帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿及其對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及相機(jī)外部參數(shù)標(biāo)定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿及其對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法。該標(biāo)準(zhǔn)球桿包括細(xì)長圓柱體結(jié)構(gòu)的碳纖維管以及碳纖維管中間安裝的把手，兩個由高效反光材料制成的回歸反射球通過兩個球座固定在碳纖維管的兩端。該標(biāo)準(zhǔn)球桿，采用簡單方便的一維球桿結(jié)構(gòu)，回歸反射球使用高效反光材料，配合同軸光源產(chǎn)生被動放光效果，該標(biāo)準(zhǔn)球桿可以實現(xiàn)相機(jī)外部參數(shù)的單獨(dú)標(biāo)定，簡化標(biāo)定流程，且回歸反射球的使用使得標(biāo)定圖片背景單一，避免了背景對特征提取和匹配過程的干擾，提高了標(biāo)定測量效率和精度。
【專利說明】帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿及其對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于相機(jī)外部參數(shù)標(biāo)定【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿及其對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，視覺測量技術(shù)以其非接觸性、高精度、自動化程度高、動態(tài)范圍大和成本相對低廉等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)及檢測領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，相機(jī)標(biāo)定技術(shù)作為視覺測量的基礎(chǔ)也成為了研究的重點(diǎn)。而現(xiàn)有的標(biāo)定方法大都強(qiáng)調(diào)完全的相機(jī)標(biāo)定，即同時標(biāo)定相機(jī)內(nèi)部和外部參數(shù)。然而，在許多應(yīng)用中，如機(jī)器人視覺、車輛導(dǎo)航以及視覺安全系統(tǒng)等，相機(jī)內(nèi)部參數(shù)只需標(biāo)定一次但相機(jī)外部參數(shù)不得不頻繁地標(biāo)定。對這些應(yīng)用，可以假設(shè)相機(jī)內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)被很好地標(biāo)定，剩下的任務(wù)是如何有效地標(biāo)定相機(jī)外部參數(shù)，采用一種快速有效的相機(jī)外部參數(shù)標(biāo)定方法是非常必要的。
[0003]與該標(biāo)定方法相匹配的標(biāo)定工具也就成為了一項核心技術(shù)，標(biāo)定工具的結(jié)構(gòu)形式、特征點(diǎn)的制作工藝都需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提高標(biāo)定效率和精度。以往的平板式或已知三維坐標(biāo)的單點(diǎn)式標(biāo)定工具都需要昂貴的標(biāo)定儀器和精心的試驗設(shè)計才能實現(xiàn)標(biāo)定。易于提取的圓點(diǎn)是相機(jī)標(biāo)定中常用的特征標(biāo)志點(diǎn)，但目前標(biāo)志點(diǎn)往往采用平面靶標(biāo)的方式，該靶標(biāo)在相機(jī)光軸與靶標(biāo)平面法向夾角過大時產(chǎn)生投影變形，影響特征提取的位置精度。這些矛盾都使得一種新的標(biāo)定工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計成為必須。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿及其對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法，可以實現(xiàn)對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定，提高相機(jī)外部參數(shù)標(biāo)定的效率和精度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，該標(biāo)準(zhǔn)球桿包括細(xì)長圓柱體結(jié)構(gòu)的碳纖維管以及碳纖維管中間安裝的把手，兩個由高效反光材料制成的回歸反射球通過兩個球座固定在碳纖維管的兩端。
[0006]所述的把手為六面體結(jié)構(gòu)的銦鋼把手。
[0007]所述的回歸反射球由玻璃微珠構(gòu)成，形成角隅棱鏡，可對入射光直接反射。
[0008]所述的球座由銦鋼材料制成。
[0009]一種利用帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法，該方法具體包括如下步驟:
[0010]步驟1、建立兩相機(jī)的內(nèi)參模型，實現(xiàn)相機(jī)鏡頭畸變、像素中心、象元尺寸的校正；
[0011]步驟2、將環(huán)狀同軸光源安裝到相機(jī)鏡頭前端，與鏡頭的光軸同軸，使得回歸反射球反射的光直接進(jìn)入相機(jī)；
[0012]步驟3、兩個相機(jī)在兩個以上不同的方位拍攝標(biāo)準(zhǔn)球桿，兩相機(jī)之間的相對位置不變，標(biāo)準(zhǔn)球桿都可以自由移動，而不需要知道運(yùn)動參數(shù)；
