CN108769670B - 一种用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法及系统 - Google Patents
一种用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供了一种用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法及系统，本发明实施例首先利用归位后的单个相机或组合相机拍摄标定样板，得到包含标定样板图像的图像，之后与预定图像中的标定样板图像做比较，得到单个相机或组合相机所属运动系统的静态运动误差或动态运动误差，并且为了得到准确的重复性精度，利用单个相机或组合相机多次拍摄标定样板，确定多个误差值，之后取最大的误差值作为目标重复性精度。上述技术方案不仅能够准确的确定单个相机或组合相机所属运动系统的重复性精度，并且技术方案易行、检测结果稳定。
Description
技术领域
本发明实施例涉及成像和数据处理技术领域，并且更具体地，涉及一种使用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法及系统。
背景技术
在视觉检测中，由于受光照影响，往往需要从多个角度拍摄待检测物体，才能将待检测物体更准确地呈现出来。多个角度成像需要多个相机进行拍摄，为了节约硬件成本，一般会采用同一个相机进行多个图像的采集，或使用同一组相机进行多组图像的采集。
在上述图像采集的过程中，为多角度地拍摄待检测物体，相机会移开原来的位置，并运动到最佳的拍摄位置进行图像拍摄，拍摄完毕后相机运动回原位置，等待下一次拍摄任务。下一次拍摄时，会根据拍摄要求以及相机的原始的标定位置，确定相机的移动路径，以使相机延移动路径运动到最佳的拍摄位置，其中，相机原始的标定位置对于移动路径的选取起到至关重要的作用，但是相机进行多次拍摄和多次移动并归位后，相机的归位后的位置与原始的标定位置会存在偏差，即相机不能够准确地回到原始的标定位置。这里的偏差如果不是很大，不会对移动路径产生严重的影响，但是如果这里的偏差很大，会严重影响移动路径的准确性，以至于不能完成拍摄任务，因此需要对每个相机或组合相机的重复性精度(即上述偏差)进行测试，但是目前没有一个有效的技术方案能够准确地测试单个相机的重复性精度或组合相机的重复性精度。
发明内容
本发明实施例提供一种使用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法及系统，其能够自动、精确地计算得到单个相机的重复性精度或组合相机的重复性精度。
利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
计算所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到所述第一相机所属运动系统的运动误差，其中，所述第一预定图像为所述第一相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括如下步骤：
在所述第一相机每次归位后，均利用所述第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
计算每个所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到多个所述第一相机所属运动系统的运动误差；
选取所述第一相机所属运动系统的最大的所述运动误差，得到所述第一相机的目标重复性精度。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括如下步骤：
利用归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；
提取所述第二图像和第三图像中的标定样板，得到第一标定样板和第二标定样板；
将所述第一标定样板与所述第二标定样板进行匹配，确定所述第二标定样板在第一标定样板中的位置区域，得到测试位置区域，并确定所述测试位置区域的预定位置；
确定所述第一标定样板的预定位置；
计算所述测试位置区域的预定位置与所述第一标定样板的预定位置的距离，得到第一距离；
获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板，得到第一预定标定样板和第二预定标定样板；其中，所述第二预定图像和第三预定图像分别为所述第一相机和第二相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
将所述第一预定标定样板与所述第二预定标定样板进行匹配，确定所述第二预定标定样板在第一预定标定样板中的位置区域，得到预定位置区域，并确定所述预定位置区域的预定位置；
确定所述第一预定标定样板的预定位置；
计算所述预定位置区域的预定位置与所述第一预定标定样板的预定位置的距离，得到第二距离；
计算所述第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机所属运动系统的单次运动误差。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括如下步骤：
利用每次归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个所述图像组包括第二图像以及对应运动周期的第三图像；
利用每个所述图像组确定多个所述第一距离；
计算每个所述第一距离与第二距离的差值，得到所述运动系统的多个运动误差；
