一種相機標(biāo)定系統(tǒng)及其3d標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相機標(biāo)定領(lǐng)域，尤其涉及一種相機標(biāo)定系統(tǒng)及其3D標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖像測量或者機器視覺應(yīng)用中，相機參數(shù)的標(biāo)定是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其標(biāo)定結(jié)果的精度直接影響相機工作產(chǎn)生結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0003]點陣圖也叫刪格圖象，像素圖，簡單的說，就是最小單位由象素構(gòu)成的圖，縮放會失真。將點陣圖設(shè)置在平板上即為應(yīng)用在機器視覺、圖像測量、攝影測量、三維重建等的標(biāo)定模板。在相機標(biāo)定中通常應(yīng)用標(biāo)定模板校正鏡頭畸變；確定物理尺寸和像素間的換算關(guān)系；以及確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點之間的相互關(guān)系，建立相機成像的幾何模型。
[0004]傳統(tǒng)的標(biāo)定模板普通材質(zhì)硬度不高，易劃傷，難加工平整，強反光，同一標(biāo)定板多種高度點陣圖很難制作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種相機標(biāo)定系統(tǒng)及其3D標(biāo)定方法，該相機標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)定平面中添加色卡紙，為相機的標(biāo)定提供了一個不反光的平整的平面，通過運動平面使相機在不同高度對標(biāo)定平面拍攝，無需在標(biāo)定平面上制作多種高度點陣圖即可建立絕對相位與高度的映射關(guān)系，標(biāo)定板制作簡單，建立映射數(shù)量大，標(biāo)定數(shù)據(jù)精確。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種相機標(biāo)定系統(tǒng)，包括標(biāo)定平面，成像系統(tǒng)、運動平臺，控制系統(tǒng)，所述標(biāo)定平面包括兩個平行設(shè)置的標(biāo)定板，其中一個標(biāo)定板上設(shè)置點陣圖；所述標(biāo)定板包括平板光學(xué)玻璃和色卡紙，所述色卡紙設(shè)置于平板光學(xué)玻璃之間，平板光學(xué)玻璃和色卡紙三個平面粘合形成一個緊密連接的平面；所述成像系統(tǒng)包括中心相機，第一光柵投影頭、第二光柵投影頭和2D光源發(fā)射板，所述第一光柵投影頭和第二光柵投影頭對稱布置在中心相機的兩側(cè)，所述成像系統(tǒng)設(shè)置在運動平臺上；所述控制系統(tǒng)與運動平臺相連接，運動平臺接收控制系統(tǒng)的指令并根據(jù)控制指令帶動成像系統(tǒng)運動；所述中心相機與所述控制系統(tǒng)相連接。
[0008]進一步的技術(shù)方案是，所述標(biāo)定平面放置在平面滑軌上；所述平面滑軌軌道寬度等于所述標(biāo)定平面寬度，用于保證標(biāo)定平面相對于中心相機的平行度。
[0009]一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的相機標(biāo)定系統(tǒng)的3D標(biāo)定方法，包含如下步驟:
[0010]步驟1:移動標(biāo)定平面使設(shè)置點陣圖的標(biāo)定板置于中心相機的拍攝區(qū)域；
[0011]步驟2:打開所述2D光源發(fā)射板，中心相機拍攝點陣圖，計算中心相機安裝垂直度和相機分辨率，調(diào)節(jié)運動平臺使中心相機安裝符合設(shè)計垂直度和設(shè)計分辨率；
[0012]步驟3:移動標(biāo)定平面使未設(shè)置點陣圖的標(biāo)定板置于中心相機的拍攝區(qū)域；
[0013]步驟4:第一光柵投影頭和第二光柵投影頭投射正弦光柵或者余弦光柵到未設(shè)置點陣圖的標(biāo)定板，用中心相機拍攝該標(biāo)定板；計算中心相機各像素的絕對相位，建立絕對相位與當(dāng)前Z軸物理高度的對應(yīng)關(guān)系；
[0014]步驟5:調(diào)節(jié)運動平臺，使成像系統(tǒng)沿著Z軸移動，依照步驟4中心相機在不同高度進行拍攝，得到多組絕對相位與當(dāng)前Z軸物理高度的對應(yīng)關(guān)系；
[0015]步驟6:擬合步驟5得到的多組絕對相位與當(dāng)前Z軸物理高度的對應(yīng)關(guān)系，建立絕對相位與高度的映射關(guān)系。
[0016]進一步的技術(shù)方案是，通過拍攝點陣圖，中心相機在設(shè)計分辨率下進行安裝的方法是:
[0017]I)中心相機拍攝清晰的點陣圖并計算當(dāng)前中心相機的物距；
[0018]2)相機將I)中的數(shù)據(jù)傳送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)計算當(dāng)前物距與標(biāo)準(zhǔn)分辨率下物距差值，并根據(jù)差值通過運動平臺調(diào)節(jié)相機的Z軸高度；微調(diào)中心相機鏡頭，中心相機的安裝分辨率即符合設(shè)計分辨率。
