CN112215901A - 一种用于水下标定的多功能标定板装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于水下标定的多功能标定板装置，包括支架系统、标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统，所述支架系统支撑了标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统；所述支架系统包括底盘、球座、球体、单双目尺柱和单双目方动杆；所述标定板系统包括标定板、标定板防水外壳和压条；所述单双目相机系统包括单双目相机、相机夹板和相机防水外壳；所述实时测量系统包括卷尺套筒、卷尺和带钩软夹板。本发明实现了标定板系统与实时测量系统共存，实现了在拍摄标定图片的同时可以进行测距实验图片的获取，达到了一图多用的效果；实现了标定板在‑60°‑60°的倾角下进行全方位旋转活动，满足了标定过程中需要多张不同姿态图片的要求。

Description

一种用于水下标定的多功能标定板装置

技术领域

本发明涉及一种多功能标定板装置，尤其涉及一种用于水下标定的多功能标定板装置，属于水下单双目相机标定技术领域。

背景技术

水下环境的复杂性及工作难度制约了人类在水下的自由活动，决定了利用水下探测设备进行探索的方式，在水下依靠光学探测即相机成像是重要的一种研究水下环境的方法。在使用相机工作前需要对相机进行标定，使相机的二维画面与三维场景建立联系，无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，标定结果的好坏直接决定了视觉系统的系统精度，在外部环境没有发生变换的情况下，一次标定的结果可以持续性使用，因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。

在影响摄像头定标结果的准确性和稳定性的因素中，标定板所在平面与成像平面之间的夹角和标定时拍摄的图片数目占据了很大比重，标定图片过少容易导致标定参数的不准确，因此标定所用图片有姿态(包括角度、距离)多样、数量众多(大于20张最佳)的要求。传统的人工手段，需要每换一次姿态就得重新调节，而且还不能准确测量相机在水下的位置，造成了在拍摄标定图片时操作十分繁琐，而且标定图片利用率十分低，常常只能用于进行标定。

发明内容

本发明的目的在于解决传统人工获取标定图片的繁琐以及标定图片用途单一问题而提供一种用于水下标定的多功能标定板装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于水下标定的多功能标定板装置，包括支架系统、标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统，所述支架系统支撑了标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统；

所述支架系统包括底盘、球座、球体、单双目尺柱和单双目方动杆；所述底盘是三点触地式结构，底盘上有圆柱体柱和中空圆柱体柱，球座为上端开口为球形凹槽，下端为实心圆柱体结构的圆柱体式结构，球体为上端平整的带圆柱凹槽的球体结构，单双目尺柱为内部中空的方形杆结构，单双目方动杆为自带外接孔的杆状结构，球座底部圆柱体柱与底盘的中空圆柱体嵌套连接，单双目尺柱与底盘上的圆柱体柱嵌套连接，并用螺丝进行固定，球座与单双目尺柱分别嵌套固定于底盘的两端，球体平整端与标定板系统相连接，球体端与球座嵌套相连，单双目方动杆通过后端方形套筒结构在单双目尺柱上进行自由调节，末端用螺丝辅助固定，将单双目方动杆固定于单双目尺柱的任意位置；

所述标定板系统包括标定板、标定板防水外壳和压条；所述标定板防水外壳为与标定板相配套的槽形结构，标定板嵌套在标定板防水外壳中，外部用压条进行封装，并且用防水胶在不影响标定板的正常使用下进行灌胶处理；

所述单双目相机系统包括单双目相机、相机夹板和相机防水外壳；所述相机防水外壳为与相机相互匹配的侧端带凹槽圈的全封闭中空结构，相机夹板为一端开口的口字形夹板结构；

所述实时测量系统包括卷尺套筒、卷尺和带钩软夹板；所述卷尺套筒为中空的外壳式结构，嵌套在单双目尺柱上，带钩软夹板为下端带钩的可以进行松紧调节的带弧软垫夹板结构，所述卷尺嵌套在卷尺套筒中，并且将卷尺头伸出，穿过带钩软夹板，固定，卷尺与单双目尺柱保持相互平行。