选取所述运动系统的最大的所述运动误差，得到所述运动系统的目标重复性精度。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述方法还包括如下步骤：
判断所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第一预定值，若所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第一预定值，则所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度满足第一预设条件；
判断所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第二预定值，若所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第二预定值，则所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度是满足第二预设条件。
第二方面，提供了一种用相机对运动系统进行重复性精度测试，所述系统包括：
第一图像获取模块，用于利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
第一精度确定模块，用于计算所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到所述第一相机所属运动系统的运动误差，其中，所述第一预定图像为所述第一相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一图像获取模块还用于在所述第一相机每次归位后，均利用所述第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
所述第一精度确定模块还用于计算每个所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到多个所述第一相机所属运动系统的运动误差；
所述系统还包括第一目标精度确定模块，用于选取所述第一相机所属运动系统的最大的所述运动误差，得到所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述系统还包括：
第二图像获取模块，用于利用归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；
第一图像提取模块，用于提取所述第二图像和第三图像中的标定样板，得到第一标定样板和第二标定样板；
第一图像匹配模块，用于将所述第一标定样板与所述第二标定样板进行匹配，确定所述第二标定样板在第一标定样板中的位置区域，得到测试位置区域；
第一预定位置确定模块，用于确定所述测试位置区域的预定位置，以及确定所述第一标定样板的预定位置；
第一距离确定模块，用于计算所述测试位置区域的预定位置与所述第一标定样板的预定位置的距离，得到第一距离；
第二图像提取模块，用于获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板，得到第一预定标定样板和第二预定标定样板；其中，所述第二预定图像和第三预定图像分别为所述第一相机和第二相机上一次归位后在同一运动周期中拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
第二图像匹配模块，用于将所述第一预定标定样板图像与所述第二预定标定样板图像进行匹配，确定所述第二预定标定样板图像在第一预定标定样板图像中的位置区域，得到预定位置区域；
第二预定位置确定模块，用于确定所述预定位置区域的预定位置、以及确定所述第一预定标定样板图像的预定位置；
第二距离确定模块，用于计算所述预定位置区域的预定位置与所述第一预定标定样板图像的预定位置的距离，得到第二距离；
第二精度确定模块，用于计算所述第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机所属运动系统的运动误差。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，
所述第二图像获取模块还用于利用每次归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个所述图像组包括第二图像以及对应时刻的第三图像；
所述第一距离确定模块还用于利用每个所述图像组确定多个所述第一距离；
所述第二精度确定模块还用于计算每个所述第一距离与第二距离的差值，得到所述组合相机的多个运动误差；
所述系统还包括第二目标精度确定模块，用于选取所述组合相机的最大的所述运动误差，得到所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述系统还包括：
第一精确判定模块，用于判断所述第一相机所属运动系统的的目标重复性精度是否小于第一预定值，若所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第一预定值，则判定所述第一相机的目标重复性精度满足第一预设条件；
第二精确判定模块，用于判断所述组合相机所属运动系统的的目标重复性精度是否小于第二预定值，若所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第二预定值，则判定所述组合相机的目标重复性精度是满足第二预设条件。
