目的是提出基于全站仪的摄像测量位置精度快速测试方法。该测试方法具有验证成本低、操作简便、通用性强、精度高、适用范围广等优势。为视觉测量系统的测量精度提供测试验证环境。
本发明的技术解决方案是，一种相对位置测量设备的快速检测方法，所述相对位置测量设备包括高精度摄像机，该快速检测方法包括以下步骤：
(1)建立检测环境
安装全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测标靶、铅垂、三脚架和水平仪；所述全站仪放置在高精度摄像机正前方，高精度摄像机与计算平台相连，铅垂放在全站仪和高精度摄像机连线中点附近，三脚架用于安放全站仪、高精度摄像机、被测标靶和铅垂；在摄像机镜头盖中心做标记G，在铅垂上适当高度做标志点V；
(2)将全站仪基座及其镜头主光轴调节至水平状态；旋转全站仪并调节高度，使其能够在水平方向观测到铅垂的标志点V；
(3)开启摄像机并通过计算平台监测图像，其中o点是标定后的图像中心，以该点为中心建立摄像机内部的图像坐标系，并在图像中画出x-y轴；调节摄像机俯仰角至大致水平状态，调节摄像机方位角及滚转角，使得全站仪下面的铅垂线与图像坐标系y轴重合；旋转全站仪，使其正对摄像机，调节摄像机高度及俯仰角，使铅垂上的V点及全站仪镜头中心同时处于图像坐标系x轴上，然后固定摄像机并测量靶标位置；
(4)给摄像机盖上镜头盖，测量全站仪到摄像机镜头盖中心G点的距离，定义为a，并将全站仪相对于摄像机此时的方位角设定为180°；根据摄像机尺寸可得摄像机镜头盖中心G到摄像机CCD中心D点的距离b，摄像机的镜头焦距为f，那么全站仪到摄像机镜头光心的距离d＝a+b-f；
(5)以摄像机光心为原点，正前方为Z轴正向，Y轴垂直向上，根据右手定则建立直角坐标系，那么全站仪的坐标为(0，0，d)，方位角为(0，180，0)；调节全站仪至坐标测量状态，设全站仪的站点坐标为(0，0，d)，全站仪的后视定向方位角为180度；
(6)被测靶标三维位置(x，y，z)测量
用全站仪对被测靶标特定点进行测距测角，可以直接得到靶标特定点在摄像机坐标系下的坐标；
(7)将由摄像机测量得到的靶标位置和由全站仪测量得到的靶标位置进行比较。
本发明可以在室内或室外环境下使用，对地面平整度要求极低，只要能放稳可伸缩三脚架即可；测量设备以高精度全站仪为主，精度高，范围广，其测量范围仅受测量设备作用距离限制；使用方便，利用全站仪测坐标功能，可以直接读出被测标靶中心位置；测出被测靶标上多点的位置就可以计算靶标姿态。该装置为摄像测量位置精度提供了一种方便实用的测试方法。该装置具有很强的通用性，基于摄像测量的位置测量系统都可以使用该装置进行位置精度测试验证。
附图说明
图1是本发明的测试方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。具体测试步骤如下：
(1)建立检测环境
安装全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测标靶、铅垂、三脚架和水平仪；所述全站仪放置在高精度摄像机正前方，高精度摄像机与计算平台相连，铅垂放在全站仪和高精度摄像机连线中点附近，三脚架用于安放全站仪、高精度摄像机、被测标靶和铅垂；在摄像机镜头盖中心做标记G，在铅垂上适当高度做标志点V；
(2)将全站仪基座及其镜头主光轴调节至水平状态；旋转全站仪并调节高度，使其能够在水平方向观测到铅垂的标志点V；
(3)开启摄像机并通过计算平台监测图像，其中o点是标定后的图像中心，以该点为中心建立摄像机内部的图像坐标系，并在图像中画出x-y轴；调节像机俯仰角至大致水平状态，调节摄像机方位角及滚转角，使得全站仪下面的铅垂线与图像坐标系y轴重合；旋转全站仪，使其正对摄像机，调节摄像机高度及俯仰角，使铅垂上的V点及全站仪镜头中心同时处于图像坐标系x轴上，然后固定摄像机并测量靶标位置；
(4)给摄像机盖上镜头盖，测量全站仪到摄像机镜头盖中心G点的距离，定义为a，并将全站仪相对于摄像机此时的方位角设定为180°；根据摄像机尺寸可得摄像机镜头盖中心G到摄像机CCD中心D点的距离b，摄像机的镜头焦距为 f，那么全站仪到摄像机镜头光心的距离d＝a+b-f；
(5)以摄像机光心为原点，正前方为Z轴正向，Y轴垂直向上，根据右手定则建立直角坐标系，那么全站仪的坐标为(0，0，d)，方位角为(0，180，0)；调节全站仪至坐标测量状态，设全站仪的站点坐标为(0，0，d)，全站仪的后视定向方位角为180度；
(6)被测靶标三维位置(x，y，z)测量
用全站仪对被测靶标特定点进行测距测角，可以直接得到靶标特定点在像机坐标系下的坐标；
(7)将由摄像机测量得到的靶标位置和由全站仪测量得到的靶标位置进行比较。