專利名稱：一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置及其方法
一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置及其方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于線陣相機(jī)標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置 及其方法。
背景技術(shù)：
線陣相機(jī)由于像元僅有一列，其應(yīng)用于測(cè)量時(shí)間與空間分辨率等相對(duì)面陣相機(jī)都 有很大的優(yōu)勢(shì)。使用線陣相機(jī)進(jìn)行光學(xué)精密測(cè)量時(shí)最重要的問題就是線陣相機(jī)的標(biāo)定。相 機(jī)的標(biāo)定一般是通過空間中三維坐標(biāo)與像面坐標(biāo)均已知的標(biāo)定點(diǎn)建立包含相機(jī)內(nèi)外參數(shù) 的方程，通過方程參數(shù)的求解得到相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，測(cè)量時(shí)再通過像面上的像點(diǎn)坐標(biāo)反解 空間中待測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。面陣相機(jī)的標(biāo)定方法很多，實(shí)際工程中常用的方法有兩種，一種 是通過直接制作各種高精度立體或平面靶標(biāo)的方法進(jìn)行標(biāo)定；另外一種是將發(fā)光二極管安 置在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)探頭上，通過控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)給出發(fā)光二極光的精確位置，從而建立 起標(biāo)定點(diǎn)與像點(diǎn)的關(guān)系進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相機(jī)的標(biāo)定。
有關(guān)線陣相機(jī)標(biāo)定的報(bào)道較少。由于線陣相機(jī)單方向上視場(chǎng)較小，標(biāo)定特征點(diǎn)的 選取十分困難，稍有不甚便造成特征點(diǎn)目標(biāo)丟失，造成標(biāo)定失敗。

圖1分析了線陣相機(jī)的標(biāo) 定時(shí)特征點(diǎn)目標(biāo)丟失的原因示意圖，其中I’是線陣傳感器，2’是鏡頭等效主點(diǎn)，3’是線陣 相機(jī)視場(chǎng)面，4’是處于U平面與視場(chǎng)平面的交線，5’、6’為U平面上任意不在視場(chǎng)面上的兩 點(diǎn)?？梢钥闯?，標(biāo)定特征點(diǎn)只有在相機(jī)狹窄的視場(chǎng)面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，才可能在相機(jī)的像面上成像， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相機(jī)的標(biāo)定；否則標(biāo)定點(diǎn)處于非視場(chǎng)平面內(nèi)，如5’、6’點(diǎn)時(shí)，便造成標(biāo)定特征點(diǎn)丟 失，這給實(shí)際線陣相機(jī)標(biāo)定造成極大不便。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中線陣相機(jī)標(biāo)定過程中特征點(diǎn)容易丟失的技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè) 計(jì)了可用于線陣相機(jī)標(biāo)定的平面靶標(biāo)，進(jìn)而研制了一種可以快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝 置，并論述了該裝置實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下
一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置包括精密導(dǎo)軌、相機(jī)固定支架、光學(xué)基座、平面 靶標(biāo)、第一光電經(jīng)緯儀和第二光電經(jīng)緯儀，所述光學(xué)基座上設(shè)有上下調(diào)節(jié)旋鈕和左右調(diào)節(jié) 旋鈕；所述精密導(dǎo)軌和相機(jī)固定支架均安裝在光學(xué)平臺(tái)上，待標(biāo)定的線陣相機(jī)安裝在相機(jī) 固定支架上且使精密導(dǎo)軌沿線陣相機(jī)的光學(xué)鏡頭的光軸方向，光學(xué)基座安裝在精密導(dǎo)軌上 且可沿精密導(dǎo)軌的方向前后滑動(dòng)，平面祀標(biāo)垂直于精密導(dǎo)軌安裝在光學(xué)基座上，第一光電 經(jīng)緯儀和第二光電經(jīng)緯儀位于精密導(dǎo)軌的兩側(cè)，二者結(jié)構(gòu)相同，用于確定特征點(diǎn)的全局坐 標(biāo)。
一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的方法包括如下步驟
步驟一、將平面靶標(biāo)置于線陣相機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)，線陣相機(jī)保持不動(dòng)，沿精密導(dǎo)軌前后 移動(dòng)平面靶標(biāo)與線陣相機(jī)的間距以使平面靶標(biāo)充滿線陣相機(jī)的視場(chǎng)；所述平面靶標(biāo)由一組間距相等的水平平行線U、L3、…、L2lr1、一組斜平行線L2、L6、…、L4n_2和另一組斜平行線 L4、L8、…、L4n組成，其中，η為正整數(shù)；
