CN105371759A - 多镜头影像测量仪测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多镜头影像测量仪测量方法，根据待测工件大小在影像测量仪上安装多个镜头；放置标定板与工作台基本平行；通过标定板上的特征图形，计算出每个镜头与标定板的缩放倍率和旋转角度；指定每个镜头的参考点，确定镜头上的参考点与标定板之间的坐标关系；采集待测工件的图像，根据每个镜头与标定板的缩放倍率、旋转角度关系以及参考点与标定板之间的坐标关系，将各镜头上每个像素点映射到标定板坐标系下，在标定板的坐标系下计算所测量的像素点之的空间关系；通过利用本发明方法，使得整个测量系统无需计数光栅，也无需移动机构，并且对需要标定的镜头数量和规格不做限制，能够很好的支持多镜头测量系统的测量作业，为操作者带来便利。

Description

多镜头影像测量仪测量方法

技术领域

本发明涉及影像测量仪领域技术，尤其是指一种多镜头影像测量仪测量方法。

背景技术

影像测量仪又名精密影像式测绘仪，它克服了传统投影仪的不足，是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器。由光学显微镜对待测工件体进行高倍率光学放大成像，经过CCD摄像系统将放大后的物体影像送入计算机后，能高效地检测各种复杂工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置，特别是精密零部件的微观检测与质量控制。

由于镜头的限制，被测工件通常都不能完全显示在镜头内，在这种情况下，一般采用两种方式对被测工件进行测量：第一种是移动工作台或镜头使待测量位置在镜头中成像；第二种是安装多个镜头，使待测量位置直接在各镜头中成像。这两种方式均可对超出单个镜头视场的工件进行测量。当对测量速度有较高要求时，一般优先采用第二种方式，然而，对于第二种方式在使用前必须对多个镜头进行标定，目前还没有一种简单而有效的标定方法。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种多镜头影像测量仪测量方法，其可简单而有效地对各镜头进行标定。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种多镜头影像测量仪测量方法，包括有以下步骤：

（1）根据待测工件大小在影像测量仪上固定安装多个镜头；

（2）放置标定板，使标定板与工作台基本平行；

（3）通过标定板上的特征图形，计算出每个镜头与标定板的缩放倍率和旋转角度关系；

（4）指定每个镜头的参考点，确定镜头上的参考点与标定板之间的坐标关系；

（5）采集待测工件的图像，根据每个镜头与标定板的缩放倍率、旋转角度关系以及参考点与标定板之间的坐标关系，将各镜头所采集的图像的每个像素点映射到标定板坐标系下；

（6）在标定板坐标系下计算所需测量的像素点之间的空间关系。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过利用本发明方法是在测量仪标定期间，将各镜头所采集图像的像素点映射到标定板的坐标系下，测量时在该虚拟的标定板坐标系下计算各被测像素点的空间关系，使得整个测量系统无需计数光栅，也无需移动机构，并且对需要标定的镜头数量和规格不做限制，能够很好的支持多镜头测量系统的测量作业，并且用户可以根据待测工件被测部位的精度要求设置对应规格要求的镜头，大小尺寸的镜头在有限的测量空间可以提供更多更符合用户需求的组合搭配方案，为操作者带来便利。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的操作流程图；

图2是本发明之较佳实施例参数获取流程图；

图3是本发明之较佳实施例参数应用流程图；

图4是本发明之较佳实施例多镜头标定模型图；

图5是本发明之较佳实施例标定单个镜头标定示意图。

具体实施方式

本发明揭示一种多镜头影像测量仪测量方法，包括有以下步骤：

（1）根据待测工件大小在影像测量仪上安装多个镜头，即如图1所示，根据待测工件大小及测量点数量安装固定有多个镜头，可以根据待测部位的测量精度需求选择合适精度和尺寸的镜头。

