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本实验以刚性探针为对象，利用双目高速摄像机采集主体标记图像，通过三维重建与刚体配准推算尖端位置，验证尖端不直接参与图像识别时的定位方法。
1 观测结果
尖端不直接参与识别的情况下，基于定位算法输出的连续运动轨迹仍能与20帧仿真测试真值保持较好一致性，误差指标如下。
图1 尖端相对位移与误差。图中总位移是指相对第0帧的位移矢量模长。
2 将定位依据转移到可见标记
尖端成像尺寸小，或被工件遮挡时，直接识别易受到限制。千眼狼(Revealer)算法以探针主体上的固定标记作为观测对象，通过标记与尖端之间的几何关系计算尖端位置。
图2 左 尖端局部成像示意 右 尖端局部成像示意9个固定标记与尖端保持固定几何关系。
3 刚体位姿求解与尖端坐标换算
千眼狼（Revealer）视觉定位程序通过双目匹配与三角化，重建当前帧标记的三维坐标，再利用刚体配准算法求解探针的旋转和平移，将尖端局部坐标转换为当前世界坐标。
图3 多个标记共同约束探针位姿，平移与旋转统一纳入尖端坐标计算。
测量前，通过多姿态观测建立标记阵列的局部模型，并依据图纸尺寸设定尖端局部坐标。运行时，根据当前帧的有效标记更新探针位姿，复用该模型计算尖端位置。
图4 离线建模与运行时定位流程。
4 算法验证
仿真评价相对位移误差，实拍检验真实图像下的定位流程。
图5 仿真测试。利用已知运动真值评价定位结果，相对运动误差见第1部分。
图6 实拍测试。尖端不参与运行时识别，定位结果由主体标记计算。
5 面向工具尖端定位与受限空间测量
该方法将可见标记的探针位姿，转换为遮挡工具尖端的位置坐标。对于伸入深孔、狭长通道或腔体的刚性探针，在主体标记满足双目观测条件下，即可计算尖端坐标，为测点复现和测量数据的空间定位提供依据。该方法可进一步应用于机器人末端工具外部视觉定位。
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