申请/专利权人：浙江大学

申请日：2019-12-03

公开（公告）日：2020-05-19

公开（公告）号：CN111177643A

主分类号：G06F17/15(20060101)

分类号：G06F17/15(20060101);G01C15/00(20060101);G01C15/02(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2023.01.20#发明专利申请公布后的驳回;2020.06.12#实质审查的生效;2020.05.19#公开

摘要：本发明涉及一种三维坐标转换方法，该方法通过参考点的选取确定本地坐标系，并通过优化的非线性最小二乘法求解坐标转换七参数，解决了测量坐标系向本地平面坐标系的转换问题。该方法首先选取三个参考点确定本地平面坐标系，再使用空间几何计算参考点在本地坐标系中的坐标，然后使用优化后的非线性最小二乘法求解坐标转换七参数。优化方式为对非线性最小二乘法的迭代初值进行迭代修正，并重复进行非线性最小二乘法求解，直至找到符合精度要求的七参数值。该方法不需要额外的本地坐标系信息，同时解决了传统七参数计算过程不收敛的情况，最终能得到符合精度要求的单一七参数值，从而实现高效、稳定、准确的坐标转换。

主权项：1.一种三维坐标转换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、从三维空间M内共面的点中选取三个边缘位置的参考点P1、P2、P3，三个参考点位于一个平面A内；步骤2、以向量方向为x轴方向，和叉乘得到A平面的法向量，该法向量方向作为z轴方向，z轴方向向量与x轴方向向量叉乘得到y轴方向向量，从而建立新坐标系K。步骤3、根据投影公式计算P1、P2、P3在新坐标系K中的标准坐标P1′、P2′、P3′。步骤4、初始化空间M向新坐标系K转换的七参数值，其中，旋转角度参数初始化为0,0,0，坐标平移量参数初始化为P1坐标，尺度因子初始化为0。步骤5、将初始化后的七参数值作为非线性最小二乘法的迭代初值X0，将标准坐标P1′、P2′、P3′与七参数转换坐标P1"、P2"、P3"的差值函数1作为非线性最小二乘法的目标优化函数fn，使用非线性最小二乘法计算空间M向坐标系K转换的七参数值； 步骤6、使用上一次非线性最小二乘法计算的七参数值Xn按照公式2更新非线性最小二乘法的迭代初值X0，再次进行非线性最小二乘法计算，得到新的七参数值；使用更新后的七参数值将P1、P2、P3转换为坐标系K中的转换坐标P1"、P2"、P3"，计算P1′、P2′、P3′和P1"、P2"、P3"的目标优化函数值，若大于阈值a，继续步骤6，否则，执行步骤7；X0＝X0+Xn2步骤7、使用最终得到的七参数值，可以将三维空间M内所有共面的点转换为本地平面坐标系表示，即所有转换后的坐标具有共同的z坐标。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 浙江大学 一种三维坐标转换方法

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