步驟二、分別以平面靶標(biāo)上L1與L2的交點(diǎn)為原點(diǎn)，L1為X軸，靶標(biāo)的左邊沿為y軸， 以精密導(dǎo)軌的方向?yàn)閦軸建立祀標(biāo)坐標(biāo)系,通過第一光電經(jīng)纟韋儀和第二光電經(jīng)纟韋儀結(jié)合雙經(jīng)緯儀定位方法得到靶標(biāo)坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系的關(guān)系，進(jìn)而獲得靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)的全局坐標(biāo)；
步驟三、測(cè)量當(dāng)前靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)位置，同時(shí)線陣相機(jī)采集當(dāng)前標(biāo)定特征像點(diǎn)；平面靶標(biāo)上的直線L1, L2,…，Lj在靶標(biāo)坐標(biāo)系中平面Xc;0y。上的方程如下
權(quán)利要求
1.一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置，其特征在于，該裝置包括精密導(dǎo)軌(I)、相機(jī)固定支架(2)、光學(xué)基座￠)、平面靶標(biāo)(7)、第一光電經(jīng)緯儀(10)和第二光電經(jīng)緯儀(11)，所述光學(xué)基座(6)上設(shè)有上下調(diào)節(jié)旋鈕(8)和左右調(diào)節(jié)旋鈕(9);所述精密導(dǎo)軌(I)和相機(jī)固定支架(2)均安裝在光學(xué)平臺(tái)上，待標(biāo)定的線陣相機(jī)(4)安裝在相機(jī)固定支架(2)上且使精密導(dǎo)軌(I)沿線陣相機(jī)(4)的光學(xué)鏡頭(5)的光軸方向，光學(xué)基座(6)安裝在精密導(dǎo)軌⑴上且可沿精密導(dǎo)軌⑴的方向前后滑動(dòng)，平面靶標(biāo)(7)垂直于精密導(dǎo)軌⑴安裝在光學(xué)基座(6)上，第一光電經(jīng)緯儀(10)和第二光電經(jīng)緯儀(11)位于精密導(dǎo)軌(I)的兩側(cè)， 二者結(jié)構(gòu)相同，用于確定特征點(diǎn)的全局坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置，其特征在于，所述平面靶標(biāo)(7)由一組間距相等的水平平行線與兩組斜平行線組成。
3.基于權(quán)利要求1所述的快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一、將平面靶標(biāo)(7)置于線陣相機(jī)(4)的視場(chǎng)內(nèi)，線陣相機(jī)(4)保持不動(dòng)，沿精密導(dǎo)軌(I)前后移動(dòng)平面靶標(biāo)(7)與線陣相機(jī)(4)的間距以使平面靶標(biāo)(7)充滿線陣相機(jī)(4)的視場(chǎng)；所述平面靶標(biāo)(7)由一組間距相等的水平平行線Lp L3、…、L2lr1、一組斜平行線L2、 L6、…、L4n_2和另一組斜平行線L4、L8、…、L4n組成，其中，η為正整數(shù)；步驟二、分別以平面靶標(biāo)(7)上L1與L2的交點(diǎn)為原點(diǎn),L1為X軸，靶標(biāo)的左邊沿為y軸， 以精密導(dǎo)軌(I)的方向?yàn)閦軸建立祀標(biāo)坐標(biāo)系,通過第一光電經(jīng)纟韋儀(10)和第二光電經(jīng)諱儀(11)結(jié)合雙經(jīng)緯儀定位方法得到靶標(biāo)坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系的關(guān)系，進(jìn)而獲得靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)的全局坐標(biāo)；步驟三、測(cè)量當(dāng)前靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)坐標(biāo)位置，同時(shí)線陣相機(jī)(4)采集當(dāng)前標(biāo)定特征像點(diǎn)；平面靶標(biāo)(7)上的直線L1, L2,…，Lj在靶標(biāo)坐標(biāo)系中平面Xc;oy。上的方程如下
全文摘要
一種快速實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)標(biāo)定的裝置及其方法，屬于線陣相機(jī)標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括精密導(dǎo)軌(1)、相機(jī)固定支架(2)、光學(xué)基座(6)、平面靶標(biāo)(7)、第一光電經(jīng)緯儀(10)和第二光電經(jīng)緯儀(11)，所述光學(xué)基座(6)上設(shè)有上下調(diào)節(jié)旋鈕(8)和左右調(diào)節(jié)旋鈕(9)。本發(fā)明的有益效果是該標(biāo)定裝置有效的解決了線陣相機(jī)標(biāo)定過程中特征點(diǎn)容易丟失的問題，同時(shí)，標(biāo)定特征點(diǎn)無須逐一測(cè)定，只須知道靶標(biāo)坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系的關(guān)系，使用雙經(jīng)緯儀系統(tǒng)測(cè)定靶標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)全局坐標(biāo)即可，極大的減小了相機(jī)標(biāo)定的工作量；另外，平面靶標(biāo)由簡(jiǎn)單直線構(gòu)成，降低了其制作難度與成本。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103065303SQ20121057130
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者戴明, 王子辰, 汪永陽 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所