1.一种光笔式三坐标测量系统零件姿态识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

离线阶段：S1，获取待测零件CAD模型，借助OpenGL库加载零件CAD模型；

S2，使用透视投影渲染具有真实显示效果的零件虚拟姿态图形；

S3，对生成的零件虚拟姿态图形进行感兴趣区域ROI提取；

S4，不断变换观察视角，构建均匀的、全方位的虚拟观察视角球面，得到包含零件各种姿态的零件姿态图形库；

S5，按照相似性策略进行图形分组，以备在线阶段调用；

在线阶段：S6，使用带有相机的光笔拍摄零件，得到零件实物图，提取实物图ROI，将提取ROI后的实物图发送到计算机；

S7，计算机将零件姿态图形库图形与实物ROI图进行粗匹配；所述粗匹配的具体方法为：计算机先计算零件姿态图形库中每张图形的宽高比r值，将r值从小到大排序，按r值将图形库图形分成m组，再对零件实物图计算r值，实物图r值和图形库m组图形中每一组r值的最大值和最小值进行比较，假定实物图r值在第i组r值范围内，由于粗匹配是r值进行比较，难免会产生较大误差，特别是实物图r值接近第i组r值最大值或最小值时，因此，为降低粗匹配带来的误差，实物图与第i‑1组、第i组和第i+1组这3组图形进行匹配，特别是当i为1时，实物图与第1组和第2组这2组图形进行匹配，当i为m时，实物图与第m‑1组和第m组这2组图形进行匹配，粗匹配是对姿态图形库进行筛选，保留待匹配的2组或3组图形，至此，粗匹配完成；

S8，实物ROI图再与粗匹配得到的图形进行精匹配；所述精匹配的具体方法为：实物图与粗匹配得到的2组或3组图形中的所有图形进行模板匹配，模板匹配是用模板图像在输入图像上滑动，每到一个像素点，就会以这个像素点计算模板与输入图像被模板覆盖区域的相似度，将相似度值保存到结果矩阵中，结果矩阵中最大值即为输入图像中与模板图像中最相似的像素点，以最相似像素点为起点，模板图像大小的区域即为输入图像中与模板图像最相似区域；

S9，获得匹配相似度值，相似度值最大的图形为最优匹配图形，以最优匹配图形的坐标调整零件CAD模型姿态，使得零件CAD模型姿态与光笔拍摄姿态一致；所述S9具体为，以零件姿态图形库粗匹配得到的图形为模板图像，零件实物ROI图为输入图像，因为模板图像和输入图像中零件就是待匹配内容，且经ROI提取后图像中零件大小就是图像大小，所以模板图像大小就是模板大小，将零件实物ROI图与图形库图形调整到统一的大小，这样模板只需要计算一次就可以完成一次模板匹配，每匹配一次得到一个在‑1到1之间的相似度值，存储在结果矩阵中，因为输入图像和模板图像大小相同，所以每次匹配的每个结果矩阵中仅有一个值，从所有结果矩阵中找到最大值，这个最大值对应的姿态图形即为最优匹配图形，读取最优匹配图形文件名，得到最优匹配图形的坐标值，将最优坐标值带入到透视投影中，渲染并调整CAD模型姿态，使得CAD模型姿态与光笔拍摄姿态一致。

2.根据权利要求1所述的光笔式三坐标测量系统零件姿态识别方法，其特征在于：

所述S2中，具体进行零件模型渲染的方法为：经过S1后生成零件2D虚拟姿态图形，OpenGL渲染零件2D虚拟姿态图形经过模型视口变换、投影变换、透视除法和视口变换后，通过渲染点的深度信息判断渲染点是否面向观察视角，从而决定当前渲染点是否显示在屏幕上。

3.根据权利要求2所述的光笔式三坐标测量系统零件姿态识别方法，其特征在于：

所述屏幕上显示某一观察视角下的零件模型姿态，保存当前屏幕图形即可得到一张零件虚拟姿态图形，不断变换观察视角，可以得到包含零件各种姿态的零件姿态图形库，为保证零件姿态图形大小一致，构建一个虚拟观察球面，球心与零件模型坐标系原点重合，球面离散点为观察视角点，为保证球面观察视角点的均匀性，对球面进行均匀采样，采用斐波那契网格法生成均匀采样点坐标。

4.根据权利要求1所述的光笔式三坐标测量系统零件姿态识别方法，其特征在于：

所述S3中具体的ROI提取方法为：

S31，在保存一张零件模型姿态图形后，立即读取图形，将图形复制并将复制图转换为灰色图形；

S32，对灰色图形进行阈值处理，设置一个合适的灰度像素阈值，大于此阈值的像素值设为0，即黑色，其它像素值设为255，即白色，灰色图形阈值处理后得到黑底白图的黑白图形；

S33，在黑白图形中标记图形的连通域，连通域是具有相同像素值且位置相邻的像素点组成的像素合集，对零件姿态图形而言，图形中仅有零件模型，因此最大的连通域即为零件模型；

S34，通过连通域面积判断连通域大小，根据最大连通域起始点坐标和宽高信息，作最大连通域外接矩形，以最大连通域外接矩形区域裁剪原图形，并替换原图形，这样，在生成每一张零件姿态图形时就可以立即提取图形ROI。

5.一种光笔式三坐标测量系统零件姿态识别的光笔，包括面板，其特征在于：

所述面板为CNC精加工的合金材质，面板正面设有一个凸腔体，凸腔体上设有2个水平对称分布的圆孔，面板正面上其它位置设有6个垂直对称分布圆孔，8个圆孔固定8个发光二极管，8个发光二极管在面板背面通过导线连接，面板背面连接有后壳，面板的底部中间的螺纹孔中连接有连接杆，连接杆底部螺纹连接有测头；

所述连接杆为CNC精加工的合金材质，连接杆为圆柱形，一端有螺纹，另一端有螺纹孔；

所述后壳为碳纤维结构，有腔体，腔体内元器件包括锂电池、树莓派、相机、直流降压模块、电源开关、充电母座；后壳顶端为斜面，斜面有两个搭台，左右各一个，左右搭台上放置触摸屏，4个按键组成的按键组在右侧搭台，按键垂直摆放，触摸屏通过排线与腔体内树莓派连接；左侧有圆孔，圆孔周围有4个螺纹孔，圆孔内侧有风扇，通过螺丝固定在腔体左侧面；后壳右侧有矩形开孔，矩形开孔旁有3排圆孔；后壳背面中间有把手，通过螺丝连接，背面有两个大螺纹孔，分布在左上方和右上方，开关通过左上方大螺纹孔旋进腔体，充电母座通过右上方大螺纹孔旋进腔体；背面还有4个中螺纹孔，通过长螺丝和面板固定，背面还有4个小螺纹孔，树莓派通过4个小螺纹孔与后壳固定；后壳底部有矩形开孔；

所述锂电池为12伏直流电源，用于光笔供电；电源开关作为电路总开关，电路分为3条支路，第1条支路接风扇，第二条支路接8个发光二极管，8个发光二极管串联，第3条支路接直流降压模块和树莓派，树莓派上连接相机、触摸屏和按键组；

所述直流降压模块将12伏电压转换为5伏电压，给树莓派供电；所述触摸屏可以选择测量要素，显示测量结果、显示测量画面；所述按键组用于辅助触摸屏进行选择、确认操作；所述后壳底部矩形开孔可以露出相机镜头，相机倾斜摆放，便于拍摄待测零件；

所述后壳的右侧矩形开孔可以露出树莓派的扩展接口，包括网口和4个usb口。