CN114359371A - 视觉系统的校准方法、装置、计算机设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种视觉系统的校准方法、装置、计算机设备、存储介质。所述视觉系统包括图像采集装置和光源；所述方法包括：通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像；根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系；获取所述光源与所述曲面标定块之间的第二位置关系；根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，根据所述目标位姿对所述光源进行校准。采用本方法能够直接根据曲面标定块与光源、光斑之间的位置关系确定光源的实际角度，对光源进行校准，避免由于光源设备外壳与灯珠角度不一致造成的位姿偏差，从而提高视觉系统校准的准确率。

Description

视觉系统的校准方法、装置、计算机设备、存储介质

技术领域

本申请涉及视觉检测技术领域，特别是涉及一种视觉系统的校准方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

背景技术

视觉检测是指通过图像采集装置(例如，摄像头、相机等)对物体进行拍摄，将拍摄得到的物体图像传送给图像处理系统进行处理，抽取物体图像的特征，进而根据物体图像的特征来确定对物体执行的操作。对于视觉检测系统而言，质量高的物体图像有助于提升视觉检测的准确性，而物体图像的质量与拍摄环境中的光源息息相关。因此，需要对视觉系统中的光源进行校准。

传统方法中，可以将水平仪放置在光源设备的外壳上，通过水平仪中气泡的所在位置确定当前光源的位姿，从而对视觉系统中光源的位姿进行校准。但是，由于光源设备外壳的角度可能和光源设备中灯珠的角度不一致，容易使得确定的光源位姿存在偏差，从而导致对视觉系统中光源的校准存在偏差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种准确率高的视觉系统的校准方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

第一方面，本申请提供了一种视觉系统的校准方法。所述视觉系统包括图像采集装置和光源；所述方法包括：

通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像；

根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系；

获取所述光源与所述曲面标定块之间的第二位置关系；

根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，根据所述目标位姿对所述光源进行校准。

在其中一个实施例中，所述第一位置关系包括所述光斑与所述曲面标定块底部之间的第一距离；

所述光斑图像上包括有光斑以及与所述曲面标定块对应的轮廓曲线；

所述根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系，包括：

根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块中心之间的第一尺寸，以及所述轮廓曲线与所述曲面标定块中心之间的第二尺寸；

根据所述第一尺寸和所述第二尺寸，确定所述光斑与所述曲面标定块底部之间的所述第一距离。

在其中一个实施例中，所述第二位置关系包括所述光源与所述曲面标定块的中心之间的第二距离，以及所述光源与所述曲面标定块的底部之间的第三距离；

所述根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，包括：

确定所述第一距离与所述第三距离之间的第一差异度，以及所述第二距离与所述第一尺寸之间的第二差异度；

根据所述第一差异度与所述第二差异度，确定所述光源的目标位姿。

在其中一个实施例中，所述曲面标定块上设置有多个标定标记；在所述通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像之前，还包括：

通过所述图像采集装置对所述曲面标定块进行成像，得到标记图像；

根据所述标记图像中所述标定标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准。

在其中一个实施例中，所述标定标记包括设置于所述曲面标定块的边角处的多个标定标记，所述根据所述标记图像中所述标定标记的位置关系，对所述图像采集装置进行校准，包括：

确定所述标记图像上的每个所述标定标记的位置信息；

根据所述标定标记的所述位置信息，确定两两相邻的标定标记之间的距离；

根据所述距离对所述图像采集装置的位置进行校准，直至所述距离满足预设条件；

或者，所述标定标记包括设置于所述曲面标定块的中心位置处的中心标记；

所述根据所述标记图像中所述标定标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准，包括：

根据所述标记图像中所述中心标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准，以使校准后采集的标记图像中，所述中心标记的位置信息与校准后采集的标记图像的中心重合。

在其中一个实施例中，所述通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像，包括：

通过所述图像采集装置对所述光源在所述曲面标定块上形成的所述光斑进行成像，得到原始光斑图像；

获取所述原始光斑图像上每个像素点的灰度值；

从所述原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到所述光斑图像。

在其中一个实施例中，所述曲面标定块采用半球结构，所述曲面标定块的反射率满足镜面反射率。

第二方面，本申请还提供了一种视觉系统的校准装置。所述视觉系统包括图像采集装置和光源；所述装置包括：

光斑成像模块，用于通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像；

第一关系确定模块，用于根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系；

第二关系获取模块，用于获取所述光源与所述曲面标定块之间的第二位置关系；

光源校准模块，用于根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，根据所述目标位姿对所述光源进行校准。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项实施例所述的视觉系统的校准方法。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一项实施例所述的视觉系统的校准方法。

