[发明专利]一种3D相机的标定装置和方法

说明书

本发明提供了一种3D相机的标定装置和方法，涉及相机标定技术领域。3D相机的标定装置包括标定板、平移台以及安装在所述平移台上的线结构光激光器，所述平移台用于承载3D相机，所述平移台可相对所述标定板靠近或远离，所述标定板朝向所述平移台的表面设置有可拆卸的凹槽结构，所述凹槽结构上开设有凹槽。利用激光线进行三角测量法测量标定板上凹槽的断面轮廓，提取断面轮廓上点的坐标，并与已知的凹槽的边缘点的坐标建立方程组，则可求解出坐标转换矩阵系数。根据坐标转换矩阵系数，能够根据像方坐标查出对应的物方坐标，不仅解算效率高，而且减弱了相机镜头畸变的影响、标定精度高。

技术领域

本发明涉及相机标定技术领域，具体而言，涉及一种3D相机的标定装置和方法。

背景技术

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定。无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。

但是，现有的3D相机的标定装置和方法，对3D相机的标定精度有待提高，因此，设计一种3D相机的标定装置和方法，能够提高3D相机的标定精度，这是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D相机的标定装置和方法，其能够提高3D相机的标定精度。

第一方面，本发明提供一种技术方案：

一种3D相机的标定装置，包括标定板、平移台以及安装在所述平移台上的线结构光激光器，所述平移台用于承载3D相机，所述平移台可相对所述标定板靠近或远离，所述标定板朝向所述平移台的表面设置有可拆卸的凹槽结构，所述凹槽结构上开设有凹槽。

在本发明较佳的实施例中，所述平移台包括步进电机、驱动控制板、丝杆导轨机构和基台，所述驱动控制板与所述步进电机电连接，所述步进电机与所述丝杆导轨机构传动连接，所述基台安装在所述丝杆导轨机构上。

在本发明较佳的实施例中，所述凹槽结构包括多个间隔均匀设置的组合块，相邻两个所述组合块之间形成所述凹槽。

在本发明较佳的实施例中，所述凹槽为燕尾槽、三角形槽、矩形槽中的任一种。

第二方面，本发明提供一种技术方案：

一种3D相机的标定方法，采用第一方面提供的所述的3D相机的标定装置，包括：

控制所述平移台靠近或远离所述标定板，并在移动过程中，所述3D相机采集多个所述凹槽的断面数据；

提取所述断面数据中的断面轮廓点的坐标；

建立所述断面轮廓点的坐标与所述凹槽的边缘点的坐标的方程组，求解出坐标转换矩阵系数。

在本发明较佳的实施例中，所述控制所述平移台靠近或远离所述标定板，并在移动过程中，所述3D相机采集多个所述凹槽的断面数据的步骤，包括：

所述平移台移动的范围为[Z₀，Z₁]，每次移动的距离为ΔZ，ΔZ为所述凹槽的深度，所述平移台移动一次，所述3D相机采集一次所述凹槽的断面数据，控制所述平移台移动|Z₀-Z₁|的距离，所述3D相机采集到|Z₀-Z₁|/ΔZ个所述断面数据。

在本发明较佳的实施例中，所述建立所述断面轮廓点的坐标与所述凹槽的边缘点的坐标的方程组，求解出坐标转换矩阵系数的步骤，包括：