在本发明实施例的上述技术方案中，首先利用归位后的单个相机或组合相机拍摄标定样板，得到包含标定样板图像的图像，之后与预定图像中的标定样板图像做比较，得到单个相机或组合相机所属运动系统的静态运动误差或动态运动误差，并且为了得到准确的重复性精度，利用单个相机或组合相机多次拍摄标定样板，确定多个误差值，之后取最大的误差值作为目标重复性精度。上述技术方案不仅能够准确的确定单个相机或组合相机所属运动系统的重复性精度，并且技术方案易行、检测结果稳定。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性的示出了根据本发明一实施例的相机所属运动系统重复性精度测试方法的流程图。
图2示意性的示出了根据本发明再一实施例的相机所属运动系统重复性精度测试方法的流程图。
图3示意性的示出了根据本发明又一实施例的相机所属运动系统重复性精度测试方法的流程图。
图4A示意性的示出了根据本发明又一实施例中第一预定图像的示意图；
图4B示意性的示出了本发明又一实施例中第一相机归位后得到的第一图像的示意图；
图4C示意性的示出了本发明又一实施例中第一预定图像和第一图像匹配后的示意图；
图4D示意性的示出了本发明又一实施例中第二预定图像和第三预定图像的匹配示意图；
图4E示意性的示出了本发明又一实施例中第二图像和第三图像的匹配示意图；
图5示意性的示出了本发明又一实施例中相机所属运动系统重复性精度测试方法的测试软件界面示意图；
图6A示意性的示出了本发明又一实施例中第一预定图像的示意图；
图6B、6C、6D、6E示意性的示出了本发明又一实施例中四个第一图像的示意图；
图7示意性的示出了本发明又一实施例中单相机所属运动系统运动实验误差示意图；
图8示意性的示出了本发明又一实施例中组合相机所属运动系统运动实验误差示意图；
图9示意性的示出了本发明又一实施例中单相机所属运动系统实测运动误差示意图；
图10示意性的示出了本发明又一实施例中组合相机所属运动系统实测运动误差示意图；
图11示意性的示出了根据本发明实施例的相机所属运动系统重复精度测试系统的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一个实施例中，如图1所示，相机所属运动系统的重复性精度测试方法包括如下步骤：
110、利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
此步骤中，标定样板是用于标定相机位置的板状物体，其上设置有矩阵排列的孔，每排孔与相邻排孔之间的距离均相等，并且等于已知的预定值；每列孔与相邻列孔之间的距离均相等，并且等于已知的预定值，因此根据孔的数量和位置就能准确确定相关的位置或距离，并不用利用尺子等测量工具来具体的测量；
此步骤中，第一相机在接受拍摄任务后会移动到拍摄位置，进行图像拍摄，之后第一相机会自动移动回到原始标定的位置，即第一相机在执行完拍摄任务后会归位。第一相机归位后，才利用归位后的第一相机拍摄标定样板图像；这里的第一图像应于与后续预定图像做比较以确定第一相机所属运动系统的重复性精度；
120、计算第一图像中标定样板图像的预定位置与第一预定图像中标定样板图像的预定位置的距离，得到第一相机所属运动系统的重复性精度，其中，第一预定图像为第一相机上一次归位后拍摄标定样板得到的图像，或第一相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像；
此步骤中，预定位置优选为标定样板图像的左位置；
此步骤中，第一预定图像可以为第一相机上一次归位后拍摄标定样板得到的图像，此时得到的重复性精度即为第一相机所属运动系统的动态重复性精度；第一预定图像还可以为第一相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像，即第一预定图像为第一相机在没有做过任何移动时拍摄的标定样板的图像，此时得到的重复性精度为第一相机所属运动系统的静态重复性精度；
应当说明的是，此步骤中的预定位置可以不是标定样板图像的左位置，例如是标定样板图像的右位置，本实施例对此并不进行限定。
本实施例首先多次利用归位后的单个相机拍摄标定样板，得到多张包含标定样板图像的图像，之后利用预定图像中的标定样板图像做比较，得到单个相机所属运动系统的静态重复性精度或动态重复性精度。本实施例的技术方案不仅能够精确的确定单个相机所属运动系统的重复性精度，并且该技术方案易行、检测结果稳定。
在一个实施例中，相机所属运动系统的重复性精度测试方法还可以包括如下步骤：
210、在所述第一相机每次归位后，均利用所述第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
此步骤与上述步骤110相同，在第一相机每次归位后拍摄得到一个第一图像，对于其中重复的内容，这里不再进行赘述；
220、计算每个所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到多个所述第一相机所属运动系统的运动误差；
此步骤与上述步骤120相同，对于每个第一图像均计算得到一个运动误差，对于其中重复的内容，这里不再进行赘述；
230、选取所述第一相机所属运动系统的最大的所述运动误差，得到所述第一相机的目标重复性精度。
此步骤，选取步骤220中得到的多个运动误差中的最大值作为最终的目标重复性精度。
本实施例，为了得到更加精确的重复性精度，利用单个相机多次拍摄标定样板，从而与上一个实施相同的方法能够确定多个运动误差，之后取最大的运动误差，作为目标重复性精度。上述技术方案不仅能够精确的确定单个相机或组合相机所属运动系统的重复性精度，并且该技术方案易行、检测结果稳定。
在一个实施例中，如图2所示，相机所属运动系统的重复性精度测试方法还包括如下步骤：