上述视觉系统的校准方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，根据得到的光斑图像确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系；获取光源与曲面标定块之间的第二位置关系；根据第一位置关系和第二位置关系，确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准；能够无需采集光源设备外壳的位姿，直接根据曲面标定块与光源、光斑之间的位置关系确定光源设备中灯珠照射的实际角度，对光源的位姿进行校准，避免由于光源设备外壳与灯珠角度不一致造成的位姿偏差，从而提高对视觉系统进行校准的准确率。

附图说明

图1为一个实施例中视觉系统的校准方法的流程示意图；

图2为一个实施例中图像采集装置校准步骤的流程示意图；

图2a为一个实施例中曲面标定块的结构示意图；

图2b为一个实施例中曲面标定块的平面示意图；

图3a为一个实施例中图像采集装置校准步骤的流程示意图；

图3b为一个实施例中标记图像的示意图；

图4为一个实施例中光斑图像获取步骤的流程示意图；

图5为另一个实施例中视觉系统的校准方法的流程示意图；

图5a为一个实施例中曲面标定块与光源、图像采集装置之间位置关系的示意图；

图5b为一个实施例中曲面标定块与环形光源、图像采集装置之间位置关系的示意图；

图5c为一个实施例中低角度环形光源形成的光斑示意图；

图5d为一个实施例中高角度环形光源形成的光斑示意图；

图5e为一个实施例中光源目标位姿确定步骤的示意图；

图6为一个实施例中视觉系统的校准装置的结构框图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种视觉系统的校准方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能电视、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

本实施例中，该视觉系统包括图像采集装置和光源；该方法包括以下步骤：

步骤S102，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像。

其中，视觉系统的图像采集装置可以但不仅限于采用摄像头、摄像机、相机、扫描仪中的任一种装置。一个实施例中，图像采集装置与曲面标定块相对放置，例如，图像采集装置放置于曲面标定块的正上方。

视觉系统的光源可以但不仅限于采用线激光、线性光源、环形光源、点光源中的任一种光源。光源设备设置在载物台上方的预设高度上。

曲面标定块放置于需要校准光源角度的载物台上。曲面标定块为具有曲面结构的标定块，例如具有半球结构的标定块。曲面标定块用于对从光源发出的入射光线进行反射，形成光斑。该曲面结构的光滑度近似于镜面的光滑度，并且该曲面结构的成像效果近似于镜面的成像效果。一个示例中，环形光源在曲面标定块上形成圆环光斑，线光源形成弧形光斑，点光源形成点光斑，其中弧形光斑与点光斑均可拟合成近似圆形的光斑，优选采用最小二乘法将光斑拟合成曲线。此外，点光源在曲面标定块上形成的点光斑还可直接用于计算点光斑到曲面标定块的半球中心距离。

具体地，图像采集装置响应于成像请求，对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像。其中，成像请求可以是用户按需手动触发的，例如用户在图像采集装置上手动点击相应的成像按键，触发成像请求；成像请求也可以是图像采集装置自动触发的，例如图像采集装置每隔预设时间周期对视野中的物体进行成像。

步骤S104，根据光斑图像确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系。

其中，第一位置关系可以但不仅限于包括光斑与曲面标定块的底部之间的竖直距离、光斑与曲面标定块的中心之间的水平距离、光斑与曲面标定块边缘之间的距离等中的一个或者多个。

具体地，终端接收图像采集装置传输的光斑图像，遍历光斑图像上的每个像素点的灰度值，根据像素点的灰度值确定光斑图像上与光斑对应的光斑曲线，以及与曲面标定块对应的轮廓曲线。获取光斑曲线上光斑像素点的坐标，以及轮廓曲线上轮廓像素点的坐标。根据光斑像素点的坐标与轮廓像素点的坐标，确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系。

步骤S106，获取光源与曲面标定块之间的第二位置关系。

其中，第二位置关系可以但不仅限于包括光源与曲面标定块之间的竖直距离、光源与曲面标定块之间的水平距离、光源与曲面标定块边缘之间的距离等中的至少一个。

具体地，第二位置关系可以是预先存储在数据库中的数据，终端可以根据光源的标识，从数据库中查找该光源与曲面标定块之间的第二位置关系；也可以是用户当前输入的数据，终端通过输入装置接收用户输入的光源与曲面标定块之间的竖直距离以及水平距离，生成光源与曲面标定块之间的第二位置关系。

