CN113048865B - 层析测量角度校准块 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提出了一种层析测量角度校准块，属于层析测量领域，利用垂直棱和水平圆盘组成十字结构，帮助拍摄镜头确定自身角度位置。角度校准块由定位锥、垂直棱、水平圆盘、垂直棱标号组成。本发明具有免拍摄镜头属性、免程序分析、获得角度相对可靠的特点，可应用于层析三维燃烧诊断等领域。

Description

层析测量角度校准块
技术领域
本发明属于层析测量领域，具体涉及一种层析测量角度校准块。
背景技术
层析测量技术是由低维投影数据反演高维对象的一项技术，其最早应用于医学成像领域(医用CT)，在20世纪80年代，被引入燃烧诊断领域，使研究者得以观测火焰的空间三维结构。
应用层析技术到燃烧诊断领域时，由于湍流燃烧过程变化迅速，为了准确获得燃烧场在同一时刻不同角度的投影结果，通常使用多台相机或者一台相机加光纤束的组合来同时以不同角度拍摄同一燃烧场，再将不同角度的信息提供给三维重建算法，诸如代数重建、滤波反投影等，算法根据多个视角的信息可重建完整的三维燃烧场。重建时，算法需要获得多个视角相对于空间坐标系的角度位置信息，该信息的准确性对三维重建效果影响巨大。为获得角度位置信息，目前流行的方式是使用张正友校正法，其原理是通过计算机程序分析棋盘格平面图案的畸变程度来获得镜头角度信息，该方法不需要高精度的三维标定物，只需打印一定尺寸的二维棋盘格图案，成本低廉，因此受到广泛的应用。然而当镜头偏置角度过大时，棋盘格成像会变得模糊，此时分析结果会有较大误差，并且每次分析前需要经过校正过程获得拍摄镜头的属性，不仅流程较长，其分析结果还会受到校正过程的影响。
目前而言，层析测量领域仍然缺乏足够可靠、简易的镜头角度校准工具，提出足够可靠、简易的校准工具将有助于提高层析测量的精度。
发明内容
要解决的技术问题
为了更简易、方便地获得镜头的角度位置信息，本发明旨在提出一种全新的针对层析测量的角度校准块。区别于传统的通过分析已知二维图像畸变程度来获得角度的方法，本发明具有免拍摄镜头属性、免程序分析、获得角度相对可靠的特点。
具体结构
本发明由定位锥、垂直棱、水平圆盘、垂直棱标号组成。
定位锥是位于水平圆盘圆心的圆锥，其作用是确认水平圆盘圆心所处位置，方便校准块被准确放置到指定位置。
多个相对角度已知的垂直棱和水平圆盘组成多组十字结构，并且垂直棱沿径向的面全部经上色处理，如果镜头没有正视某个十字结构的中心，视场中就会出现对应垂直棱的上色的侧面，正视的效果则如图2所示，可以看到1号垂直棱的侧面完全不会进入视场。
水平圆盘半径长度为r,垂直棱以及水平圆盘厚度为δ，r≥10δ，保证充足的上色区域面积，使上色区域更易被拍摄仪器捕捉到。
垂直棱标号的作用在于便于确认镜头对准的是哪一个垂直棱。
当所有镜头都正视相应的垂直棱时，就可以认为每一个镜头的光轴与水平圆盘上对应半径的延长线重合，其相对空间坐标系的角度位置信息也就可以根据已知的垂直棱的相对角度直接得到。
附图说明
图1：本发明全部件示意图
图2：本发明正视图
其中，1-1为定位锥，1-2为垂直棱(沿径向的表面均上色处理)，1-3为水平圆盘，1-4为垂直棱标号。
具体实施方式
在拍摄时，通常将多个镜头均匀布置在水平放置的半圆环上，保证每一个镜头的光轴交于半圆环圆心，也就是对准空间中同一点，该点为空间三维坐标系原点，该坐标系是右手坐标系，并且z轴竖直向上。每一个镜头获得画面大小保持一致，这样的布局可简化三维重建流程。为了使镜头光轴水平交于一点，需要搭配校准块进行校准，校准时：
1)使校准块的定位锥轴线与空间坐标系的z轴重合；
2)再调整校准块所处的高度，使水平圆盘圆心与空间坐标轴原点重合；
3)依次将每一个镜头调整到正视对应垂直棱中心的状态，如图2所示，此时所有镜头光轴水平交于水平圆盘圆心；
4)根据垂直棱相对角度关系，即可得到镜头之间的相对角度关系。
为更清楚地说明，举一实例，如校准块中1号垂直棱与空间坐标系x轴的夹角为0°，2号垂直棱与空间坐标系的x轴夹角为20°，如果A镜头对准1号垂直棱，B镜头对准2号垂直棱，则可以得知A镜头光轴与x轴在水平面的夹角为0°，而B镜头与x轴在水平面的夹角为20°，至此就获得了镜头的角度位置信息。

Claims (2)

1.一种层析测量角度校准块，该层析测量角度校准块包含定位锥、水平圆盘、垂直棱，其特征在于：多个垂直棱在水平圆盘上以已知的角度围绕水平圆盘的圆心布置，垂直棱在水平圆盘边缘和水平圆盘共同组成多个十字结构，帮助拍摄仪器定位，所述定位锥位于水平圆盘圆心，使校准块能够准确摆放到测量区域的指定位置，所述垂直棱沿径向的表面均经过上色处理，使垂直棱沿径向的表面能被拍摄仪器被准确识别。
2.根据权利要求1所述的层析测量角度校准块，其特征在于：所述水平圆盘半径长度为r,垂直棱以及水平圆盘厚度为δ，r≥10δ。
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