CN111340892A - 一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法 - Google Patents

一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法 Download PDF

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Abstract

一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，包括如下步骤：步骤一：将相机1视野中的Mark移动至相机2视野中，获取Mark从相机1到相机2的移动量；步骤二：通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标；步骤三：计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标；步骤四：计算相机2视野中的Mark坐标，以及误差补偿差值，来修正通过标定计算出的相机2视野中的Mark坐标。本发明利用相机单点映射技术，可将两个相机中，每个相机标定出的误差统一起来，从而减小MARK连线角度计算误差，并提高了产品定位精度，减少了产品在安装平台上对位误差。克服了现有技术，存在相机标定有误差，且每个相机标定出误差不统一，会对相机定位造成影响的弊端。

Description

一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法
技术领域
本发明涉及双相机定位计算误差消除方法领域，特别一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法。
背景技术
现在很多电子产品的生产线上往往会使用双相机，例如：手机屏幕LCD生产线、平板电脑屏幕生产线等，这些生产线将相机用于定位产品在安装平台上的位置，以利于产品的安装；因此实际情况下，每个相机(CCD相机)和平台的位置关系都需要进行标定，这样，相机的位置标定以后，生产设备的控制软件就可以根据标定位置的坐标来控制安装平台移动的位置，通过相机拍照来确定产品的位置和姿态，实际情况下，受到现有标定技术的限制影响，每个相机的标定都会有误差，且每个相机标定出的误差不统一，因此会对相机的定位造成影响。
现有技术中，标定误差的具体原因如下，如图1所示，传统的坐标标定算法，在标定驱动产品运动的安装平台旋转轴时，往往会旋转得到3个点或者更多的点来拟合一个圆、计算旋转轴旋转中心离相机的距离，并以此标定结果来计算相机拍摄到的物体在平台坐标系的坐标，这样，当相机的视野较小、平台旋转中心离相机较远，标定平台旋转轴时，旋转轴只能转动较小的角度，转的角度大时旋转轴承载的物体会移出相机视野。图1中相机2的视野经过放大可以看出旋转轴经过旋转、在视野范围内呈现的三个Mark(标记)点，图2中，这三个Mark点是标定过程中用于计算旋转中心，但由于视野过小，旋转的角度过小，比如每个点相差0.2度，那么这三个Mark点在圆上很接近一条直线，因此拟合出来的圆心将会有误差，同理相机1在视野过小、旋转角度过小的情况下也存在这个问题；假定相机1标定出的圆心坐标X方向和Y方向的误差分别是ΔX1、ΔY1，相机2标定出的圆心坐标X方向和Y方向的误差分别是ΔX2、ΔY2。图3中所示，相机1拍到的Mark是相机1下的黑色靶标，其真实坐标是(x1,y1),由于存在标定误差则实际计算出的坐标是(x1＇,y1＇)，如图3中相机1下的虚线靶标。相机2拍到的Mark是相机2下的黑色靶标，其真实坐标是(x2,y2)，由于存在标定误差则实际计算出的坐标是(x2＇,y2＇)，如图3中相机2下的虚线靶标。如图3所示，那么相机1的Mark(标记)与相机2的Mark的连线，真实的线是Line0，而由于相机标定的误差，则实际计算出的两个Mark连线是Line1，因此Line0和Line1存在一定角度误差。
发明内容
为了克服现有技术中，在对电子产品的生产线上双相机进行坐标标定中，存在相机的标定有误差，且每个相机标定出的误差不统一，会对相机定位造成影响的弊端，本发明提供了利用相机单点映射技术，可将两个相机中，每个相机标定出的误差统一起来，从而减小MARK连线角度计算误差，并提高了产品定位精度，减少了产品在安装平台上对位误差的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：通过驱动产品运动的平台将相机1视野中的Mark移动至相机2视野中，其中，假定相机1中的Mark坐标(已知)为(m1x,m1y)，假定相机1的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系(已知)为f1(x,y)，驱动产品运动的平台应用软件能获取Mark从相机1到相机2的移动量已知，该移动量为(Dx,Dy)；步骤二：其中，假定相机2的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系(已知)为f2(x,y)，假定相机1中的Mark坐标(已知)为(m2x,m2y)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标(x2,y2)＝f2(m2x,m2y)；步骤三：利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量；步骤四：利用单点映射公式，计算相机2视野中的Mark坐标，以及误差补偿差值，来修正通过标定计算出的相机2视野中的Mark坐标，能保证两个相机的误差统一，这样计算出的两个Mark连线角度更为准确，以此达到修正两点连线角度计算结果的目的。
进一步地，所述步骤一中，设定平台此时的坐标为(X0，Y0，Q0)，首先利用相机1拍摄相机1下面的Mark，由标定结果计算出相机1下面的Mark坐标P1为(x1,y1)，假定相机1中的Mark坐标为(m1x,m1y)，假定相机1的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f1(x,y)，则P1＝(x1,y1)＝f1(m1x,m1y).