步骤S108，根据第一位置关系与第二位置关系，确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准。

其中，位姿可以用于表征物体的位置和/或角度。目标位姿可以用于表征物体当前的位姿。

具体地，终端对第一位置关系中的在水平方向上的距离与第二位置关系中的在水平方向上的距离进行运算处理，确定光源与光斑之间的目标水平距离。对第一位置关系中的在竖直方向上的距离与第二位置关系中的在竖直方向上的距离进行运算处理，确定光源与光斑之间的目标竖直距离。根据光源与光斑之间的目标水平距离和目标竖直距离，确定光源的当前位姿。当光源的当前位姿不满足预设位姿条件时，对光源的位姿进行校准，将校准后的光源作为视觉系统中的光源；当光源的当前位姿满足预设位姿条件时，直接使用该光源作为视觉系统中的光源。进一步的，视觉系统采用该光源对需要图像采集装置成像的物体进行照射。

一个示例中，当光源为环形光源时，可以获取环形光源与光斑之间的目标水平距离，在目标水平距离不为零的情况下，根据环形光源与光斑之间的目标水平距离对环形光源的水平位置进行调整，使得环形光源与图像采集装置处于同一轴线。获取调整后的环形光源与曲面标定块之间的竖直距离。根据竖直距离对环形光源的竖直位置进行垂直升降校准，得到校准后的环形光源。

一个示例中，当光源为线光源或点光源时，可以根据光源与光斑之间的目标水平距离和目标竖直距离，确定光源的照射角度。对光源的角度进行校准，直至校准后的光源满足预设角度条件。

上述视觉系统的校准方法中，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，根据得到的光斑图像确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系；获取光源与曲面标定块之间的第二位置关系；根据第一位置关系和第二位置关系，确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准；能够无需采集光源设备外壳的位姿，直接根据曲面标定块与光源、光斑之间的位置关系确定光源设备中灯珠照射的实际角度，对光源的位姿进行校准，避免由于光源设备外壳与灯珠角度不一致造成的位姿偏差，从而提高对视觉系统进行校准的准确率。

在一个实施例中，第一位置关系包括光斑与曲面标定块底部之间的第一距离。光斑图像上包括有光斑以及与曲面标定块对应的轮廓曲线。步骤S104，根据光斑图像确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系，包括：根据光斑图像确定光斑与曲面标定块中心之间的第一尺寸，以及轮廓曲线与曲面标定块中心之间的第二尺寸；根据第一尺寸和第二尺寸，确定光斑与曲面标定块底部之间的第一距离。

其中，第一尺寸可以但不仅限于为光斑曲线的半径，光斑曲线的宽度中的任一项。第二尺寸可以但不仅限于为轮廓曲线的半径，轮廓曲线的宽度中的任一项。

第一距离用于表征光斑与曲面标定块的底部之间的竖直距离。

具体地，终端获取光斑图像，将光斑图像上的光斑拟合形成光斑曲线，确定光斑曲线上每个光斑像素点的坐标，根据多个光斑像素点的坐标，确定光斑曲线的半径。获取轮廓曲线上轮廓像素点的坐标，根据多个轮廓像素点的坐标，确定轮廓曲线的半径。对轮廓曲线的半径和光斑曲线的半径进行运算处理，确定光斑与曲面标定块之间的竖直距离。

一个示例中，可以参照以下公式确定第一距离：

其中，h为第一距离，R为轮廓曲线的半径，r为光斑曲线的半径。

一个示例中，当光源为点光源时，可以直接根据点光源在曲面标定块上形成的点光斑与曲面标定块中心之间的距离，与轮廓曲线的第二尺寸进行运算处理，确定点光源与曲面标定块之间的第一距离。

本实施例中，通过根据光斑曲线的第一尺寸和轮廓曲线的第二尺寸确定光斑与曲面标定块的底部之间的距离，能够提高后续获取的光源与光斑之间的竖直距离的准确率，从而提高确定光源角度的准确率。

