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龙图腾网获悉成都飞机工业(集团)有限责任公司申请的专利一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117495781B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311322571.2，技术领域涉及：G06T7/00；该发明授权一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法是由郑伟涛;饶华;韩利亚;潘春林;李涛;邹震宇;成一博设计研发完成，并于2023-10-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法在说明书摘要公布了：本发明涉及飞机数字化装配领域，具体涉及一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法，其包括以下步骤：a、利用相机拍摄一组空间球，获取二维图像，空间球体在二维图像上呈现为椭圆；b、图像识别获取椭圆边界图形；c、根据椭圆边界图形拟合求解椭圆参数方程；d、利用椭圆参数方程，求解空间球球心坐标。本申请需要的约束信息最少，条件容易满足，计算简单，计算速度快；相比传统激光跟踪仪测量空间球球心坐标的方法，该方法可以实时计算及反馈球心坐标，提高飞机调姿对合效率；相比双目视觉测量方法，该方法不需要对相机内外参数进行标定，拍摄角度大，硬件结构简单。

本发明授权一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法在权利要求书中公布了：1.一种基于单目视觉二维成像的空间球球心坐标求解方法，其特征在于：包括以下步骤： a、利用相机拍摄一组空间球，获取二维图像，空间球体在二维图像上呈现为椭圆； b、图像识别获取椭圆边界图形； c、根据椭圆边界图形拟合求解椭圆参数方程； d、利用椭圆参数方程，求解空间球球心坐标； 建立相机坐标系Oc-XcYcZc、图像平面坐标系O1-X1Y1、世界坐标系Ow-XwYwZw，由于相机与世界坐标系之间的位置关系保持不变，因此可以仅在相机坐标系下求解空间圆的圆心坐标； 设空间球上的一点P在相机坐标系下的坐标为Xc,Yc,Zc,对应的图像坐标p为X、Y,根据小孔成像原理，在归一化焦平面上有 其中，f为相机焦距； 根据图像成像原理，空间球半径为R0，空间球在图像平面上的投影为一椭圆，其中投影为圆时考虑为椭圆的一种特殊形式，同时以相机坐标系原点为顶点，相机光心与空间球形成一个圆椎体，设图像椭圆方程为： aX2+bY2+cXY+dX+eY+h＝02 其中a,b,c,d,e,h为椭圆公式中常数； 将相机归一化成像模型1式代入椭圆方程2式中可以得到空间圆锥体的方程： 将3式可以写成矩阵乘积的形式，表示为： 对空间球球心坐标求解： 空间球在图像平面上的投影为椭圆，且空间球半径为R0，求解空间圆位置，为了简化求解过程，建立新的坐标系O0-X0Y0Z0，其中O0与相机坐标系Oc重合，圆锥轴线Z0轴与相机光心重合，X0、Y0轴任意设置，在此新坐标系得出结果后再变换回相机坐标系中，得到相机坐标系空间球球心坐标；相机坐标系Oc-XcYcZc与新坐标系O0-X0Y0Z0满足R,T关系，其中由于两坐标系原点重合，故T为零，即 Xc,Yc,ZcT＝RX0,Y0,Z0T5 等式3左边为二次多项式，可以写成二次型，Q为3x3的对称矩阵，由矩阵理论可知，三阶对称阵必存在正交矩阵R可将Q对角化，即 R-1QR＝Diagα1,α2,α36 于是将公式4变换为标准的圆锥方程，将公式5代入公式4得到： {R[X0,Y0,Z0]T}TQR[X0,Y0,Z0]T＝07 变换得到： [X0,Y0,Z0]RQR[X0,Y0,Z0]T＝08 则可得到一个旋转轴为Z0的标准椭圆锥体， 其中，{α1,α2,α3}为Q的特征值，其中根据标准圆锥的表达式可知，α1,α2,α3中必有2个值符号相同，且与另外一个异号；点O0为O0-X0Y0Z0坐标系下空间球球心，因此球心的坐标为0，0，O0O，设x0＝k|α1|-12、y0＝k|α2|-12、z0＝k|α3|-12，其中k为不为零的常数；由于圆锥体为正圆锥体，设αr＝α1＝α2，因此设ur＝x0＝y0＝k|αr|-12，所以由几何关系得到， 因此在O0-X0Y0Z0坐标系下空间球球心坐标

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