310、利用归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；提取第二图像和第三图像中的标定样板，得到第一标定样板和第二标定样板；
此步骤中，第一相机和第二相机形成组合相机，组合相机在接收刚拍摄任务后，分别运动到对应的拍摄位置进行图像拍摄，之后均运动会原始标定的位置，即组合相机中的每个相机在执行拍摄任务后均分别归位。归位后，利用组合相机中的每个相机拍摄标定样板，得到上述第二图像和第三图像；
此步骤中，第二图像和第三图像中均包括标定样板图像，对其中的标定样板图像进行提取，以便于之后的步骤利用标定样板图像计算组合相机所属运动系统的重复性精度；
320、将第一标定样板与第二标定样板进行匹配，确定第二标定样板在第一标定样板中的位置区域，得到测试位置区域，并确定测试位置区域的预定位置；
此步骤中，第一标定样板和第二标定样板的匹配过程实现的是确定第二标定样板所包含的标定样板的区域是第一标定样板中标定样板的哪部分，这里第一标定样板包含的标定样板区域面积大于第二标定样板包含的标定样板区域面积，并且两者采集的标定样板存在交集；第二标定样板的全部区域包含于第一标定样板内；
330、确定第一标定样板图像的预定位置；
340、计算测试位置区域的预定位置的预定侧与第一标定样板图像的预定位置的预定侧的距离，得到第一距离；
此步骤中，预定侧为对应的预定位置的左侧位置，但是本实施例对预定侧并不进行限定，例如预定侧还可以是对应的预定位置的右侧位置；
此步骤中，第一距离即为第一相机视场和第二相机视场的标定距离，如果上述预定侧为对应预定位置的左侧位置，那么这里的第一距离为第一相机视场左侧与第二相机视场左侧的标定距离；
350、获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板，得到第一预定标定样板和第二预定标定样板；其中，第二预定图像和第三预定图像分别为第一相机和第二相机上一次归位后同时拍摄标定样板得到的图像，或第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像；
此步骤中，第二预定图像和第三预定图像可以分别为第一相机和第二相机上一次归位后同时拍摄标定样板得到的图像，利用该情况的第二预定图像和第三预定图像得到的重复性精度为组合相机的动态重复性精度；
第二预定图像和第三预定图像还可以分别为第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像，即第二预定图像和第三预定图像为第一相机和第二相机在没有做过任何移动时拍摄的标定样板的图像，利用该情况的第二预定图像和第三预定图像得到的重复性精度为组合相机的静态重复性精度；
360、将第一预定标定样板与第二预定标定样板进行匹配，确定第二预定标定样板图像在第一预定标定样板图像中的位置区域，得到预定位置区域，并确定预定位置区域的预定位置；
此步骤中的图像匹配过程与步骤320中的匹配方法相同，并且，第一预定标定样板图像和第二预定标定样板图像的匹配过程实现的是确定第二预定标定样板图像所包含的标定样板的区域是第一预定标定样板图像中标定样板的哪部分，这里第一预定标定样板图像包含的标定样板的图像区域面积大于第二预定标定样板图像包含的标定样板的图像区域面积，并且两者采集的标定样板图像存在交集；第二预定标定样板图像的全部区域包含于第一预定标定样板图像内；
370、确定第一预定标定样板图像的预定位置；
380、计算预定位置区域的预定位置的预定侧与第一预定标定样板图像的预定位置的预定侧的距离，得到第二距离；
此步骤中，预定侧为对应的预定位置的左侧位置，但是本实施例对预定侧并不进行限定，例如预定侧还可以是对应的预定位置的右侧位置；
此步骤中，第二距离即为第一相机视场和第二相机视场上一次归位后的标定距离或两个相机在原始的标定位置的距离；如果上述预定侧为对应预定位置的左侧位置，那么这里的第二距离为第一相机视场的左侧与第二相机视场的左侧在上一次归位后或在原始的标定位置的标定距离；
应当说明的是，步骤350-380可以在本实施例的方法执行之前就已经执行了，即在本实施例的方法执行之前就给定了，不必在每次执行该方法的时候均执行一遍；
390、计算第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机形成的组合相机所属运动系统的运动误差；
此步骤中，运动误差即为组合相机中两个相机的相对距离的变化值。
应当说明的是，本实施例计算的包含两个相机的组合相机的重复性精度，但是利用本实施例的方法也可以计算包括两个以上相机的组合相机所属运动系统的重复性精度，例如计算包含3个相机的组合相机所属运动系统的重复性精度，在具体计算过程中，利用本实施例的方法计算任意两个相机视场的标定距离的变化值，即得到了组合相机中任意两个相机所属运动系统的重复性精度。
本实施例利用归位后的组合相机拍摄标定样板，得到包含标定样板图像的图像，之后利用预定图像中的标定样板图像做比较，得到组合相机所属运动系统的静态重复性精度或动态重复性精度，实现了精确的确定组合相机所属运动系统的重复性精度，并且该方案易行、检测结果稳定。
在一个实施例中，相机重复性精度测试方法还包括如下步骤：
410、利用每次归位后的第一相机和第二相机同时拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个图像组包括第二图像以及对应时刻的第三图像；
此步骤中，得到了多个图像组，利用每个图像组中的第二图像和第三图像可以计算得到一个第一距离，例用每个第一距离可以计算得到组合相机的一个运动误差，其中的计算方法与上一个实施例相同；
420、利用每个图像组确定多个第一距离；
430、计算每个第一距离与第二距离的差值，得到组合相机所属运动系统的多个运动误差；
