[发明专利]一种三维冰形数字图像系统的标定靶装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量用的标定装置，更特别地说，是指一种利用三维冰形检测仪上的多台摄像机来采集标定靶上特征点，最后通过图像处理计算机使得标定方法得以实现。

背景技术

飞机表面结冰探测技术，主要是在飞机表面易于结冰的位置安装结冰探测器，以确定飞机在飞行中表面是否结冰以及结冰的厚度，并提供结冰信号，但不包括对结冰冰形的测量，然而，飞机部件表面结冰冰形对其气动、操稳等特性有重要影响。

飞机部件表面结冰冰形预测是飞机结冰研究的重要内容。对于飞机部件表面的三维结冰目前往往采用数值模拟的办法获得，但数值模拟结果的正确与否必须与试验结果进行核对，才能得到进一步的验证。对于地面结冰试验，采用三维冰形检测仪采集冰形数据。

由于结冰试验所处的环境温度较低，对摄像机镜头会产生畸变影响，因此在常温下标定出的摄像机内外参数和其相对位置在低温时会发生改变，从而产生测量误差。所以三维冰形检测仪的最佳使用方式是在试验环境下进行现场标定。

发明内容

为了方便简易在试验环境中进行现场标定，本发明提供了一种基于标定板的标定装置和标定方法，该标定装置能够实现三维冰形检测仪的现场快速标定，通过一次性采集几张图像就可以完成对摄像机内部参数及摄像机相对位置关系的标定，大大提高了实验效率(三维冰形测量仪的标定效率，为昂贵的结冰实验节省了时间)。采用本发明的机械装置改变了以往手持自由靶标的标定方式，避免了由于手的抖动带来的标定误差，提高了标定的精度。另外，该装置不仅可以实现三维冰形检测仪的标定，还可以作为被测物固定平台，实现了标定与测量的一体化设计，节省了装置的制造材料和加工成本。

再者，对于单台摄像机进行标定，手持的方式完全可以满足要求，但对于多台摄像机相对位置关系的标定，要求标定靶标必须是静止的，因此，手持标定靶标的方式，是无法保证标定靶标静止的。所以必须借助于固定标定靶标的装置。

本发明的一种三维冰形数字图像系统的标定靶装置，所述三维冰形数字图像系统包括有图像处理计算机、三维冰形检测仪和标定靶标装置，其特征在于：该标定靶标装置包括有转动云台(1)、三角架(2)、运动标定组件(3)和标定板(10A)；

转动云台(1)用于实现标定靶标装置在水平方向上的旋转和垂直角度可调；

三角架(2)用于实现标定靶标装置的高度调节和与三维冰形检测仪之间的距离；

运动标定组件(3)包括有标定板安装架(31)、A转动件(313)、B转动件(314)、A支撑架(32)、B支撑架(33)、横梁(34)、A载物台(35)、B载物台(36)、角度调节件(37)、舵机(38)；

标定板安装架(31)为U形结构件，标定板安装架(31)用于安装标定板(10A)；标定板安装架(31)的A连接边梁(311)连接在A转动件(313)上；标定板安装架(31)的B连接边梁(312)连接在B转动件(314)上。

A转动件(313)的连接板面与标定板安装架(31)的A连接边梁(311)连接，A转动件(313)的连接轴与舵机(38)的舵盘连接。

B转动件(314)的连接板(314A)与标定板安装架(31)的B连接边梁(312)连接，B转动件(314)的连接轴(314B)连接在角度调节件(37)的基座上。

A支撑架(32)的正板面(322)上设有A通孔(321)，该A通孔(321)用于A转动件(31A)的连接轴穿过且与舵机(38)的舵盘连接；A支撑架(32)的侧板面(323)上设有B通孔(324)，该B通孔(324)与舵机安装架(38A)上的通孔配合，并且螺钉实现将舵机安装架(38A)安装在A支撑架(32)上；A支撑架(32)的下端安装在横梁(34)的一端上，A支撑架(32)的上端安装有A载物台(35)。

B支撑架(33)的正板面(332)上设有C通孔(331)，该C通孔(331)用于B转动件(31B)的连接轴穿过；B支撑架(33)的下端安装在横梁(34)的另一端上，B支撑架(33)的上端安装有B载物台(36)。

横梁(34)安装在底板(39)的沟槽(391)里。

角度调节件(37)包括有基座(371)、旋钮(372)和紧顶螺钉(373)，所述基座(371)上设有D通孔(371A)和E通孔(371B)，D通孔(371A)的一端用于放置旋钮(372)，D通孔(371A)的另一端用于B转动体(314)的连接轴(314B)穿过且连接在旋钮(372)上；E通孔(371B)用于放置紧顶螺钉(373)。