进一步地，所述步骤二中，假定相机2的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f2(x,y)，假定相机1中的Mark移动到相机2下的像素坐标为(m2x,m2y)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标(x2,y2)＝f2(m2x,m2y),设定平台此时的坐标为(X1，Y1，Q1)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标，由标定计算出的坐标为P2＝(x2,y2)＝f2(m2x,m2y)。
进一步地，所述步骤三中，利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标为P11，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量,即P11＝P1+(X1,Y1)-(X0,Y0)＝(x1,y1)+(X1,Y1)-(X0,Y0)＝f1(m1x,m1y)+(X1,Y1)-(X0,Y0).
进一步地，所述步骤四中，计算相机2视野中的Mark坐标,利用单点映射公式计算如下，(x22,y22)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)，(x2,y2)代表相机2视野中的Mark坐标；计算误差补偿差值公式如下，(dx,dy)＝(x22,y22)－(x2,y2)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)－(x2,y2)，(dx,dy)代表误差补偿差值。
进一步地，所述步骤四中，实际生产拍照过程中，每次计算相机2的Mark坐标时，先用标定结果计算Mark坐标为(x,y)，再用误差补偿值修正该坐标，即该Mark坐标＝(x,y)－(dx,dy)。
本发明有益效果是：本发明针对相机1和相机2标定的结果存在不同的误差入手，采用单点映射的方式，将相机1中的Mark移动到相机2中进行拍照计算出Mark在相机2中的坐标，然后用相机2的标定结果也计算以此该Mark坐标；由单点映射的方式计算出的坐标与标定结果计算出的Mark坐标的差值即为误差补偿差值，相机2每次拍到的Mark点都使用该误差补偿差值即可纠正相机2由标定结果计算出的坐标，这样相机2的标定误差和相机1的标定误差就能统一，使得相机1的Mark和相机2的Mark连线角度更加准确。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
图1是本发明相机拍摄视野与旋转平台的位置关系图。
图2是本发明相机视野放大图。
图3是本发明相机视野内靶标示意图。
图4是本发明经修正后两点连线示意图。
具体实施方式
图1、2、3、4中所示，一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，包括如下步骤：步骤一：通过驱动产品运动的平台将相机1视野中的Mark移动至相机2视野中，其中，相机1中的Mark坐标已知，驱动产品运动的平台应用软件能获取Mark从相机1到相机2的移动量；步骤一中，设定平台此时的坐标为(X0，Y0，Q0)，首先利用相机1拍摄相机1下面的Mark，由标定结果计算出相机1下面的Mark坐标P1为(x1,y1)，假定相机1中的Mark坐标为(m1x,m1y)，假定相机1的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系(已知)为f1(x,y)，则P1＝(x1,y1)＝f1(m1x,m1y).步骤二：通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标P2＝(x2,y2)，假定相机2的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f2(x,y)，假定相机1中的Mark移动到相机2下的像素坐标为(m2x,m2y)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标(x2,y2)＝f2(m2x,m2y)；步骤二中，设定平台此时的坐标为(X1，Y1，Q1)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标，由标定计算出的坐标P2为(x2,y2)。步骤三：利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量；步骤三中，利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量即P11＝P1+(X1,Y1)-(X0,Y0)＝(x1,y1)+(X1,Y1)-(X0,Y0)＝f1(m1x,m1y)+(X1,Y1)-(X0,Y0).步骤四：利用单点映射公式，计算相机2视野中的Mark坐标，以及误差补偿差值，来修正通过标定计算出的相机2视野中的Mark坐标，能保证两个相机的误差统一，这样计算出的两个Mark连线角度更为准确，以此达到修正两点连线角度计算结果的目的(也就是两个Mark坐标之间的连线)；步骤四中，计算相机2视野中的Mark坐标,利用单点映射公式计算如下，(x22,y22)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)，(x2,y2)代表相机2视野中的Mark坐标；计算误差补偿差值公式如下，(dx,dy)＝(x22,y22)－(x2,y2)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)－(x2,y2)，(dx,dy)代表误差补偿差值；步骤四中，实际生产拍照过程中，每次计算相机2的Mark坐标时，先用标定结果计算Mark坐标为(x,y)，再用误差补偿值修正该坐标，即该Mark坐标＝(x,y)－(dx,dy)。内容中，X是横向坐标，Y是向上坐标，Q是垂直于xy轴的坐标。本发明的单点映射公式是最终计算出两个相机Mark坐标之间连线的计算公式。