440、选取组合相机的最大的运动误差，得到组合相机所属运动系统的目标重复性精度；
此步骤，选取步骤430中得到的多个运动误差中的最大值作为最终的目标重复性精度。
本实施例为了得到更加精确的重复性精度，利用组合相机多次拍摄标定样板，从而利用相同的方法能够确定多个运动误差，之后取最大的运动误差，作为目标重复性精度，该技术方案不仅能够精确的确定组合相机所属运动系统的重复性精度，并且简单易行、检测结果稳定。
在一个实施例中，相机所属运动系统重复性精度测试方法还包括如下步骤：
510、判断第一相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第一预定值，若目标重复性精度小于第一预定值，则第一相机所属运动系统的目标重复性精度满足第一预设条件；
此步骤中，第一预定值根据实际的应用场景灵活设定，对于具体的取值本实施例并不进行限定；
此步骤中，若第一相机所属运动系统的目标重复性精度满足第一预设条件，则第一相机所属运动系统的重复性精度满足要求，不必进行相应的调整；
520、判断组合相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第二预定值，若组合相机所属运动系统的目标重复性精度小于第二预定值，则组合相机所属运动系统的目标重复性精度是满足第二预设条件；
此步骤中，第二预定值根据实际的应用场景灵活设定，对于具体的取值本实施例并不进行限定；
此步骤中，若组合相机所属运动系统的目标重复性精度满足第二预设条件，则组合相机所属运动系统的重复性精度满足要求，不必进行相应的调整。
下面再通过一个具体的实施例对本发明的相机所属运动系统的重复性精度测试方法进行详细说明。
如图3所示，本实施例的相机所属运动系统的重复性精度测试方法包括如下步骤：
步骤一、组合相机静态标定，即对组合相机的相对位置进行静态标定；
步骤二、成员相机分离运动，即标定过的组合相机中的成员相机进行分离运动；
步骤三、分离运动精度评价，即对归位的相机所属运动系统进行重复性精度评价；
步骤四、判断组合相机所属运动系统的重复性精度是否满足精度要求，即结合以上三个步骤得出组合相机所属运动系统是否满足重复性精度要求。
本实施例可以实现对组合相机所属运动系统的重复性精度计算，也可以单独用其中的一个相机进行重复性精度计算。
利用本实施例的方法对单个相机进所属运动系统行重复性精度计算，具体地，
提取多个第一图像中标定样板图像的左边缘，提取第一预定图像中标定样板图像的左边缘，然后求每个第一图像中标定样板图像的左边缘与第一预定图像中标定样板图像的左边缘的最短距离，即得到表征第一相机位置的偏移。图4A为第一相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像，图4B为第一相机的归位后拍摄标定样板得到的图像，图4C为两次位置预定位置配准图，统计图4C中箭头的长度，以箭头指向为正方向，反之为负确定偏移量，得到第一相机所属运动系统的重复性精度。单个相机所属运动系统的重复性精度是用来评价该运动系统的绝对运动精度。
利用本实施例的方法对组合相机所属运动系统进行重复性精度计算，具体地，
这里以评价两个相机为例，每次都是计算第一相机所拍标定样板左侧位置与第二相机所拍标定样板左侧位置的距离，之后计算得到的距离与预定图像对应的距离的差值，多个差值中取最大值得到组合相机所属运动系统的重复性精度。图4D为第二预定图像和第三预定图像的匹配示意图，其中箭头表示标定预定位置的距离，图4E为重复运动归位后第二图像和第三图像的匹配示意图，其中箭头表示标定预定位置的距离，两个距离的差值可以确定组合相机的重复性精度，这里的重复性精度是评价一个相机组中多个成员相机的相对位置关系。
本实施例的方法可以利用图5所示的软件界面实现。此软件界面分为5块，第一块是相机1(即第一相机)图像的参数包，包括图像的高、宽、二值化阈值、Mark点最小尺寸以及图像文件夹路径；第二块是相机2(即第二相机)的参数包；第三块是标定文件的全路径选取；第四块是评价方式，包括静态评价和动态评价；第五块是评价类别，即使单相机评价还是组合相机的相对位置评价，可以多选。将五块的参数设置完成之后，按下开始评价，就会开始计算。结果将生成到指定路径下的excel表格中。
该测试软件可以使用离线形式进行验证。即将相机1图像编号后放入一个文件夹，将相机2图像同样编号后放入另一个文件夹，同一组相机1、相机2图像应该在不同的文件夹，但是图像的编号应该一致。如果两个文件夹里的图像数量不一致，将报错，不进行后续验证。
下面再通过一个实施例对本发明的相机所属运动系统重复性精度测试方法进行详细说明。
本实施例的方法结论包括以下几个方面：
1、单相机实验
本实验对象为一组面阵相机或一组线阵相机图像，手动对图像进行偏移，图像采集结果如图6B-6E所示，图6A为第一预定图像的示意图。利用与以上实施例相同的方法，多次计算结果可以得到单个相机所属运动系统的静态误差和动态误差表，如下表1所示：
表1(单位：像素)
| 静态误差 | 56.8 | -60 | -4.4 | 1.5 |
| 动态误差 | 56.8 | -116.8 | 55.6 | 5.9 |
其中，静态误差为6B-6E分别与6A进行距离计算所得,四个值可分别标记为L0＝B-A、L1＝C-A、L2＝D-A、L3＝E-A；动态误差为6B、…、6E分别与前一张图像进行距离计算，可标记为D0＝B-A、D1＝C-B、D2＝D-C、D3＝E-C；由此可以得到静态误差与动态误差之间的关系：L0＝D0、L1＝D1+D0、L2＝D2+D1+D0、L3＝D3+D2+D1+D0；将表1中的数值代入以上四个公式，可以得出验证结果完全符合公式中的关系。