在一个实施例中，第二位置关系包括光源与曲面标定块的中心之间的第二距离，以及光源与曲面标定块的底部之间的第三距离。步骤S108，根据第一位置关系与第二位置关系，确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准，包括：确定第一距离与第三距离之间的第一差异度，以及第二距离与第一尺寸之间的第二差异度。根据第一差异度和第二差异度，确定光源的目标位姿。

其中，第二距离用于表征光源与曲面标定块的中心之间的水平距离。第三距离用于表征光源与曲面标定块的底部之间的竖直距离。第一差异度用于表征光源与光斑之间的竖直距离。第二差异度用于表征光源与光斑之间的水平距离。

具体地，终端将光斑与曲面标定块之间的第一距离和光源与曲面标定块的底部之间的第三距离进行运算处理，确定光源与光斑之间的第一差异度。将光源与曲面标定块的中心之间的第二距离与光斑曲线的第一尺寸进行运算处理，确定光源与光斑之间的第二差异度。对光源与光斑之间的第一差异度和光源与光斑之间的第二差异度进行运算处理，确定光源的角度。

一个示例中，可以参照以下公式确定光源的角度：

θ＝tan^-1((H-h)/(L-r))

其中，θ为光源的角度，H为光源与曲面标定块的底部之间的竖直距离，h为光斑与曲面标定块的底部之间的竖直距离，L为光源与曲面标定块的中心之间的水平距离，r为光斑曲线的半径。

本实施例中，通过确定第一距离与第三距离之间的第一差异度，得到了光源与光斑之间的竖直距离，确定第二距离与第一尺寸之间的第二差异度，得到了光源和光斑之间的水平距离，根据第一差异度和第二差异度确定光源的角度，能够提高确定的光源角度的准确率，从而提高对视觉系统的校准准确率。

在一个实施例中，曲面标定块上设置有多个标定标记。如图2所示，在步骤S102，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像之前，还包括：

步骤S202，通过图像采集装置对曲面标定块进行成像，得到标记图像。

步骤S204，根据标记图像中标定标记的位置信息对图像采集装置进行校准。

具体地，终端通过图像采集装置对曲面标定块进行成像，得到的标记图像。终端获取标记图像上的每个标定标记的坐标，对多个标定标记的坐标进行运算处理，确定两两标定标记之间的相关性。根据两两标定标记之间的相关性对图像采集装置进行校准，使得图像采集装置处于水平位置，并且曲面标定块位于图像采集装置的视野中心。

一个示例中，曲面标定块如图2a所示，为半球与平板组合形成的标定块。在曲面标定块的半球中心具有一个标定标记，在曲面标定块的平板四周具有四个标定标记。对该曲面标定块进行成像得到的标记图像如图2b所示。

本实施例中，通过根据标记图像中标定标记的位置关系对图像采集装置进行校准，无需在图像采集装置上增加额外的校准设备，仅根据图像采集装置拍摄的标记图像即可完成对图像采集装置的校准操作，能够简化图像采集装置的校准操作，提高校准图像采集装置的效率。

在一个实施例中，标定标记包括设置于曲面标定块的边角处的多个标定标记，如图3a所示，步骤S204，根据标记图像中标定标记的位置信息对图像采集装置进行校准，包括：

步骤S302，确定标记图像上的每个标定标记的位置信息。

步骤S304，根据标定标记的位置信息，确定两两相邻的标定标记之间的距离。

步骤S306，根据距离对图像采集装置的位置进行校准，直至距离满足预设条件。

具体地，终端对标记图像进行检测识别，确定标记图像上的每个标定标记的坐标。根据标记图像四个边角处的标定标记的坐标，获取四个边角处的两两相邻的标定标记之间的距离。终端根据两两标定标记之间的距离判断图像采集装置当前是否处于水平位置，当图像采集装置不处于水平位置时，对图像采集装置的位置进行校准，直至两两相邻的标定标记之间的距离相等。

一个示例中，标记图像如图3b所示，在标记图像的四个边角处分别是标定标记A，标定标记B，标定标记C，标定标记D。终端获取A、B、C、D的坐标，确定A和B之间的距离AB、B和C之间的距离BC、C和D之间的距离CD、D和A之间的距离DA。终端根据两两标定标记之间的距离对图像采集装置的位置进行校准，直至距离AB与距离BC、距离CD、距离DA均相等。