图1、2、3、4中所示，本发明针对相机1和相机2标定的结果存在不同的误差入手，采用单点映射的方式，将相机1中的Mark移动到相机2中进行拍照计算出Mark在相机2中的坐标，然后用相机2的标定结果也计算以此该Mark坐标；由单点映射的方式计算出的坐标与有标定结果计算出的Mark坐标的差值即为误差补偿差值，相机2每次拍到的Mark点都使用该误差补偿差值即可纠正相机2由标定结果计算出的坐标，这样相机2的标定误差和相机1的标定误差就能统一，使得相机1的Mark和相机2的Mark连线角度更加准确，从而提高了产品定位精度，减少了产品对位误差。克服了现有技术中，在对电子产品的生产线上双相机进行坐标标定中，存在相机的标定有误差，且每个相机标定出的误差不统一，会对相机定位造成影响的弊端。本实施例中其中(m1x,m1y)为Mark在相机1下的像素坐标,简称P1；(m2x,m2y)为Mark在相机2下的像素坐标,简称P2；f1(x,y)为相机1的像素坐标到运动平台坐标的仿射变换关系函数；f2(x,y)为相机2的像素坐标到运动平台坐标的放射变换关系函数；(x1,y1)为Mark在相机1视野范围内时候的Mark在运动平台坐标系下的坐标，由f1(m1x,m1y)计算获得；(x2,y2)为Mark在相机2视野范围内时候的Mark在运动平台坐标系下的坐标，由f2(m2x,m2y)计算获得；(X0,Y0,Q0)为Mark在相机1视野范围内时，运动平台坐标当前的坐标；(X1,Y1,Q1)为Mark在相机2视野范围内时，运动平台坐标当前的坐标；(Dx,Dy)为Mark从相机1到移动到相机2过程中，运动平台移动的量，即(X1,Y1)-(X0,Y0)；(x22,y22)为由单点映射计算公式计算出的Mark在相机2范围内时候的Mark在运动平台坐标系下的坐标，简称P11；(dx,dy)代表计算出的误差补偿值。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：通过驱动产品运动的平台将相机1视野中的Mark移动至相机2视野中，其中，设定相机1中的Mark坐标为(m1x,m1y)，设定相机1的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f1(x,y)，驱动产品运动的平台应用软件能获取Mark从相机1到相机2的移动量已知，该移动量为(Dx,Dy)；步骤二：其中，设定相机2的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f2(x,y)，设定相机1中的Mark坐标为(m2x,m2y)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标(x2,y2)＝f2(m2x,m2y)；步骤三：利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量；步骤四：利用单点映射公式，计算相机2视野中的Mark坐标，以及误差补偿差值，来修正通过标定计算出的相机2视野中的Mark坐标，能保证两个相机的误差统一，这样计算出的两个Mark连线角度更为准确，以此达到修正两点连线角度计算结果的目的。
2.根据权利要求1所述的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于，步骤一中，设定平台此时的坐标为(X0，Y0，Q0)，首先利用相机1拍摄相机1下面的Mark，由标定结果计算出相机1下面的Mark坐标P1为(x1,y1)，设定相机1中的Mark坐标为(m1x,m1y)，设定相机1的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f1(x,y)，则P1＝(x1,y1)＝f1(m1x,m1y)。
3.根据权利要求1所述的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于，步骤二中，设定相机2的像素坐标系到平台坐标系的仿射变换关系为f2(x,y)，设定相机1中的Mark移动到相机2下的像素坐标为(m2x,m2y)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标(x2,y2)＝f2(m2x,m2y),设定平台此时的坐标为(X1，Y1，Q1)，通过标定的结果计算出相机1视野中的Mark在相机2视野内的坐标，由标定计算出的坐标为P2＝(x2,y2)＝f2(m2x,m2y)。
4.根据权利要求1所述的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于，步骤三中，利用单点映射公式，计算相机1视野中的Mark移动至相机2视野内的坐标为P11，Mark在相机2视野内的坐标等于Mark在相机1视野内的坐标加上该Mark从相机1视野移动至相机2视野的平台移动量,即P11＝P1+ (X1,Y1)-(X0,Y0)＝(x1,y1)+(X1,Y1)-(X0,Y0)＝f1(m1x,m1y)+(X1,Y1)-(X0,Y0)。
5.根据权利要求1所述的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于，步骤四中，计算相机2视野中的Mark坐标,利用单点映射公式计算如下，(x22,y22)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)，(x2,y2)代表相机2视野中的Mark坐标；计算误差补偿差值公式如下，(dx,dy)＝(x22,y22)－(x2,y2)＝(x1,y1)+(X1,Y1)－(X0,Y0)－(x2,y2)，(dx,dy)代表误差补偿差值。
6.根据权利要求1所述的一种双相机单点映射纠正平台计算误差的方法，其特征在于，步骤四中，实际生产拍照过程中，每次计算相机2的Mark坐标时，先用标定结果计算Mark坐标为(x,y)，再用误差补偿值修正该坐标，即该Mark坐标＝(x,y)－(dx,dy)。
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