[发明专利]用于多目视觉传感器全局标定的全局标定靶标及标定方法

说明书

本发明提供了一种全局标定靶标，所述靶标包括相互垂直的两面，其中一面包括光刻孔靶标，另一面包括多个球槽，所述球槽用于放置激光跟踪仪跟踪球。本发明采用光刻圆孔靶标对双目传感器进行内外参数的快速标定，相对于采用传统棋盘格标定靶标能够大大提升相机内外参数标定精度；本发明利用激光跟踪仪进行多双目传感器的全局标定能够将各传感器测量局部三维坐标精准统一到一个全局坐标系中，使用本发明设计的融合二者标定样板的全局标定图标能够在短时间内快速精准标定多组双目传感器的内外参数并进行全局标定，大大降低多视觉传感器测量系统的标定难度并提升标定精度，进一步提升多视觉传感器测量系统测量精度。

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测领域，特别涉及一种用于多目视觉传感器全局标定的全局标定靶标及标定方法。

背景技术

计算机视觉是一种机器视觉，是一种利用计算机通过若干幅二维图像构建三维现实环境的技术，双目视觉系统采用视差原理可以实现物体的三维测量，针对双目视觉系统的内外参数的确定成为双目视觉系统标定问题。如若采用多组双目视觉传感器测量大视场范围内的三维形貌，需在完成每个双目视觉传感器内外参数的标定后，统一各个双目视觉传感器的世界坐标，进而确定整个多目视觉传感系统的外部参数，整个视觉传感系统的内外参确定以及世界坐标统一的过程称之为全局标定。

对于单个双目视觉传感器的内外参数的确定，目前主流的方法有基于2D棋盘靶标的张氏标定法，以及基于平面圆孔靶标的圆孔标定法。棋盘格标定法操作简单，算法成熟；圆孔靶标标定法对环境阈值表现不敏感，精度较高。

由于多个双目传感器组成的视觉测量系统各个传感器建的重合视场很小，传统的基于单一标定靶标的全局标定不能使用常规的点统一方法来实现，因此需要探究易于实现的高精度快速的全局标定方法。

由测量原理可知，测量系统的全局校准是需要解决的关键问题之一，全局校准的精度将直接影响整个系统的测量精度。要完成视觉检测系统的全局校准，必须有一标准的三维测量设备，通常使用的校准方法中，三坐标测量设备必须具备较高精度、大测量范围、能柔性组建和适于工业现场使用等性能。常见的全局校准方法有基于经纬仪的全局标定方法和基于激光跟踪仪的全局标定方法。

激光跟踪仪的标定视觉系统可精确测量跟踪仪靶标球的空间坐标，但跟踪仪反射球无法精确触圆孔平面靶标的特征点，这使得两者没有共同的标定点。因此系统的全局校准不能使用常规的点统一方法来实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种全局标定靶标及全局标定方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种全局标定靶标，所述靶标包括相互垂直的两面，其中一面包括光刻孔靶标，另一面包括多个球槽，所述球槽用于放置激光跟踪仪跟踪球。

其中，所述光刻孔靶标和球槽所在平面分别布置在呈90°弯折的机械工件两侧。

其中，所述全局标定靶标用于多目视觉传感器的全局标定。

作为本发明的另一方面，提供了一种采用如上所述的全局标定靶标的全局标定方法，包括以下步骤：

根据测量需求设计光刻孔靶标的位置数量，在靶标制造时就确定好光刻孔靶标孔距、方向以及跟踪仪跟踪球槽的空间几何关系；

将靶标与双目传感器以机械结构刚性连接，使光刻靶标侧位于双目传感器共同视场内，跟踪球侧位于激光跟踪仪跟踪范围内保证无遮挡；

双目传感器采集光刻孔靶标图像、激光跟踪仪跟踪球球槽所在平面位置及姿态；

根据所述空间几何关系使用标定算法得到双目传感器内外几何参数以及多组双目传感器空间几何关系，完成全局标定。

其中，所述空间几何关系包括：获取光刻孔靶标和跟踪球球槽所在的空间平面在视觉系统坐标系和跟踪仪坐标系中的平面方程。