[发明专利]一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及其标定方法

说明书

本发明涉及一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及其标定方法，属于计算机视觉测量技术领域。本发明的测量系统包括可人为调整相机焦距并固定的单目相机、三脚架、结构附件、特制标定板、激光跟踪测量装置、用户计算机，相机安装在三角架上,结构附件安装相机上方，所述的标定方法包括设计制作一个能够与相机连为一体的结构附件等步骤。本发明通过设计一个特殊的标定板和相机上安装的带有明显标记点的附近并综合运用本专利和张正友的标定方法实现一种空间位置任意的单目相机连续测量时镜头光心间距离的标定从而对大型被测物整体和细节尺寸的测量。

技术领域

本发明涉及一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及其标定方法，属于计算机视觉测量技术领域。

背景技术

目前市场上测量设备对于小型被测量的细节测量可以很好的测量，但对于大型物的测量大多都只能实现具有几何明显特征外部尺寸测量（激光跟踪仪），或者测量过程要标记大量的明显标记点使得工作量十分庞大，还有些被测物上无法进行标记或标记十分危险，因此本发明一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及标定方法；能够适用于大型被测物整体和细节尺寸的测量有十分广阔的市场空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及标定方法，通过设计一个特殊的标定板和相机上安装的带有明显标记点的附近并综合运用本专利和张正友的标定方法实现一种空间位置任意的单目相机连续测量时镜头光心间距离的标定从而对大型被测物整体和细节尺寸的测量。

本发明采用的技术方案是:一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统，包括可人为调整相机焦距并固定的单目相机、三脚架、结构附件、特制标定板、激光跟踪测量装置、用户计算机，相机安装在三角架上, 结构附件安装相机上方，结构附件上设有至少三个高度各不相同的小圆柱，小圆柱和相机上表面垂直，圆柱的顶端分别安装有小反光靶镜，小反光靶镜作为明显标定点，特制标定板板身设计为矩形平板，矩形平板的上半部分为一个平面镜子，矩形平板下半部分的左表面上设有一个标准的棋盘格方格, 特制标定板放置在相机前方, 激光跟踪测量装置放置在世界坐标系原点, 用户计算机用于图像处理计算。

具体地,所述的激光跟踪测量装置为激光跟踪仪。

所述的一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统的标定方法，包括如下步骤：

Step1、设计制作一个能够与相机连为一体的结构附件；

Step2、设计制作一块特制标定板；

Step3、将相机拿到被测物现场，找到N（N>=3）个测点，调整各测点与被测物之间的距离，调好相机焦距并固定一个焦距；

Step4、将结构附件和相机安装在一起；

Step5、相机内参数标定；

Step6、标定明显标记点与相机镜头光心的相对空间位置和光轴的相对姿态；

Step7、利用激光跟踪测量装置测量计算出相机上的三个明显标记点P1、M1、N1在各个测点的绝对空间位置；

Step8、利用步骤Step6标定的相对空间位姿和步骤Step7中的绝对空间位置计算得到相机镜头光心的绝对空间位置和光轴的绝对姿态；

Step9、根据步骤Step8的结果计算出多次测量间相机光心的欧式相对距离；

Step10、根据步骤Step5到Step9中得到的数据和相机在各测点采集到的被测物的图像可计算出其整体和细节尺寸，实现其测量目的。

所述步骤Step5中，相机内参数标定方法为：利用Step2设计的标定板的下半部分或普通的标准标定板采用张正友的标定方法拍摄m（m>=7）张照片标定出内参数。

所述步骤Step3和步骤Step4的顺序可以调整互换。