由此可以得到静态误差与动态误差之间的常关系：
LN＝DN+DN-1+…+D0 公式1
图7示意性的示出了上述表格中的实验运动误差示意图，其中系列1为静态误差，系列2为动态误差。进行多次运动误差的计算，取最大值便得到该运动系统的重复性精度。经验证得实验数据与实际图像偏移量一致，可见利用本实施例的方法计算得到的单个相机所属运动系统的重复性精度误差为0。
2、组合相机实验
组合相机实验采用上面实验中的面阵图像组，线阵图像没有进行偏移，为复制的5张线阵图像保存到线阵文件夹中，按此推理，组合相机的相对偏移量应该与面阵相机的绝对偏移量曲线完全吻合。在组合相机中，以第N距离作为测量目标，其中，LN表示静态误差，DN表示动态误差，与单相机实验相同理论分析，组合相机所属运动系统的静态误差与动态误差之间同样满足公式1。利用与以上实施例相同的方法，多次计算结果可以得到组合相机所属运动系统的静态误差和动态误差表，如下表2所示：
表2(单位：像素)
| 静态误差 | 56.8 | -60 | -4.4 | 1.5 |
| 动态误差 | 56.8 | -116.8 | 55.6 | 5.9 |
图8示意性的示出了上述表格中的实验运动误差示意图，其中系列1为静态误差，系列2为动态误差。实验数据与推理完全一致，可见利用本实施例的理论方法计算得到的组合相机的重复性精度误差为0，从而验证得到该方法是可行且结果准确的。
3、单相机实测数据
单相机实测数据为在一套运动系统中，使用单个相机对该运动系统进行标定，通过获取多张标定图像，多次计算其运动误差，从而得到目标重复性精度。误差越小，说明该运动系统运行越稳定、重复性精度越高。表3为一套包含一个单相机的运动系统的运动误差，运动周期取7次。其中，相机的物理分辨率为70微米。
表3(单位：像素)
| 静态误差 | 0.5 | -0.1 | 0.4 | 0.2 | -0.2 | 0.1 | 0.3 | -0.1 |
| 动态误差 | 0.5 | -0.6 | 0.5 | -0.2 | -0.4 | 0.3 | 0.2 | -0.4 |
图9示意性的示出了上述表格中的单相机所属运动系统的实测运动误差示意图，其中系列1为静态误差，系列2为动态误差。实测数据与推理完全一致。
4、组合相机实测数据
组合相机实测数据为在一套运动系统中，至少有两个相机作为一组组合相机，且组合相机中的组员相机进行分离运动，通过获取多组标定图像，多次计算其运动误差，从而得到目标重复性精度。误差越小，说明该运动系统运行越稳定、重复性精度越高。表4为一套包含了两个相机的运动系统的运动误差，运动周期取7次。其中，相机的物理分辨率为70微米。
表4(单位：像素)
| 静态误差 | 0.3 | -0.2 | 0.1 | 0.3 | -0.1 | 0.1 | 0.2 | -0.2 |
| 动态误差 | 0.3 | -0.5 | 0.3 | 0.2 | -0.4 | 0.2 | 0.1 | -0.4 |
图10示意性的示出了上述表格中的组合相机所属运动系统的实测运动误差示意图，其中系列1为静态误差，系列2为动态误差。实测数据与推理完全一致。
通过上述实验比对，本实施例的方法计算结果十分精确，误差几乎为0，可以准确而直观地量化相机的偏移距离，后期可将该模块移植到检测软件，进行在线实时监控。
综上，本实施例的相机重复性精度测试方法，借助标定样板的定位功能，采用全自动的评价体系，可以从静态和动态两个维度来分别评价单相机所属运动系统重复运动、组合相机所属运动系统重复运动的精度信息。像素可精确到小数点后两位，误差接近于0。
对应于上述实施例的相机所属运动系统重复性精度测试方法，本实施例提供了一种相机所属运动系统的重复性精度测试系统，如图11所示，该系统包括：
第一图像获取模块，用于利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
第一精度确定模块，用于计算第一图像中标定样板图像的预定位置与第一预定图像中标定样板图像的预定位置的距离，得到第一相机的重复性精度，其中，第一预定图像为第一相机上一次归位后拍摄标定样板得到的图像，或第一相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像。
在一个实施例中，第一图像获取模块还用于在第一相机每次归位后，均利用第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
第一精度确定模块还用于计算每个第一图像中标定样板图像的预定位置与第一预定图像中标定样板图像的预定位置的距离，得到多个第一相机所属运动系统的重复性精度；
系统还包括第一目标精度确定模块，用于选取第一相机所属运动系统的最大运动误差，得到第一相机所属运动系统的目标重复性精度。
在一个实施例中，运动系统的重复性精度测试系统还包括：
第二图像获取模块，用于利用归位后的第一相机和第二相机同时拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；
第一图像提取模块，用于提取第二图像和第三图像中的标定样板图像，得到第一标定样板图像和第二标定样板图像；
第一图像匹配模块，用于将第一标定样板图像与第二标定样板图像进行匹配，确定第二标定样板图像在第一标定样板图像中的位置区域，得到测试位置区域；
第一预定位置确定模块，用于确定测试位置区域的预定位置，以及确定第一标定样板图像的预定位置；
第一距离确定模块，用于计算测试位置区域的预定位置的预定侧与第一标定样板图像的预定位置的预定侧的距离，得到第一距离；
第二图像提取模块，用于获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板图像，得到第一预定标定样板图像和第二预定标定样板图像；其中，第二预定图像和第三预定图像分别为第一相机和第二相机上一次归位后同时拍摄标定样板得到的图像，或第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄标定样板得到的图像；
第二图像匹配模块，用于将第一预定标定样板图像与第二预定标定样板图像进行匹配，确定第二预定标定样板图像在第一预定标定样板图像中的位置区域，得到预定位置区域；
第二预定位置确定模块，用于确定预定位置区域的预定位置、以及确定第一预定标定样板图像的预定位置；
第二距离确定模块，用于计算预定位置区域的预定位置的预定侧与第一预定标定样板图像的预定位置的预定侧的距离，得到第二距离；
第二精度确定模块，用于计算第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机形成的组合相机所属运动系统的重复性精度。
在一个实施例中，第二图像获取模块还用于利用每次归位后的第一相机和第二相机同时拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个图像组包括第二图像以及对应时刻的第三图像；
第一距离确定模块还用于利用每个图像组确定多个第一距离；
第二精度确定模块还用于计算每个第一距离与第二距离的差值，得到组合相机的多个重复性精度；
系统还包括第二目标精度确定模块，用于选取组合相机的最小的重复性精度，得到组合相机的目标重复性精度。
在一个实施例中，相机重复性精度测试系统还包括：
第一精确判定模块，用于判断第一相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第一预定值，若所属运动系统的目标重复性精度小于第一预定值，则判定第一相机所属运动系统的目标重复性精度满足第一预设条件；
第二精确判定模块，用于判断组合相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第二预定值，若所属运动系统的目标重复性精度小于第二预定值，则判定组合相机所属运动系统的目标重复性精度是满足第二预设条件
上述实施例的相机所属运动系统重复性精度测试系统，首先利用归位后的单个相机或组合相机拍摄标定样板，得到包含标定样板图像的图像，之后利用预定图像中的标定样板图像做比较，得到单个相机或组合相机所属运动系统的静态运动误差或动态运动误差，并且为了得到精确的重复性精度，利用单个相机或组合相机多次拍摄标定样板，然后利用相同的方法确定多个运动误差值，之后取最大的运动误差值，作为目标重复性精度。上述技术方案不仅能够精确的确定单个相机或组合相机所属运动系统的重复性精度，并且该技术方案易行、检测结果稳定。
应当说明的是，本发明上述实施例中的系统是与本发明上述实施例中的方法对应的产品，本发明上述实施例中的方法的每一个步骤均由本发明上述实施例中的系统的部件或模块完成，因此对于相同的部分不再进行赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用相机对运动系统进行重复性精度测试的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
计算所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到所述第一相机所属运动系统的运动误差，其中，所述第一预定图像为所述第一相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
所述方法还包括如下步骤：
利用归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；
提取所述第二图像和第三图像中的标定样板，得到第一标定样板和第二标定样板；
将所述第一标定样板与所述第二标定样板进行匹配，确定所述第二标定样板在第一标定样板中的位置区域，得到测试位置区域，并确定所述测试位置区域的预定位置；
确定所述第一标定样板的预定位置；
计算所述测试位置区域的预定位置与所述第一标定样板的预定位置的距离，得到第一距离；
获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板，得到第一预定标定样板和第二预定标定样板；其中，所述第二预定图像和第三预定图像分别为所述第一相机和第二相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
将所述第一预定标定样板与所述第二预定标定样板进行匹配，确定所述第二预定标定样板在第一预定标定样板中的位置区域，得到预定位置区域，并确定所述预定位置区域的预定位置；
确定所述第一预定标定样板的预定位置；
计算所述预定位置区域的预定位置与所述第一预定标定样板的预定位置的距离，得到第二距离；
计算所述第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机形成的组合相机所属运动系统的运动误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
在所述第一相机每次归位后，均利用所述第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
计算每个所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到多个所述第一相机所属运动系统的运动误差；
选取所述第一相机所属运动系统的最大的所述运动误差，得到所述第一相机的目标重复性精度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
利用每次归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个所述图像组包括第二图像以及对应运动周期的第三图像；
利用每个所述图像组确定多个所述第一距离；
计算每个所述第一距离与第二距离的差值，得到所述运动系统的多个运动误差；
选取所述运动系统的最大的所述运动误差，得到所述运动系统的目标重复性精度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
判断所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第一预定值，若所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第一预定值，则所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度满足第一预设条件；
判断所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度是否小于第二预定值，若所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第二预定值，则所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度是满足第二预设条件。
5.一种用相机对运动系统进行重复性精度测试的系统，其特征在于，所述系统包括：
第一图像获取模块，用于利用归位后的第一相机拍摄标定样板，得到第一图像；
第一精度确定模块，用于计算所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到所述第一相机所属运动系统的运动误差，其中，所述第一预定图像为所述第一相机上一次归位后拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
所述系统还包括：
第二图像获取模块，用于利用归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到第二图像和第三图像；
第一图像提取模块，用于提取所述第二图像和第三图像中的标定样板，得到第一标定样板和第二标定样板；
第一图像匹配模块，用于将所述第一标定样板与所述第二标定样板进行匹配，确定所述第二标定样板在第一标定样板中的位置区域，得到测试位置区域；
第一预定位置确定模块，用于确定所述测试位置区域的预定位置，以及确定所述第一标定样板的预定位置；
第一距离确定模块，用于计算所述测试位置区域的预定位置与所述第一标定样板的预定位置的距离，得到第一距离；
第二图像提取模块，用于获取第二预定图像和第三预定图像中的标定样板，得到第一预定标定样板和第二预定标定样板；其中，所述第二预定图像和第三预定图像分别为所述第一相机和第二相机上一次归位后在同一运动周期中拍摄所述标定样板得到的图像，或所述第一相机和第二相机在原始的标定位置拍摄所述标定样板得到的图像；
第二图像匹配模块，用于将所述第一预定标定样板图像与所述第二预定标定样板图像进行匹配，确定所述第二预定标定样板图像在第一预定标定样板图像中的位置区域，得到预定位置区域；
第二预定位置确定模块，用于确定所述预定位置区域的预定位置、以及确定所述第一预定标定样板图像的预定位置；
第二距离确定模块，用于计算所述预定位置区域的预定位置与所述第一预定标定样板图像的预定位置的距离，得到第二距离；
第二精度确定模块，用于计算所述第一距离与第二距离的差值，得到第一相机与第二相机形成的组合相机所属运动系统的运动误差。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述第一图像获取模块还用于在所述第一相机每次归位后，均利用所述第一相机拍摄标定样板，得到多个第一图像；
所述第一精度确定模块还用于计算每个所述第一图像中标定样板的预定位置与第一预定图像中标定样板的预定位置的距离，得到多个所述第一相机所属运动系统的运动误差；
所述系统还包括第一目标精度确定模块，用于选取所述第一相机所属运动系统的最大的所述运动误差，得到所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述第二图像获取模块还用于利用每次归位后的第一相机和第二相机在同一运动周期中拍摄标定样板，得到多个图像组，其中每个所述图像组包括第二图像以及对应运动周期的第三图像；
所述第一距离确定模块还用于利用每个所述图像组确定多个所述第一距离；
所述第二精度确定模块还用于计算每个所述第一距离与第二距离的差值，得到所述运动系统的多个运动误差；
所述系统还包括第二目标精度确定模块，用于选取所述组合相机的最大的所述运动误差，得到所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一精确判定模块，用于判断所述第一相机的目标重复性精度是否小于第一预定值，若所述第一相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第一预定值，则判定所述第一相机的目标重复性精度满足第一预设条件；
第二精确判定模块，用于判断所述组合相机的目标重复性精度是否小于第二预定值，若所述组合相机所属运动系统的目标重复性精度小于所述第二预定值，则判定所述组合相机的目标重复性精度是满足第二预设条件。
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