[实用新型]一种多线阵相机检测系统的相机高精度校准标定板

说明书

技术领域

本实用新型属于线阵相机标定技术领域，具体涉及一种多线阵相机检测系统的相机高精度校准标定板及实现校准的方法。

背景技术

机器视觉检测技术在工业中应用日趋广泛，需根据不同检测幅面大小设计成像扫描系统，如在带钢、布匹等表面缺陷检测中，被检测物具有检测平面尺寸大、检测精度要求高、运动速度快等特点，而单个相机分辨率有限，需要多个相机拼接使用。

由于成像机理不同，在测量高速运动物体时，往往采用多线阵组合的扫描检测系统。为了保证多线阵相机扫描检测系统成像一致性，需要进行高精度的校准和调整，如各个相机相对检测平面的位姿保持一致、各相机相互扫描线共线及成像清晰度一致等。

目前，多线阵相机系统校准方法，多采用人工目测加简单的辅助物实现调整焦距、视场重叠及扫描区域共线。存在精度差、效率低，调整参数有限等缺点。如单个相机轴线与检测平面垂直校准无法实现，整个系统精准度过分依赖机械支架制造和安装精度。

因此，本实用新型结合线阵相机成像特点，设计一种用于多线阵相机检测系统的相机校准标定板，并提出相应高精度校准方法。该标定板及校准方法在高速大幅面高精度检测中，图像处理算法快速简单，兼顾效率和精度，可快速准确实现多个线阵相机相互位姿校准。

实用新型内容

本实用新型对生产应用中，多个线阵相机联合使用情况下，线阵相机标定难度大、精度差的问题提出解决方案。本实用新型在标定板板体上设计出特殊图案，通过识别处理对线阵相机进行调整。同时，使用本实用新型中的标定板，可以将多个线阵相机的扫描线调整至共线，标定精度高。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种多线阵相机检测系统的相机高精度校准标定板及实现方法，所述标定板板体表面有一组黑色条纹和一组等腰三角形组成。

黑条纹区域中的黑条纹形状大小完全相同，每条条纹宽度为a毫米，高度为b毫米，黑条纹数量根据每个相机成像视场内有n个完整的黑条纹(n≥20)和线阵相机组中相机数量确定，条纹宽a、条纹高b、单个相机视场内条纹数量n和夹角α关系为h×tanα＝(2n-1)×a。三角形区域中的等腰三角形形状大小完全相同，每个等腰三角形顶角θ在90°～120°范围内，三角形数量根据每个相机成像视场内有不少于4个完整的三角形和线阵相机组中相机数量确定。

一种多线阵相机校准的实现方法包括如下步骤：

步骤一、将板体与检测平面重合，且在校准过程中板体只能沿X平动，线阵相机组安装于支架上，各线阵相机以支架为基准沿X、Y、Z对齐，且每个相机可沿X平移、Y平移、绕Z旋转、绕X旋转微调，沿Z平移、绕Y旋转根据成像光路要求固定。

步骤二、实现单个相机对应扫描线与黑条纹区域(2)Y方向平行校准。

依次将线阵相机组内每个相机对黑条纹区域(2)成像，假设当相机扫描线与Y轴夹角α小于等于1°时，认为相机扫描线与Y轴方向达到平行。调节相机绕Z轴旋转，观察相机视场内黑条纹数目为n时，实现相机扫描线与黑条纹区域(2)Y轴方向平行；

步骤三、实现单个相机轴线与板体平面垂直校准。

对每个相机获取的图像处理，根据图像中黑色条纹间距调整相机X轴旋转角β。相机绕X轴旋转，依次计算相邻黑条纹间距，比较相邻条纹间间距大小，相 机向条纹间距大的一侧旋转调整，当任意相邻黑条纹间间距相等时相机轴线与板体平面垂直。

步骤四、实现多个相机对应扫描线共线校准。

将板体沿X轴正向平移，使线阵相机组中第一个相机和第二个相机同时对区域(3)成像。分别处理对应图像，得到两组相邻黑色条纹间距L_1.1，L_1.2，L_1.3…L_1.n和L_2.1，L_2.2，L_2.3…L_2.n，对两组数据求均值L₁、L₂。比较L₁和L₂大小关系，调整第二个相机沿X轴方向平动，使其对应图像中黑色条纹间距L₂等于第一个相机对应图像中的黑色条纹间距L₁，实现两个相机扫描线共线。依次调整第三个相机对应图像中黑色条纹间距使其等于前一个相机对应图像中的黑色条纹间距，直至所有相机，则实现线阵相机组(4)内所有相机扫描线共线。