[实用新型]一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置

说明书

本实用新型公开了一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置，在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，所述用于立体视觉测量的线阵相机标定装置包括光学导轨(1)和标定架组件(3)，光学导轨(1)的长度方向与X轴平行，标定架组件(3)含有依次连接的固定直杆(31)、滑动直杆(32)和标定直条(33)，固定直杆(31)与Z轴平行，光学导轨(1)上设有多个用于安装线阵相机(21)的相机安装座(2)，标定直条(33)的工作面上设有标定特征点阵列。该用于立体视觉测量的线阵相机标定装置及标定方法实现了对用于立体视觉测量的多个线阵相机的快速、高精度全局标定，提高了立体视觉测量系统的测量精度。

技术领域

本实用新型涉及机器视觉测量技术领域，具体的是一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置。

背景技术

视觉测量是以计算机视觉为理论基础、采用先进图像传感器通过高速实时图像采集以及高性能图像处理、分析和计算实现空间几何尺寸的精确测量和定位的技术，具有非接触、测量精度高、响应速度快、大量程、高效率、全自动等优点，目前已越来越广泛应用于航空航天、军事装备、生物医疗、目标识别、装备制造、工业测量和自动化控制等诸多领域。视觉测量技术主要包括基于面阵相机和结构光的结构光视觉测量技术和基于两个或多个线阵相机的立体视觉测量技术。

立体视觉测量是采用多个相机从不同角度获取物体的数字图像，基于视差原理恢复出物体三维几何信息。与面阵相机输出的二维图像不同，线阵相机的一维芯片输出一维图像信息，其具有视场宽、分辨率高、采样频率高、数据量小等无可比拟的优势，基于两个或多个线阵相机的立体视觉测量技术广泛应用于高精度测量领域。

相机标定是视觉测量的关键技术之一，其标定结果的精度直接影响到视觉测量系统最终结果的准确性。相机标定的依据是根据空间几何变换和相机成像模型建立的相机模型，相机模型描述了物体的空间坐标和物体在相机芯片成像后的像素坐标之间的几何关系，空间坐标和像素坐标之间通过一个相机投影矩阵联系。相机标定的过程是：根据已知空间坐标的标定特征点和其成像后对应的像素坐标，建立起关于标定特征点空间坐标和像素坐标的方程组，通过解超定线性方程组获得相机投影矩阵的各项参数，进一步还可获得相机内外参数矩阵的参数。实际测量时，根据被测物体的成像像素坐标和相机投影矩阵即可计算出被测物体的空间坐标。对于立体视觉测量而言，例如双目立体视觉测量，实际测量时根据被测物体分别在两个相机成像后的像素坐标，可分别得到两个相机的被测物体的空间物像直线方程，被测物体的空间坐标即两个空间物像直线的交点，通过联立两个直线方程即可解得。

目前，面阵相机的标定方法研究较多，其标定技术发展相对成熟，但线阵相机的标定方法研究还很少。如何能够减轻标定劳动强度，并且保持相机的标定状态与使用状态完全一致，降低对标定设备的要求，成为线阵相机标定技术的主要研究方向。对于由两个或多个线阵相机构成的立体视觉测量系统，其相当于视觉测量站，可实现大型物体尺寸和形位参数的测量，解决大范围空间坐标的现场测量。全局标定是这种多传感器立体视觉测量系统成功的关键，决定了整个系统的测量精度。全局标定是把各个视觉传感器的测量数据统一到一个总体世界坐标系中，因此必须确定各个视觉传感器相对这一总体视觉坐标系的位置与方向，进一步建立被测物体在总体世界坐标系中的空间坐标和各个视觉传感器成像的像素坐标的几何关系。

实用新型内容

为了解决现有线阵相机标定效率低的问题，本实用新型提供了一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置，该用于立体视觉测量的线阵相机标定装置及标定方法实现了对用于立体视觉测量的多个线阵相机的快速、高精度全局标定，建立了准确可靠的被测物体在总体世界坐标系中的空间坐标和各线阵相机的成像像素坐标之间的几何关系，提高了立体视觉测量系统的测量精度。