CN101819025A - 手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统 - Google Patents

手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统 Download PDF

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熊显名
张文涛
张绍兵
张丽娟
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Abstract

本发明提供了一种手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统，其特征是：摄像机为三台，还设有手持式靶标、摄像机阵列底座，三台摄像机放置在摄像机阵列底座上，两边的摄像机基本处于同一个平面上，中间的摄像机放置在这两台摄像机光轴夹角的等分面上，手持式靶标上安装有呈几何图形的发光标志点，帧同步触发装置控制摄像机同时采集手持式靶标图像，三台摄像机组成三个双目坐标测量系统。该测量系统的三台摄像机能够建立三个双目坐标测量系统，在三台摄像机公共视场中，通过重心算法提高三维坐标测量系统的求解精度；在不稳定的工业环境下，即使有一台摄像机不能正常工作或者采集不到图片，坐标测量系统仍可以完成测量任务，从而提高系统的可靠性。

Description

手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统
技术领域
本发明涉及三维坐标测量系统，具体是手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统。
背景技术
基于靶标的三维坐标测量系统是通过摄像机采集手持式靶标的图像，并通过计算机求解被测点坐标。目前，基于手持式靶标的三维坐标测量系统多采用单目或双目摄像机结构，天津大学刘书桂教授采用单目摄像机和光笔完成测量过程(专利号：200420028832，专利名称：光笔式便携三维坐标测量机)，中国海洋大学解则晓教授也对基于光笔的双目坐标测量系统进行了研究(硕士论文：光笔式双目立体视觉系统的研究，作者：辛悦向，发表时间：2008年6月)。单目视觉坐标测量系统有效视场较小，不能够满足大测量视场的要求并且系统的可靠性由单个摄像机决定，双目视觉坐标测量系统虽然扩到了有效范围，但是在视场的边缘测量精度降低，同时，双目视觉测量系统采用视差原理求解空间坐标，只要其中一台摄像机不能够正常工作就会造成测量失败。
发明内容
本发明的目的是为克服现有单目、双目测量系统的不足，而提供一种基于手持式靶标的三目摄像机三维坐标测量系统。该测量系统拥有更广阔的测量范围、更高的测量精度以及在不稳定环境中的更高的可靠性。
实现本发明目的的技术方案是：
一种手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统，包括摄像机、与摄像机连接的计算机和帧同步触发装置，与现有技术不同的是：摄像机为三台，还设有手持式靶标、摄像机阵列底座，三台摄像机设置在摄像机阵列底座上，两边的第一台摄像机和第三台摄像机基本处于同一个平面上，中间的第二台摄像机放置在第一台摄像机和第三台摄像机光轴夹角的等分面上，手持式靶标上安装有呈几何图形的发光标志点，帧同步触发装置控制摄像机同时采集手持式靶标图像，三台摄像机组成三个双目坐标测量系统。
所述的手持式靶标上安装的发光标志点为3个以上；所述的手持式靶标上安装的呈几何图形的发光标志点包括直线、十字形、星形、三角形、菱形或正方形。
本发明的优点是：1、三台摄像机能够建立三个双目坐标测量系统，双目测量系统的有效视场互相补充，即能够扩大系统有效测量视场范围，也避免了边缘测量精度的降低；2、在三台摄像机公共视场中，通过重心算法提高三维坐标测量系统的求解精度；3、在不稳定的工业环境下，即使有一台摄像机不能正常工作或者采集不到图片，坐标测量系统仍可以完成测量任务，从而提高系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图；
图2为实施例1手持式靶标的前视图；
图3为摄像机阵列底座俯视图。
图中：1.摄像机阵列底座 2.摄像机卡槽 2-1.第一台摄像机 2-2.第二台摄像机 2-3.第三台摄像机 3.手持式靶标 4.发光标志点 5.测量接触点 6.帧同步触发装置 7.计算机 8.被测物表面
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但应理解，以下的实施方式仅用于对本发明进行举例说明，而并非用以限定本发明的保护范围。
实施例1
参阅图1、2、3，三台摄像机中的第一台摄像机2-1、第二台摄像机2-2、第三台摄像机2-3分别放在摄像机阵列底座1的摄像机卡槽2中，第一台摄像机2-1和第三台摄像机2-3基本处于同一个平面上，中间的第二台摄像机2-2的光轴处于第一台摄像机2-1与第三台摄像机2-3光轴夹角的等分面上并与摄像机阵列底座1垂直，第一台摄像机2-1、第三台摄像机2-3与摄像机阵列底座1的夹角β为70度，第一台摄像机2-1光心至第二台摄像机2-2光心、第二台摄像机2-2光心至第三台摄像机2-3光心的距离为L为0.5米，手持式靶标3由5个发光标志点4组成，组成十字形，中间三个发光标志点4与测量接触点5在一条直线上，另外两个发光标志点4与这条直线对称，发光标志点4之间的间距L1、L2、L3、L4分别为50mm、60mm、70mm、20mm，帧同步触发装置6控制摄像机同时采集手持式靶标3的图像，计算机7对数据进行处理后得到被测物表面8的三维坐标。
实施例2
手持式靶标3由9个发光标志点4组成，其形状为菱形，菱形每个边有三个发光标志点4，中间有一个发光标志点4，其边上的三个发光标志点4之间的距离为25mm，两个对角线的距离分别为60mm、80mm，距离为80mm的菱形对角线一端的发光标志点与测量接触点5的距离为20mm，其余同实施例1。
实施例3
手持式靶标3由7个发光标志点4组成，其形状为十字形，其中5个发光标志点4处于同一条直线上，间距为30mm，测量接触点5与直线一端的发光标志点4距离为20mm，另2个发光标志点4与直线另一端第2个发光标志点处于同一条直线，距离为30mm，其余同实施例1。

Claims (3)

1.手持式靶标三目摄像机三维坐标测量系统，包括摄像机、与摄像机连接的计算机和帧同步触发装置，其特征是：摄像机为三台，还设有手持式靶标、摄像机阵列底座，三台摄像机设置在摄像机阵列底座上，两边的第一台摄像机和第三台摄像机基本处于同一个平面上，中间的第二台摄像机放置在第一台摄像机和第三台摄像机光轴夹角的等分面上，手持式靶标上安装有呈几何图形的发光标志点，帧同步触发装置控制摄像机同时采集手持式靶标图像，三台摄像机组成三个双目坐标测量系统。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征是：所述手持式靶标上安装的发光标志点为3个以上。
3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征是：所述的手持式靶标上安装的呈几何图形的发光标志点包括直线、十字形、星形、三角形、菱形或正方形。
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