（2）放置标定板，使标定板与工作台基本平行。

（3）通过标定板上的特征图形，计算出每个镜头与标定板的缩放倍率和旋转角度关系；即旋转镜头和相机，使各个镜头的成像与工作台基本平行，保持标定板不动，依次对各镜头进行标定。

（4）指定每个镜头的参考点，确定镜头上的参考点与标定板之间的坐标关系。

（5）采集待测工件的图像，根据每个镜头与标定板的缩放倍率、旋转角度关系以及参考点与标定板之间的坐标关系，将各镜头所采集的图像的每个像素点映射到标定板坐标系下；

具体参数的获取流程是：如图2所示，开始后，放置好标定板，保持标定板不动，接着，选择待标定相机，然后，从待标定相机选取四个特征点，接着，通过特征标记记录特征点在标定板上的坐标P-Acture[4]，然后，对图像进行处理，求出特征点的像素坐标P-Pixel[4]，接着，根据特征点在标定板上的坐标P-Acture[4]和像素坐标P-Pixel[4]计算出像素坐标到标定板坐标的变换关系R，然后，在图像中选择一点作为参照点BasePoint，记录参照点的像素坐标和在标定板下的坐标，接着，记录变化关系R和参照点BasePoint，完成当前镜头的标定，若所有镜头都已标定，则结束，若还有镜头未标定，则返回继续选择待标定相机。

具体参数应用的流程是：如图3所示，开始后，选择待转换坐标的图像，接着，根据图像对应镜头的标定信息R和BasePoint，将图像上的点坐标转换到标定板坐标系下，若所有图像下的点都已转换，通过测量特征在标定板坐标系下的坐标，可计算出各镜头下测量特征的实际位置关系，然后结束，若还有图像下的点未转换，则返回继续选择待转换坐标的图像，直至所有图像下的点都已转换。

（6）在标定板坐标系下计算所需测量的像素点之间的空间关系。

为了更清晰的展示本发明的特征，下面以两个镜头进行标定的实例来对本发明进行详细说明。

首先，将标定板G放置在工作台上，使标定板与工作台基本保持水平，并且在两个镜头下，均可看到标定板上的特征图形，标定板上对应的坐标系记为O，如图4所示，其中C1和C2是待标定的两个镜头。

标定板的特征图形通过镜头在相机成的像，在尺度上会有一个缩放，记这个变换为T1；另外相机和标定板之间的夹角，成的像会发生旋转，记这个变换关系为T2；所以标定板上的点经过组合变换R=T1*T2与所成像上的一个像素点对应。

从镜头C1中提取四个特征点P1、P2、P3、P4，记录特征点的像素坐标P以及特征点对应于校正板坐标系下的坐标P`，通过四组像素坐标和校正板坐标，计算出镜头C1中像素点到校正板坐标系C下的变换关系R1，如图5。

取镜头1的中心点作为参考点BasePoint1，得到参考点的像素坐标和在标定板坐标系O下的坐标。

对镜头2执行以上两步，得到镜头2得变换关系R2和参考点BasePoint2

在测量时，可通过R1、BasePoint1将镜头1中的像素点转换到标定板坐标系O下，通过R2、BasePoint2将镜头2中的像素点转换到标定板坐标系O下。即完成了镜头1和镜头2坐标之间的标定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种多镜头影像测量仪测量方法，其特征在于：包括有以下步骤：

（1）根据待测工件大小在影像测量仪上固定安装多个镜头；

（2）放置标定板，使标定板与工作台基本平行；

（3）通过标定板上的特征图形，计算出每个镜头与标定板的缩放倍率和旋转角度关系；

（4）指定每个镜头的参考点，确定镜头上的参考点与标定板之间的坐标关系；

（5）采集待测工件的图像，根据每个镜头与标定板的缩放倍率、旋转角度关系以及参考点与标定板之间的坐标关系，将各镜头所采集的图像的每个像素点映射到标定板坐标系下；

（6）在标定板坐标系下计算所需测量的像素点之间的空间关系。