传统方法中，通过在图像采集装置上放置水平仪，根据水平仪的参数对图像采集装置的位置进行校准。但是图像采集装置的安装控件狭小，容易使得对图像采集装置的校准存在偏差。

本实施例中根据图像采集装置处于水平位置时采集到的标记图像中四个边角处的标定标记之间的距离相等的特点，通过标定标记的之间的距离对图像采集装置进行校准，能够提高校准图像采集装置的准确率。

在一个实施例中，标定标记包括设置于曲面标定块的中心位置处的中心标记。步骤S204，根据标记图像中标定标记的位置信息对图像采集装置进行校准，包括：根据标记图像中的中心标记的位置信息，对图像采集装置进行校准，以使校准后采集的标记图像中，中心标记的位置信息与校准后采集的标记图像的中心重合。

具体地，终端对标记图像进行检测，确定中心标记的坐标。当中心标记的坐标与标记图像的中心不重合时，对图像采集装置的位置进行校准，直至校准后采集的标记图像的中心与中心标记的坐标重合。

本实施例中，通过中心标记的位置信息对图像采集装置进行校准，能够提高校准图像采集装置的准确率。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S102，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像，包括：

步骤S402，通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到原始光斑图像。

步骤S404，获取原始光斑图像上每个像素点的灰度值。

步骤S406，从原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到光斑图像。

本实施例中，通过删除原始光斑图像上灰度值小于灰度阈值的像素点，得到光斑图像，能够降低噪声对光斑图像的影响，减小第一位置关系的误差，从而提高得到的光源角度的准确率。

在一个实施例中，曲面标定块采用半球结构，曲面标定块的反射率满足镜面反射率。

本实施例中，通过采用满足镜面反射率的曲面标定块，能够提高图像采集装置采集得到的光斑图像的清晰度，从而提高得到的光源角度的准确率，以使得提高对视觉系统校准的准确率。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种视觉系统的校准方法，包括：

步骤S502，通过图像采集装置对曲面标定块进行成像，得到标记图像。

步骤S504，根据标记图像中标定标记的位置信息，对图像采集装置进行校准。

具体地，将曲面标定块放置于需要测量光源角度的载物台上，启动图像采集装置。终端通过图像采集装置配合环境光对曲面标定块进行成像，得到标记图像。对标记图像进行检测，确定标记图像中每个标定标记的坐标。对位于标记图像的四个边角处的标定标记的坐标进行运算处理，确定两两相邻的标定标记之间的距离。根据两两相邻的标定标记之间的距离对图像采集装置的位置进行调整，直至两两相邻的标定标记之间的距离相等，得到与载物台水平的图像采集装置。通过处于水平位置的图像采集装置对曲面标定块进行成像，得到新的标记图像。对新的标记图像进行检测，确定新的标记图像上中心标记的坐标，根据中心标记的坐标对处于水平位置的图像采集装置进行校准，直至校准后的图像采集装置采集的标记图像中，中心标记的坐标与标记图像的中心重合，得到校准后的图像采集装置。

步骤S506，通过校准后的图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到原始光斑图像。

步骤S508，从原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到光斑图像，对光斑图像上的多个光斑进行拟合，得到光斑曲线。

具体地，启动待测量角度的光源，终端通过校准后的图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到原始光斑图像。一个示例中，图像采集装置、光源与曲面标定块之间的位置关系如图5a所示。另一个示例中，当光源为环形光源时，如图5b所示，环形光源与图像采集装置处于同一轴线。终端遍历原始光斑图像上的每个像素点，确定每个像素点的灰度值，将像素点的灰度值与预设的灰度阈值进行比较，从原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到光斑图像，对光斑图像上的多个光斑进行拟合，得到光斑曲线。一个示例中，当光源为环形光源时，在光源高度一致的情况下，低角度环形光源在曲面标定块上的成像如图5c所示，高角度环形光源在曲面标定块上的成像如图5d所示。

步骤S510，根据光斑图像确定与光斑曲线对应的第一尺寸，以及与轮廓曲线对应的第二尺寸，根据第一尺寸和第二尺寸，确定光斑与曲面标定块之间的第一距离。

步骤S512，获取光源与曲面标定块的中心之间的第二距离，以及光源与曲面标定块底部之间的第三距离。

步骤S514，确定第一距离与第三距离之间的第一差异度，以及第二距离与第一尺寸之间的第二差异度。

步骤S516，根据第一差异度与第二差异度确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准。

具体地，如图5e所示。终端根据光斑图像确定与光斑曲线对应的第一尺寸r，以及与轮廓曲线对应的第二尺寸R。可以参照以下公式对第一尺寸和第二尺寸进行运算处理，确定光斑与曲面标定块之间的第一距离h。