本发明还包括这样一些特征：

1.所述支架系统与标定板系统通过球体与压条相互连接，球体焊接在压条中心处；

2.所述单双目相机系统与支架系统通过相机夹板单双目方动杆嵌套连接；

3.所述实时测量系统与单双目相机系统通过带钩软夹板与外接孔钩连，当单双目相机有变化时，卷尺进行上下移动，反之亦然。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种用于水下标定的多功能标定装置引入了实时测量系统，实现了标定板系统与实时测量系统共存。通过实时测量系统不仅可以实时测量当前相机在水下的相对位置，而且可以对相机水下位置进行调节，即在同一姿态下可以获得相机与标定板不同距离的图片，使得在获得标定图片时更加方便、快捷、有效，极大程度地降低人为标定的繁琐程度；实现了硬件结构的创新设计，利用球座、球体、卷尺这些较为低廉的结构完美实现了多功能标定装置的功能，在拍摄标定图片的同时可以进行测距实验图片的获取，避免了测距时需要重新拍摄图片的尴尬，达到了一图多用的效果；实现了标定板在-60°-60°的倾角下进行全方位旋转活动，满足了标定过程中需要多张不同姿态图片的要求。

本发明可以调节标定板平面与相机成像平面位置关系的多功能标定板装置，不仅可以极大程度地降低人为标定的繁琐程度，更快、更完美地匹配标定的要求，而且可以实时改变、测量相机在水下位置，拍摄所得图片还可以作为测距时所用，避免了测距时需要重新拍摄图片的不便，达到了一图多用的效果，为后续的图像处理提供了良好的环境。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明带钩软夹板的局部示意图；

图5是本发明底盘的局部示意图；

图6是本发明单双目方动杆的局部示意图；

图7是本发明压条的局部示意图；

图8是本发明的实施例的流程示意图。

其中：1-底盘，2-球座，3-球体，4-标定板防水外壳，5-标定板，6-相机夹板，7-单双目相机，8-单双目方动杆，9-外接孔，10-单双目尺柱，11-卷尺套筒，12-卷尺，13-圆柱体柱，14-中空圆柱体柱，15-球座圆柱体柱，16-带钩软夹板，17-压条。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1为用于水下标定的多功能标定装置的整体结构示意图，图2为用于水下标定的多功能标定装置的俯视图，图3为用于水下标定的多功能标定装置的主视图。本发明提出了一种用于水下标定的多功能标定装置，包括支架系统，标定板系统，单双目相机系统，实时测量系统。

支架系统包括底盘1、球座2、球体3、单双目尺柱10、单双目方动杆8；

标定板系统包括标定板5、标定板防水外壳4、压条17；

单双目相机系统包括单双目相机7、相机夹板6和相机防水外壳；

实时测量系统包括卷尺套筒11、卷尺12、带钩软夹板16；

作为一种较佳的实施例，底盘1是三点触地式结构，保证了结构的稳定性，其上有圆柱体柱13和中空圆柱体柱14，球座2为上端开口为球形凹槽，下端为实心圆柱体结构的圆柱体式结构，球体3为上端平整的带圆柱凹槽的球体结构，单双目尺柱10为内部中空的方形杆结构，单双目方动杆8为自带外接孔9的杆状结构，前端为侧方带凹槽的中空结构，后端为方形套筒结构。

作为一种较佳的实施例，球座2底部圆柱体柱15与底盘1的中空圆柱体14嵌套连接.单双目尺柱10与底盘1上的圆柱体柱13嵌套连接，并用螺丝进行固定。球座2与单双目尺柱10分别嵌套固定于底盘1的两端，球体3平整端与标定板系统相连接，球体端与球座2嵌套相连，而且可以进行调节，保证球体不松动。单双目方动杆通过后端方形套筒结构可以在单双目尺柱上进行自由调节，末端用螺丝辅助固定，可以将单双目方动杆固定于单双目尺柱的任意位置。

作为一种较佳的实施例，标定板防水外壳4为与标定板相配套的槽形结构，压条17为日字形外边框结构。标定板5嵌套在标定板防水外壳中，外部用压条17进行封装，并且用防水胶在不影响标定板的正常使用下进行灌胶处理。

作为一种较佳的实施例，相机防水外壳为与相机相互匹配的侧端带凹槽圈的全封闭中空结构，相机夹板6为一端开口的口字形夹板结构，上端带有方形孔且侧边开孔。单双目相机嵌套在相机防水外壳中，通过相机防水外壳侧边凹槽与相机夹板6相互连接。

作为一种较佳的实施例，卷尺套筒11为中空的外壳式结构，嵌套在单双目尺柱上，带钩软夹板16为下端带钩的可以进行松紧调节的带弧软垫夹板结构。卷尺12嵌套在卷尺套筒11中，并且将卷尺头伸出，穿过带钩软夹板16，固定。卷尺与单双目尺柱保持相互平行。

