[发明专利]配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板和标定方法

说明书

本发明公开了配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板和标定方法，属于摄影测量(近景)技术领域，包括：标定板、定位孔和红宝石笔头；每块标定板上有四个定位孔，定位孔的直径与光笔测量仪的红宝石笔头的直径相等；定位孔的孔深与光笔测量仪的红宝石笔头的半径相等；相邻定位孔关于标定板的中线对称，位于标定板同一对角线上的两个定位孔关于标定板对角线交点中心对称。本发明具有可快速建立高精度标定场，显著降低标定场建设成本及人力消耗，测量准确的优点。

技术领域

本发明属于摄影测量(近景)技术领域，更具体的说是涉及配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板和标定方法。

背景技术

相机的内参矩阵参数，是保障摄影测量后方交会、前方交会解算精度的关键参数，对于修正光学系统畸变，保证测量结果的精度具有重要的意义。而目前，相关标定场的建立主要依赖于两台或两台以上的全站仪，采用交线测量侧方式进行，其目标精度为0.01mm。这一方法除了需要两台昂贵的高精度全站仪外，还需要建设专用的，经过精确标定的全站仪基座，其成本十分昂贵。且温差、震动都会对标定场的精度造成影响，因此，往往需要频繁地对标定场内各标定板进行精度检查与修正，这使得标定场的后续维护不可避免地需要极高的成本。

上述问题的存在，使得标定场的建设、租用成本成为了很多视觉测量方法使用单位的沉重负担，很多时候，视觉测量设备必须在标定有效期外甚至没有进行科学标定的情况下，进行测量作业，这使得整个行业的测量精度水平都受到了制约。

为了解决以上问题，本项目团队尝试引入迈卓诺光笔测量仪，来替代传统的全站仪交角测量方法。迈卓诺光笔测量仪的自身精度即可达到0.01mm，且操作极为便捷，可大幅提升测量场的标定效率，从而显著降低相关设施的建设与维护成本。

然而，以迈卓诺为代表的光笔测量仪并不是为了标定场专门开发，其定位笔头为一球形红宝石，在用于标定传统平面标定板时，需要由人工操作，保证红宝石笔头外圆面的切点，精确接触标定板的靶心，这一操作显然会为整个标定流程引入无可避免的随机误差。且由于光笔测量仪的测量点默认为球形红宝石的中心点，这一操作必然产生大小为红宝石球形半径的随机误差，从而大大削弱最终标定结果的精度等级。

因此，如何提供配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板和标定方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板和标定方法，具有可快速建立高精度标定场，显著降低标定场建设成本及人力消耗，测量准确的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定板，包括：标定板、定位孔和红宝石笔头；每块标定板上有四个定位孔，定位孔的直径与光笔测量仪的红宝石笔头的直径相等；定位孔的孔深与光笔测量仪的红宝石笔头的半径相等；相邻定位孔关于标定板的中线对称，位于标定板同一对角线上的两个定位孔关于标定板对角线交点中心对称。

进一步地，所述红宝石笔头固定安装在笔杆的一端，笔杆的另一端与光笔测量仪连接。

一种配合光笔测量仪的视觉测量系统高精度标定方法，包括以下步骤：

S1、将标定板放置在待测目标物的空间中；

S2、将红宝石笔头放入定位孔，并记录红宝石笔头与定位孔接触点坐标(X_i，Y_i，Z_i)，其中i＝1，2，3，4；

S3、根据步骤S2中记录的接触点坐标(X_i，Y_i，Z_i)，记录标定板的中心物方坐标值为：

S4、改变标定板在待测目标物的空间中的位置，重复步骤S2、S3，直至标定板的中心物方坐标值数量足以建立标定板系；