[发明专利]一种适用于可见光/红外相机标定的高精度、低成本标定板及标定方法

说明书

本发明公开了一种适用于可见光/红外相机的高精度、低成本标定板及标定方法。标定板包括基板、铺敷层、过渡层、加热层及保温层，基板为矩形金属平板，表面采用黑色氧化处理，上表面铺敷与基板同种材质的铺敷层，使用高精度机床按照国际象棋棋盘图案加工铺敷层；颜色对比明显的棋盘格图案可满足可见光相机的标定；过渡层、加热层及保温层实现对基板均匀加热的功能，由于不同区域的表面发射率差异，可实现对红外相机的标定。该标定板制作工艺简单、精度高、成本低廉，可广泛用于相机标定领域。

技术领域

本发明属于相机标定领域，涉及一种适用于可见光/红外相机标定的高精度、低成本标定板及标定方法。

背景技术

在相机标定领域，标定技术大致可分为传统标定法、基于主动视觉法和自标定法三种。传统标定方法中需要利用标准的参照物或标定模板，即利用参照物或标定模板上的特征点与其对应相机成像点的对应关系来确定相机模型参数。其中最著名的是由张正友提出的“基于平面模板的摄像机标定法”，由于其测量方便、精度高，而被广泛应用，该方法关键步骤是提取平面模板(常用国际象棋棋盘图案)上的角点，因此设计标定板时不仅要严格保证其特征点的定位精度以及标定板平面精度，而且要考虑降低不利因素影响，如热变形。

目前适用于可见光/红外相机的标定板结构主要采用分层设计，包括目标图案、发热源等，如空间分层结构设计、贴附式结构设计以及红外抑制涂层设计等。对于空间分层结构设计，发热源多为平面热源，目标图案刻制于具有一定厚度的结构平板上，目标图案和发热源平行安置并有一定的间距；这种结构在红外相机采集时，利用目标图案对发光源发出红外光的遮挡实来现特征点，但是由于发热源和图案之间存一定的距离层次，导致相机采集的特征点的位置产生偏差；目标图案和发热源的平行距离越近以及目标图案平板越薄，产生的偏差越小；但同时目标图案平板厚度越小，其结构精度越低。针对贴附式结构设计，将多个形状规则的片状发热源贴附在可见光棋盘格靶板的响应位置，形成红外特征区域，这种结构有效的降低的目标图案和发热源的平行距离，但由于发热源贴附于可见光棋盘格靶板，导致热扩散，因此通过红外相机采集的特征区域边界模糊，较难获得精确特征点的位置。对于红外抑制涂层设计，主要是在平面状的发热源表面涂抹形状规则的红外抑制涂层，以形成规则的目标图案；但是要实现规则的目标图案，对于红外抑制涂层的涂抹工艺提出了较高的难度，因此这种标定板的制作成本较高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种适用于可见光/红外相机标定的高精度、低成本标定板及标定方法。

本发明的基本原理是：考虑到物体的红外辐射取决于其表面温度和发射率因素，选用同种材料，采取不同的表面处理方式改变发射率，形成红外辐射特征区分明显的区域，提高红外图像的清晰度；可见光相机标定，在表面处理时影响其不同区域颜色(如黑色和金属本色)，形成对比明显的区域，增强角点提取区域的对比度。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种适用于可见光/红外相机标定的高精度、低成本标定板，其特征在于：包括基板、铺敷层、过渡层、加热层和保温层；

铺敷层粘合在基板正面；过渡层安装于基板背面，并在基板与过渡层之间填充导热硅脂；加热层贴合在过渡层背面；保温层贴合在加热层背面，并与过渡层固定；

基板、铺敷层和过渡层采用同种金属材料制成。

进一步的优选方案，所述一种适用于可见光/红外相机标定的高精度、低成本标定板，其特征在于：所述基板采用铝合金材料制成，其尺寸根据待标定相机的参数确定，所述参数包括待标定相机的视场大小、景深；基板正面平面度满足设定要求且正面表面采用黑色氧化处理，改变其外观颜色的同时提高表面发射率。