CN104375375A - 采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法及装置，首先选取由光学玻璃制成的棋盘标定板，所述棋盘标定板表面上设置有黑格和白格，在所述黑格区域内涂有隔热涂料层，选取白色的发热材料板和中间连接件，将三者从上到下依次连接，将发热材料板与加热装置连接；其次不断变换棋盘标定板的角度和位置，每次变换后均保持静止，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，利用已知的点坐标即可快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。本发明利用同一套标定装置和标定方法来同时确定红外与可见光相机的参数，十分简洁，高效。
Description
技术领域：
本发明涉及一种相机标定方法，特别是涉及一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法及装置。
背景技术：
在多光谱摄影测量、遥感以及目标监视等应用中，为综合获取对象的光谱辐射信息，往往采取多光谱联合测量的方法。其中，可见光相机可以获得丰富的纹理信息，而红外热像仪可以获得温度信息。因此，目前可见光相机与红外相机的联合测量获得了广泛应用。而当红外相机与可见光相机不共用同一个镜头或相同光路时，就必须严格标定它们的相机内参数以及它们之间的相对位置姿态。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的几何模型参数就是相机参数。利用标定装置和标定方法来确定这些参数的过程就称为相机标定。现有技术中，利用棋盘格进行相机标定的方法以其操作简单、快速高效的特点在实际摄影测量工程应用中发挥了重要作用，但传统的棋盘格标定板仅对可见光相机的标定有效，由于普通的棋盘格标定板不具有明显的温度差异而难以在红外热像仪的标定中发挥作用。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机的采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法及装置。
本发明的技术方案是：
一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法，包括以下步骤：
a、选取棋盘标定板，所述棋盘标定板由光学玻璃制成且表面上设置有相互交替排列的黑格和白格，所述黑格和白格均为正方形，在所述黑格区域内涂有隔热涂料层，选取白色的发热材料板和中间连接件，将棋盘标定板、中间连接件和发热材料板从上到下依次连接，将发热材料板与加热装置连接；
b、进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄棋盘标定板，可见光相机拍摄到的图像是黑白相间的棋盘格样式，红外相机拍摄的图像与可见光图像相一致；
c、不断变换棋盘标定板的角度和位置，每次变换后均保持静止，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，拍摄足够多的照片，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，利用已知的点坐标，再利用目前的相机标定方法即可快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。
一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置，包括棋盘标定板，所述棋盘标定板的表面上设置有相互交替排列的黑格和白格，所述黑格和白格均为正方形，所述黑格区域内涂有隔热涂料层，所述棋盘标定板通过中间连接件与白色的发热材料板连接，所述发热材料板与加热装置连接。
所述加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制所述加热装置的时间和温度。
所述白色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述中间连接件由隔热材料制成，为柱状，间隔设置在棋盘标定板和发热材料板之间；所述光学玻璃采用吸收热量能力较低的材料制成，不吸热但是能够透过热量，能够透视加热材料板的颜色，便于标定。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用同一套标定装置和标定方法来同时确定红外与可见光相机的参数，利用联合标定得到的相机参数，可以统一红外热像仪与相机的空间基准，为多光谱的融合和联合测量建立基础，十分简洁，高效。
2、本发明利用棋盘格标定板使得可见光相机与红外热像仪联合标定的流程与单独进行可见光相机标定的流程相一致，简便易行；利用棋盘格标定法，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，从而快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。
3、本发明白色发热材料板可使用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板等材料制作，这些材料的加热过程和加热量可以利用通电进行精确控制，整体性好，热稳定性好，温度也比较均匀，适合成为良好的红外辐射源。
4、本发明中间连接件采用隔热材料制作，能够防止发热材料板的热量通过中间联结件传导至光学玻璃板，其结构类似于支架，使发热材料板与光学玻璃板保持一定的距离，隔热效果好。
5、本发明采用光学玻璃加工的棋盘标定板为黑白交替排列的棋盘样式，无论黑格还是白格均为大小相同的正方形，并且光学玻璃板表面的黑色格子区域涂有隔热涂料，既不吸热也不透热；光学玻璃板采用吸收热量能力较低的材料，不吸热但是能够透过热量，能够透视加热材料板的颜色，便于标定。
6、本发明设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机，其应用范围广，易于推广实施，具有良好的经济效益。