[0013]步驟4、將相機(jī)的曝光時間縮短至5ms以下，使整個拍攝背景為黑色，只有回歸反射球成売白色的像，以簡化標(biāo)定圖片，提聞圖像提取的精度。
[0014]本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明所述的一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，采用簡單方便的一維球桿結(jié)構(gòu)，回歸反射球使用高效反光材料，配合同軸光源產(chǎn)生被動放光效果，該標(biāo)準(zhǔn)球桿可以實現(xiàn)相機(jī)外部參數(shù)的單獨(dú)標(biāo)定，簡化標(biāo)定流程，且回歸反射球的使用使得標(biāo)定圖片背景單一，避免了背景對特征提取和匹配過程的干擾，提高了標(biāo)定測量效率和精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所示的一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:1、球座；2、碳纖維管；3、把手；4、回歸反射球。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]如圖1所示，一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，包括細(xì)長圓柱體結(jié)構(gòu)的碳纖維管2以及碳纖維管2中間安裝的六面體結(jié)構(gòu)的銦鋼把手3，兩個由高效反光材料制成的回歸反射球4通過銦鋼材質(zhì)的球座I固定在碳纖維管2的兩端，其中，回歸反射球4可以由玻璃微珠構(gòu)成，形成角隅棱鏡，可對入射光直接反射，碳纖維管2的線膨脹系數(shù)極小，且剛度高，可以保證標(biāo)準(zhǔn)球桿的穩(wěn)定性，同時，其密度小，使得標(biāo)準(zhǔn)球桿質(zhì)量輕，方便標(biāo)定過程中球桿位姿的變換。
[0019]一種利用帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法，具體包括如下步驟:
[0020]步驟1、建立兩相機(jī)的內(nèi)參模型，實現(xiàn)相機(jī)鏡頭畸變、像素中心、象元尺寸的校正；
[0021]步驟2、將環(huán)狀同軸光源安裝到相機(jī)鏡頭前端，與鏡頭的光軸同軸，使得回歸反射球反射的光直接進(jìn)入相機(jī)；
[0022]步驟3、兩個相機(jī)在兩個以上不同的方位拍攝標(biāo)準(zhǔn)球桿，兩相機(jī)之間的相對位置不變，標(biāo)準(zhǔn)球桿都可以自由移動，而不需要知道運(yùn)動參數(shù)；
[0023]步驟4、將相機(jī)的曝光時間縮短至5ms以下，使整個拍攝背景為黑色，只有回歸反射球成売白色的像，以簡化標(biāo)定圖片，提聞圖像提取的精度。
[0024]在標(biāo)定過程中，相機(jī)內(nèi)部參數(shù)始終不變，即不論相機(jī)從任何角度拍攝標(biāo)準(zhǔn)球桿，相機(jī)內(nèi)部參數(shù)都為常數(shù)，只有外部參數(shù)發(fā)生變化；在整個標(biāo)定過程中，不需要特征點(diǎn)的任何絕對信息，而且對特征點(diǎn)的位置沒有任何限制，流程的簡化和標(biāo)定圖片的簡化，使得最終可以獲得較高精度的解。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，其特征在于:該標(biāo)準(zhǔn)球桿包括細(xì)長圓柱體結(jié)構(gòu)的碳纖維管(2)以及碳纖維管(2)中間安裝的把手(3)，兩個由高效反光材料制成的回歸反射球(4)通過兩個球座(I)固定在碳纖維管(2)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，其特征在于:所述的把手(3)為六面體結(jié)構(gòu)的銦鋼把手(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，其特征在于:所述的回歸反射球(4)由由玻璃微珠構(gòu)成,形成角隅棱鏡，可對入射光直接反射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿，其特征在于:所述的球座(I)由銦鋼材料制成。
5.一種利用權(quán)利要求1所述帶有反射球的標(biāo)準(zhǔn)球桿對相機(jī)外部參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于:該方法具體包括如下步驟: 步驟1、建立兩相機(jī)的內(nèi)參模型，實現(xiàn)相機(jī)鏡頭畸變、像素中心、象元尺寸的校正； 步驟2、將環(huán)狀同軸光源安裝到相機(jī)鏡頭前端，與鏡頭的光軸同軸，使得回歸反射球反射的光直接進(jìn)入相機(jī)； 步驟3、兩個相機(jī)在兩個以上不同的方位拍攝標(biāo)準(zhǔn)球桿，兩相機(jī)之間的相對位置不變，標(biāo)準(zhǔn)球桿都可以自由移動，而不需要知道運(yùn)動參數(shù)； 步驟4、將相機(jī)的曝光時間縮短至5ms以下，使整個拍攝背景為黑色，只有回歸反射球成売白色的像，以簡化標(biāo)定圖片，提聞圖像提取的精度。
【文檔編號】G01C25/00GK103674057SQ201210334726
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月11日
【發(fā)明者】孫增玉, 梁雅軍, 宋金城, 劉柯 申請人:北京航天計量測試技術(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院