[0019]進一步的技術(shù)方案是，在步驟2中，所述中心相機通過拍攝不同XY位置的同一標(biāo)定點，計算各次拍攝標(biāo)定點的像素位置，建立像素位置與XY對應(yīng)關(guān)系，擬合像素位置與XY對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)化系數(shù)。
[0020]進一步的技術(shù)方案是，在步驟4中，中心相機在任一 Z軸物理高度進行拍攝時，第一光柵投影頭和第二光柵投影頭投射不少于3步等距位移的正弦光柵或者余弦光柵。
[0021]進一步的技術(shù)方案是，調(diào)整運動平臺，在計算中心相機絕對相位與其Z軸物理高度的對應(yīng)關(guān)系的同時，計算第一光柵投影頭與第二光柵投影頭各像素位置絕對相位，分別建立第一光柵投影頭與第二光柵投影頭各像素絕對相位與高度對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)化系數(shù)。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023]1、本發(fā)明的相機標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)定平面中添加色卡紙，為相機的標(biāo)定提供了一個不反光的平整的平面，通過運動平面使相機在不同高度對標(biāo)定平面拍攝，無需在標(biāo)定平面上制作多種高度點陣圖即可建立絕對相位與高度的映射關(guān)系，標(biāo)定板制作簡單，標(biāo)定數(shù)據(jù)精確。
[0024]2、所述標(biāo)定平面設(shè)置在滑軌上，滑軌的軌道用于保證標(biāo)定平面相對于相機的平行度，防止標(biāo)定平面擺放角度出現(xiàn)較大偏差降低標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0025]3、本發(fā)明的3D標(biāo)定方法在對相機進行絕對相位和高度的映射關(guān)系前，對相機安裝的垂直度和安裝的設(shè)計分辨率進行校準(zhǔn)，保證了標(biāo)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明提供的相機標(biāo)定系統(tǒng)的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明提供的相機標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)定平面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:
[0029]1-標(biāo)定平面；2_平板光學(xué)玻璃；3_色卡紙；4_點陣圖；5-滑軌；6_中心相機；7-第一光柵投影頭；8_第二光柵投影頭；9-2D光源發(fā)射板。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0031]如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種相機標(biāo)定系統(tǒng)，包括標(biāo)定平面I，成像系統(tǒng)，運動平臺，控制系統(tǒng)。所述標(biāo)定平面I包括兩個平行設(shè)置的標(biāo)定板，其中一個標(biāo)定板上設(shè)置點陣圖4 ;所述標(biāo)定板包括平板光學(xué)玻璃2和色卡紙3，所述色卡紙3設(shè)置于平板光學(xué)玻璃2之間，平板光學(xué)玻璃2和色卡紙3三個平面粘合形成一個緊密連接的平面。在兩個平板光學(xué)玻璃2之間添加色卡紙3，有效的消除了標(biāo)定板在相機標(biāo)定過程中出現(xiàn)的反光現(xiàn)象，為相機的標(biāo)定提供了一個不反光的平整的平面。
[0032]所述成像系統(tǒng)包括中心相機6，第一光柵投影頭7、第二光柵投影頭8和2D光源發(fā)射板9，所述第一光柵投影頭7和第二光柵投影頭8對稱布置在中心相機6的兩側(cè)，所述2D光源發(fā)射板9設(shè)置在標(biāo)定平面I與中心相機6之間。所述成像系統(tǒng)設(shè)置在運動平臺上；所述控制系統(tǒng)與運動平臺相連接，所述成像系統(tǒng)設(shè)置在運動平臺上，運動平臺接收控制系統(tǒng)的指令并根據(jù)控制指令帶動成像系統(tǒng)運動；所述中心相機6與所述控制系統(tǒng)相連接。
[0033]所述標(biāo)定平面I放置在平面滑軌5上；所述平面滑軌5軌道寬度等于所述標(biāo)定平面I寬度?；?的軌道用于保證標(biāo)定平面I相對于相機的平行度，防止標(biāo)定平面I擺放角度出現(xiàn)較大偏差降低標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。標(biāo)定平面I小角度偏離可以通過對鏡頭進行適當(dāng)調(diào)整來消除，誤差小于0.5°不需要調(diào)整。
[0034]一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的相機標(biāo)定系統(tǒng)的3D標(biāo)定方法，包含如下步驟: