CN110009698B - 一种双目视觉系统智能标定装置及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双目视觉系统智能标定装置及标定方法，系统由检测背景板、移动平台、双目视觉系统、控制系统和智能标定系统组成。检测背景墙由带孔背板、挂钩和检测板组成。挂钩安装在背板孔中，以满足不同摄像头对检测板的大小、颜色、位置和材料的需求。移动平台包括安装支架、齿轮齿条移动平台机构和转动云台，双目视觉系统安装在移动平台的转动云台上。通过控制系统给移动平台的电机发送控制指令，以控制云台通过齿轮齿条在支架上前后移动，结合智能标定系统标定、调整双目摄像头的融合图像。通过上述方式，本发明能够实现双目视觉系统智能的图像标定。
Description
技术领域：
本发明涉及一种双目视觉系统智能标定装置及标定方法。
背景技术：
随着现代计算机视觉技术的发展，双目视觉系统可以实现立体图像获取，以实现3D测量与分析，因此双目系统的标定是双目视觉系统测量准确性的一个重要保证。双目视觉标定最主要的目的是要得求出每个摄像机的相机内参数矩阵K和畸变系数矩阵D，左右两个摄像机的相对位置关系（即右摄像头相对于左摄像头的平移向量 t和旋转矩阵R）等信息。现有双目视觉系统主要通过棋盘式、圆盘等特定图片等预设图像进行摄像机标定，但是在实际的双目视觉系统标定中，由于摄像机的分辨率、视场角等问题，采用预先设定式图像标定方式无法满足不同摄像头参数的需求。
另一方面，随着现代传感技术的发展，双目视觉系统除了可见光摄像头之外，为了获取被测对象的特征参数，会采用红外热阵列来获取被测对象的温度图像，因此如何实现可见光和红外图像之间的匹配对于异源图像之间的匹配是保证双目视觉系统的测量准确性的一个重要前提。
针对上述问题，本发明提出一种双目视觉系统智能标定装置与方法，通过可调式检测背景墙适应不同摄像机参数的检测需求，通过移动式检测线和转动云台实现不同距离和角度的标定，通过更换检测板表面材料、大小和形状以及调节检测板表面温度实现红外摄像头检测参数的调整和标定。
发明内容：
基于上述对双目视觉系统智能标定的需求，本发明涉及一种双目视觉系统智能标定装置及标定方法，该装置由检测背景板、移动平台、双目视觉系统、控制系统和智能标定系统组成。检测背景墙由带孔背板、挂钩和检测板组成。挂钩安装在背板孔中，以满足不同摄像头对检测板的大小、颜色、位置和材料的需求。检测板由发热板、检测面板和温度传感器组成，通过发热板对检测面板进行加热，控制系统通过温度传感器控制发热板电流，以调节检测面板的温度达到设定值。
本发明所采用的技术方案有：一种双目视觉系统智能标定装置，包括智能标定系统和设有双目摄像头的双目视觉系统，所述标定装置还包括安装支架、移动平台、转动云台、控制系统、检测背景板和检测板，所述检测背景板设于安装支架一侧，移动平台滑动连接在安装支架上，且移动平台的移动方向与检测背景板相垂直，转动云台固定于移动平台上，控制系统固定于安装支架上，控制系统用于控制移动平台在安装支架的滑动以及转动云台的转动，双目视觉系统和智能标定系统均安装于转动云台的自由端，若干块检测板固定于检测背景板上，且每块检测板均对应与控制系统相连，控制系统对应控制每块检测板的加热温度；双目视觉系统中的双目摄像头采集检测背景板上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差，对双目视觉系统中的两个摄像头进行位置的偏差调节，实现双目视觉系统的标定。
进一步地，所述双目摄像头由两个可见光摄像头组成，或者由1个可见光摄像头和1个红外热成像摄像头组成，或者由2个红外热成像摄像头组成。
进一步地，所述安装支架上设有滑轨和齿条，移动平台上设有滑块和齿轮，移动平台通过滑块滑动连接在滑轨上，且齿轮与齿条相互啮合，移动平台电机固定于移动平台上，且移动平台电机的输出轴与齿轮固定连接，移动平台电机与控制系统相连，控制系统控制移动平台电机转动。
进一步地，所述检测板包括发热板、检测面板和温度传感器，发热板和温度传感器均固定于检测面板上，发热板对检测面板进行加热，控制系统通过温度传感器控制发热板的电流，以调节检测面板的温度达到设定值。
进一步地，所述检测背景板上设有若干挂钩，检测板挂设于挂钩上。
一种双目视觉系统智能标定装置的标定方法，包括如下步骤：
步骤一：根据双目视觉系统中双目摄像头的分辨率和视场角选择检测板的尺寸、检测板的布置位置和布置间隔；
步骤二：控制系统设定检测板表面温度值，并通过控制调节发热板温度对检测板进行加热；
步骤三：设定双目视觉系统中双目摄像头与检测背景板之间的测量距离，并调节移动平台在安装支架上的位置，使得双目摄像头达到所述测量距离；
步骤四：双目摄像头采集检测背景板上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并获取两幅图像中检测板的位置图像中心点位置；
步骤五：智能标定系统根据所采集的两幅可见光图像中检测板的位置图像中心点位置，利用智能算法获取两幅图像之间的偏差；
步骤六：调节移动平台的位置和转动云台的云台角度，重复步骤四、五，计算两幅图像之间的偏差；
步骤七：根据所述双目摄像头中两个摄像头与检测板距离所获取的两幅图像之间的偏差，通过智能算法计算出双目视觉系统的图像偏差，并将偏差发送给双目视觉调整系统实现标定。
本发明具有如下有益效果：
本发明针对不同技术参数摄像头，通过调节检测背景墙的检测板参数、检测线距离和圆台转动实现双目视觉系统的标定，以满足不同类型双目视觉系统的标定的需求，对双目摄像头的融合图像进行自动校准并提供检测依据。
附图说明：
图1是本发明的检测背景板结构示意图；
图2是本发明的检测线体及检测背景板布局示意图。
附图2中各部件的标记如下：1、安装支架；2、移动平台电机；3、移动平台；4、转动云台；5、齿轮；6、齿条；7、控制系统；8、检测背景板。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2，本发明一种双目视觉系统智能标定装置，包括安装支架1、移动平台3、转动云台4、控制系统7、检测背景板8、检测板、智能标定系统和设有双目摄像头的双目视觉系统。
检测背景板8设于安装支架1一侧，移动平台3滑动连接在安装支架1上，且移动平台3的移动方向与检测背景板8相垂直，转动云台4固定于移动平台3上，控制系统7固定于安装支架1上，控制系统7用于控制移动平台3在安装支架1的滑动以及转动云台4的转动，双目视觉系统和智能标定系统均安装于转动云台4的自由端，若干块检测板固定于检测背景板8上，且每块检测板均对应与控制系统7相连，控制系统7对应控制每块检测板的加热温度。
双目视觉系统中的双目摄像头采集检测背景板8上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差，对双目摄像头中两个摄像头进行进行位置的偏差调节，并实现双目视觉系统的标定。
本发明中的双目摄像头由两个可见光摄像头组成，或者由1个可见光摄像头和1个红外热成像摄像头组成，或者由2个红外热成像摄像头组成。
为便于将移动平台3滑动连接在安装支架1上，在安装支架1上设有滑轨和齿条6，移动平台3上设有滑块和齿轮5，移动平台3通过滑块滑动连接在滑轨上，且齿轮5与齿条6相互啮合，移动平台电机2固定于移动平台3上，且移动平台电机2的输出轴与齿轮5固定连接，移动平台电机2与控制系统7相连，控制系统7控制移动平台电机2转动。
检测板包括发热板、检测面板和温度传感器，发热板和温度传感器均固定于检测面板上，发热板对检测面板进行加热，控制系统7通过温度传感器控制发热板的电流，以调节检测面板的温度达到设定值。
检测背景板8为孔板结构，在检测背景板8上设有若干挂钩，检测板挂设于挂钩上。挂钩安装在检测背景板8的孔中。
本发明标定装置的标定方法，包括如下步骤：
步骤一：根据双目视觉系统中双目摄像头的分辨率和视场角选择检测板的尺寸、检测板的布置位置和布置间隔；
步骤二：控制系统7设定检测板表面温度值，并通过控制调节发热板温度对检测板进行加热；
步骤三：设定双目视觉系统中双目摄像头与检测背景板8之间的测量距离，并调节移动平台3在安装支架1上的位置，使得双目摄像头达到所述测量距离；
步骤四：双目摄像头采集检测背景板8上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并获取两幅图像中检测板的位置图像中心点位置；
步骤五：智能标定系统根据所采集的两幅可见光图像中检测板的位置图像中心点位置，利用智能算法获取两幅图像之间的偏差；
步骤六：调节移动平台3的位置和转动云台4的云台角度，重复步骤四、五，计算两幅图像之间的偏差；
步骤七：根据双目视觉系统的双目摄像头中两个摄像头与检测板距离所获取的两幅图像之间的偏差，通过智能算法计算出双目视觉系统的图像偏差，并将偏差发送给双目视觉调整系统实现标定。
以下通过三个实施例对本发明标定方法进行进一步说明。
实施例1：
在本实施例中，校准由2个可见光摄像头组成的双目摄像头。具体摄像头型号为OPT-C0620-2M可见光摄像头，焦距为6mm，视场角分别为41°和31.4°，分别率为200万像素。根据摄像头技术参数，以3m处摄像头检测画面全覆盖选择背景板，尺寸分别为6cm x 8cm检测板为发黑铝板，尺寸为2.24m x 1.68m背景板，移动平台3采用PLC控制，通过在检测支架上距离检测背景板8距离3m、5m和8m、10m处分别安装行程开关定位。
将双目摄像头安装固定在转动云台4上，控制系统7调节移动平台3至3m位置，摄像头分别获取两幅可见光图像，智能标定系统根据所采集的两幅图片进行图像增强、图像二值化和检测板轮廓提取等处理，根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差。然后控制系统7控制移动平台3到5m、8m和10m位置，分别重复上述图像采集、分析和偏差量。双目视觉系统根据不同距离的偏差对双目系统中的两幅图像进行位置调节，实现对双目视觉系统的自动标定。
实施例2：
在本实施例中，校准由1个可见光摄像头和1个红外热成像摄像头组成的双目摄像头。具体可见光摄像头型号为OPT-C0620-2M可见光摄像头，焦距为6mm，视场角分别为41°和31.4°，分辨率率为200万像素。红外摄像头为采用FLIR Lepton模组，芯片分辨率160×120，视场角为57°，根据摄像头技术参数，以3m处摄像头检测画面全覆盖选择背景板，尺寸分别为6cm x 8cm检测板为发黑铝板，尺寸为3.25m x 3.25m背景板，设定检测板加热温度为100℃，；移动平台3采用PLC控制，通过在检测支架上距离检测背景板8距离3m、5m和8m、10m处分别安装行程开关定位。
将双目摄像头安装固定在转动云台4上，控制系统7调节移动平台3至3m位置，摄像头分别获取可见光图像和红外图像，智能标定系统根据所采集的可见光图像和红外图像进行图像增强、图像二值化和检测板轮廓提取等处理，根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差。然后控制系统7控制移动平台3到5m、8m和10m位置，分别重复上述图像采集、分析和偏差量。双目视觉系统根据不同距离的偏差对双目系统中的两幅图像进行位置调节，实现对双目视觉系统的自动标定。
实施例3：
在本实施例中，校准由2个红外热成像摄像头组成的双目摄像头。具体红外摄像头为采用FLIR Lepton模组，芯片分辨率160×120，视场角为57°，根据摄像头技术参数，以3m处摄像头检测画面全覆盖选择背景板，尺寸分别为6cm x 8cm检测板为发黑铝板，尺寸为3.25m x 3.25m背景板，设定检测板加热温度为100℃，；移动平台3采用PLC控制，通过在检测支架上距离检测背景板8距离3m、5m和8m、10m处分别安装行程开关定位。
将双目摄像头安装固定在转动云台4上，控制系统7调节移动平台3至3m位置，摄像头分别获取可见光图像和红外图像，智能标定系统根据所采集的2幅红外图像进行图像增强、图像二值化和检测板轮廓提取等处理，根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差。然后控制系统7控制移动平台3到5m、8m和10m位置，分别重复上述图像采集、分析和偏差量。双目视觉系统根据不同距离的偏差对双目系统中的两幅图像进行位置调节，实现对双目视觉系统的自动标定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种双目视觉系统智能标定装置，包括智能标定系统和设有双目摄像头的双目视觉系统，其特征在于：所述标定装置还包括安装支架（1）、移动平台（3）、转动云台（4）、控制系统（7）、检测背景板（8）和检测板，所述检测背景板（8）设于安装支架（1）一侧，移动平台（3）滑动连接在安装支架（1）上，且移动平台（3）的移动方向与检测背景板（8）相垂直，转动云台（4）固定于移动平台（3）上，控制系统（7）固定于安装支架（1）上，控制系统（7）用于控制移动平台（3）在安装支架（1）的滑动以及转动云台（4）的转动，双目视觉系统和智能标定系统均安装于转动云台（4）的自由端，若干块检测板固定于检测背景板（8）上，且每块检测板均对应与控制系统（7）相连，控制系统（7）对应控制每块检测板的加热温度；双目视觉系统中的双目摄像头采集检测背景板（8）上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并根据所提取的检测板轮廓计算出检测板位置偏差，对所述双目摄像头中的两个摄像头进行位置的偏差调节，实现双目视觉系统的标定；还包括如下步骤：
步骤一：根据双目视觉系统中双目摄像头的分辨率和视场角选择检测板的尺寸、检测板的布置位置和布置间隔；
步骤二：控制系统（7）设定检测板表面温度值，并通过控制调节发热板温度对检测板进行加热；
步骤三：设定双目视觉系统中双目摄像头与检测背景板（8）之间的测量距离，并调节移动平台（3）在安装支架（1）上的位置，使得双目摄像头达到所述测量距离；
步骤四：双目摄像头采集检测背景板（8）上任意两块检测板的图像信息，智能标定系统根据双目视觉系统所采集的两幅图像进行图像增强、二值化处理和检测板轮廓提取，并获取两幅图像中检测板的位置图像中心点位置；
步骤五：智能标定系统根据所采集的两幅可见光图像中检测板的位置图像中心点位置，利用智能算法获取两幅图像之间的偏差；
步骤六：调节移动平台（3）的位置和转动云台（4）的云台角度，重复步骤四、五，计算两幅图像之间的偏差；
步骤七：根据所述双目摄像头中两个摄像头与检测板距离所获取的两幅图像之间的偏差，通过智能算法计算出双目视觉系统的图像偏差，并将偏差发送给双目视觉调整系统实现标定。
2.如权利要求1所述的双目视觉系统智能标定装置，其特征在于：所述双目摄像头由两个可见光摄像头组成，或者由1个可见光摄像头和1个红外热成像摄像头组成，或者由2个红外热成像摄像头组成。
3.如权利要求1所述的双目视觉系统智能标定装置，其特征在于： 所述安装支架（1）上设有滑轨和齿条（6），移动平台（3）上设有滑块和齿轮（5），移动平台（3）通过滑块滑动连接在滑轨上，且齿轮（5）与齿条（6）相互啮合，移动平台电机（2）固定于移动平台（3）上，且移动平台电机（2）的输出轴与齿轮（5）固定连接，移动平台电机（2）与控制系统（7）相连，控制系统（7）控制移动平台电机（2）转动。
4.如权利要求1所述的双目视觉系统智能标定装置，其特征在于： 所述检测板包括发热板、检测面板和温度传感器，发热板和温度传感器均固定于检测面板上，发热板对检测面板进行加热，控制系统（7）通过温度传感器控制发热板的电流，以调节检测面板的温度达到设定值。
5.如权利要求1所述的双目视觉系统智能标定装置，其特征在于：所述检测背景板（8）上设有若干挂钩，检测板挂设于挂钩上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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