附图说明：
图1为采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置的结构示意图；
图2为图1中中间连接件的分布图；
图3为可见光相机拍摄的图像的示意图；
图4为红外热像仪相机拍摄的图像的示意图。
具体实施方式：
实施例：参见图1-图4，图中，1-棋盘标定板，2-中间连接件，3-发热材料板。
采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置，包括棋盘标定板1，棋盘标定板1的表面上设置有相互交替排列的黑格和白格，黑格和白格均为正方形，其中：黑格区域内涂有隔热涂料层，棋盘标定板1通过中间连接件2与白色的发热材料板3连接，发热材料板3与加热装置连接（图中未画出）。
加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制加热装置的时间和温度。白色的发热材料板3采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，，整体性好，热稳定性好，温度也比较均匀，适合成为良好的红外辐射源。中间连接件2由隔热材料制成，为柱状，间隔设置在棋盘标定板1和发热材料板3之间，这些材料的太阳辐射吸收系数和导热系数较低，以防止发热材料板的热量通过中间联结件传导至光学玻璃板。光学玻璃采用吸收热量能力较低的材料制成，不吸热但是能够透过热量，能够透视加热材料板的颜色，便于标定。
一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法，包括以下步骤：
进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄棋盘标定板，可见光相机拍摄到的图像是黑白相间的棋盘格样式，红外相机拍摄的图像与可见光图像相一致；
不断变换棋盘标定板的角度和位置，每次变换后均保持静止，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，拍摄足够多的照片，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，利用已知的点坐标，再利用目前的相机标定方法即可快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。
本发明给出的棋盘格标定板在红外热像仪拍摄的条件下得到的图像与可见光条件下的相类似，均为黑白分明的棋盘格图像，因此能够实现红外热像仪与可见光相机的联合标定。利用该棋盘标定板，使得可见光相机与红外热像仪（红外相机）联合标定的流程与单独进行可见光相机标定的流程相一致。利用棋盘格标定法，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，从而快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法，包括以下步骤：
a、选取棋盘标定板，所述棋盘标定板由光学玻璃制成且表面上设置有相互交替排列的黑格和白格，所述黑格和白格均为正方形，在所述黑格区域内涂有隔热涂料层，选取白色的发热材料板和中间连接件，将棋盘标定板、中间连接件和发热材料板从上到下依次连接，将发热材料板与加热装置连接；
b、进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄棋盘标定板，可见光相机拍摄到的图像是黑白相间的棋盘格样式，红外相机拍摄的图像与可见光图像相一致；
c、不断变换棋盘标定板的角度和位置，每次变换后均保持静止，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，拍摄足够多的照片，在可见光图像和红外图像中，都能够清晰准确的提取出图像中的角点特征点像点坐标，利用已知的点坐标，再利用目前的相机标定方法即可快速完成联合标定，得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。
2.根据权利要求1所述的采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法，其特征是：所述白色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述加热装置采用电加热方式。
3.根据权利要求1所述的采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的方法，其特征是：所述中间连接件由隔热材料制成，为柱状，间隔设置在棋盘标定板和发热材料板之间；所述光学玻璃采用吸收热量能力较低的材料制成，不吸热但是能够透过热量，能够透视加热材料板的颜色，便于标定。
4.一种采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置，包括棋盘标定板，所述棋盘标定板的表面上设置有相互交替排列的黑格和白格，所述黑格和白格均为正方形，其特征是：所述黑格区域内涂有隔热涂料层，所述棋盘标定板通过中间连接件与白色的发热材料板连接，所述发热材料板与加热装置连接。
5.根据权利要求4所述的采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置，其特征是：所述加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制所述加热装置的时间和温度。
6.根据权利要求4所述的采用棋盘格标定可见光及红外热像仪相机的装置，其特征是：所述白色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述中间连接件由隔热材料制成，为柱状，间隔设置在棋盘标定板和发热材料板之间；所述光学玻璃采用吸收热量能力较低的材料制成，不吸热但是能够透过热量，能够透视加热材料板的颜色，便于标定。
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