作为一种较佳的实施例，支架系统与标定板系统通过球体3与压条17相互连接，球体3焊接在压条中心处；单双目相机系统与支架系统通过相机夹板6单双目方动杆8嵌套连接；实时测量系统与单双目相机系统通过带钩软夹板16与外接孔9钩连。

图8为本发明实施例的流程示意图。本发明的具体实施步骤如下：

步骤一：调整标定板的角度，使相机成像平面与标定板平面处于平行状态。

步骤二：将标定板装置置于水中，开始进行图片拍摄。

步骤三：通过提拉卷尺来改变相机在水下的位置即相机成像平面与标定板平面之间的距离，记录当前卷尺数据。

步骤四：保持标定板平面与成像平面之间的夹角不变，调节标定板平面与相机成像平面之间的距离，进行n次数据测量。

步骤五：保存、记录拍摄所得图片，将标定板装置提出水面，改变标定板平面与相机成像平面之间的夹角，按照左上、左、左下、右上、右、右下、上、下的顺序依次调整标定板姿态，重复步骤二-步骤四获取标定图片。

步骤六：分类整理拍摄所得图片，进行相机标定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内的改动均应包含在本发明的宝华范围之内。

综上所述：一种用于水下标定的多功能标定板装置，主要由支架系统、标定板系统、单双目相机系统、实时测量系统组成，支架系统包括底盘、球座、球体、单双目尺柱、单双目方动杆；标定板系统包括标定板、防水外壳、压条；单双目相机系统包括单双目相机，相机夹板；深度测量系统包括卷尺套筒、卷尺、带钩软夹板。通过多系统间的相互联系，保证标定板在倾角为-60°-60°的情况下进行全方位的旋转，可以极大程度地降低人为标定的繁琐程度，更快、更完美地匹配标定过程中需要多张不同姿态图片的要求，而且可以实时改变、测量相机在水下位置，拍摄所得图片还可以作为测距时所用，达到了一图多用的效果。

Claims (4)

1.一种用于水下标定的多功能标定板装置，其特征是，包括支架系统、标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统，所述支架系统支撑了标定板系统、单双目相机系统和实时测量系统；

所述支架系统包括底盘、球座、球体、单双目尺柱和单双目方动杆；所述底盘是三点触地式结构，底盘上有圆柱体柱和中空圆柱体柱，球座为上端开口为球形凹槽，下端为实心圆柱体结构的圆柱体式结构，球体为上端平整的带圆柱凹槽的球体结构，单双目尺柱为内部中空的方形杆结构，单双目方动杆为自带外接孔的杆状结构，球座底部圆柱体柱与底盘的中空圆柱体嵌套连接，单双目尺柱与底盘上的圆柱体柱嵌套连接，并用螺丝进行固定，球座与单双目尺柱分别嵌套固定于底盘的两端，球体平整端与标定板系统相连接，球体端与球座嵌套相连，单双目方动杆通过后端方形套筒结构在单双目尺柱上进行自由调节，末端用螺丝辅助固定，将单双目方动杆固定于单双目尺柱的任意位置；

所述标定板系统包括标定板、标定板防水外壳和压条；所述标定板防水外壳为与标定板相配套的槽形结构，标定板嵌套在标定板防水外壳中，外部用压条进行封装，并且用防水胶在不影响标定板的正常使用下进行灌胶处理；

所述单双目相机系统包括单双目相机、相机夹板和相机防水外壳；所述相机防水外壳为与相机相互匹配的侧端带凹槽圈的全封闭中空结构，相机夹板为一端开口的口字形夹板结构；

所述实时测量系统包括卷尺套筒、卷尺和带钩软夹板；所述卷尺套筒为中空的外壳式结构，嵌套在单双目尺柱上，带钩软夹板为下端带钩的可以进行松紧调节的带弧软垫夹板结构，所述卷尺嵌套在卷尺套筒中，并且将卷尺头伸出，穿过带钩软夹板，固定，卷尺与单双目尺柱保持相互平行。

2.根据权利要求1所述的用于水下标定的多功能标定板装置，其特征是，所述支架系统与标定板系统通过球体与压条相互连接，球体焊接在压条中心处。

3.根据权利要求1所述的用于水下标定的多功能标定板装置，其特征是，所述单双目相机系统与支架系统通过相机夹板单双目方动杆嵌套连接。

4.根据权利要求1所述的用于水下标定的多功能标定板装置，其特征是，所述实时测量系统与单双目相机系统通过带钩软夹板与外接孔钩连，当单双目相机有变化时，卷尺进行上下移动，反之亦然。

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