其中，公式中参数的定义可以参照上述实施例中的公式参数定义，在此不做具体阐述。

终端获取光源与曲面标定块的中心之间的第二距离L，以及光源与曲面标定块底部(即光源与载物台之间的竖直距离)之间的第三距离H。对第一距离h和第三距离H进行运算处理，确定第一距离h与第三距离H之间的第一差异度。对第二距离L与第一尺寸r进行运算处理，确定第二距离L与第一尺寸r之间的第二差异度。根据第一差异度与第二差异度，可以参考以下公式确定光源的角度θ：

θ＝tan^-1((H-h)/(L-r))

其中，公式中参数的定义可以参照上述实施例中的公式参数定义，在此不做具体阐述。

终端将光源的角度与预设角度阈值进行比较，当光源的角度不满足预设角度条件时，对光源的角度进行校准，将校准后的光源作为视觉系统中的光源；当光源的角度满足预设角度条件时，直接使用该光源作为视觉系统中的光源。

一个示例中，在视觉系统的光源数量为多个，并且无需确定光源角度的情况下，通过首先启动一号光源，采用图像采集装置对该光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到与一号光源对应的一号光源图像。关闭一号光源，启动二号光源，采用图像采集装置对二号光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到与二号光源对应的二号光源图像。采用一号光源图像为基准，对二号光源的角度进行校准，直至，二号光源图像与一号光源图像匹配，得到校准后的二号光源。按照上述方法对除二号光源以外的其它光源进行校准，得到视觉系统校准后的光源。进一步地，采用视觉系统校准后的光源对物体进行照射。

一个示例中，当光源为环形光源时，可以获取环形光源在曲面标定块上的光斑图像。对该光斑图像上的多个光斑进行拟合，得到光斑的圆环曲线。确定圆环光斑的中心与轮廓曲线的中心是否重合，根据轮廓曲线的中心对环形光源的水平位置进行调整，直至调整后的环形光源与曲面标定块处于同一轴线。根据环形光源与曲面标定块的底部之间的距离，对环形光源进行垂直升降调整，直至垂直升降调整后的环形光源满足预设校准条件，得到校准后的环形光源，采用校准后的环形光源作为视觉系统的光源。

一个示例中，当光源为点光源时，可以获取点光源在曲面标定块上的光斑图像，确定光斑图像中的点光斑与曲面标定块的中心之间的距离。对该距离与轮廓曲线的第二尺寸进行运算处理，得到第一距离。根据第一距离与点光源与曲面标定块之间的第二位置关系，确定点光源的角度。对点光源的角度进行校准，得到校准后的点光源，采用校准后的点光源作为视觉系统的光源。

本实施例中，通过图像采集装置对曲面标定块进行成像，根据得到的标记图像上的标定标记对图像采集装置进行校准，通过校准后的图像采集装置对光源在曲面标定块形成的光斑进行成像，根据得到的光斑图像和光源与曲面标定块之间的位置关系，确定光源的位姿，对光源进行校准，能够避免由于光源设备外壳与灯珠角度不一致造成的位姿偏差，从而提高视觉系统校准的准确率。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的视觉系统的校准方法的是视觉系统的校准装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个视觉系统的校准装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于视觉系统的校准方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种视觉系统的校准装置600，视觉系统包括图像采集装置和光源，视觉系统的校准装置600包括：光斑成像模块602、第一关系确定模块604、第二关系获取模块606和光源校准模块608，其中：

光斑成像模块602，用于通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像。

第一关系确定模块604，用于根据光斑图像确定光斑与曲面标定块之间的第一位置关系。

第二关系获取模块606，用于获取光源与曲面标定块之间的第二位置关系。

光源校准模块608，用于根据第一位置关系与第二位置关系，确定光源的目标位姿，根据目标位姿对光源进行校准。

在一个实施例中，第一位置关系包括光斑与曲面标定块底部之间的第一距离。光斑图像上包括有光斑以及与曲面标定块对应的轮廓曲线。第一关系确定模块604包括：尺寸确定单元，用于根据光斑图像确定光斑与曲面标定块中心之间的第一尺寸，以及轮廓曲线与曲面标定块中心之间的第二尺寸；距离确定单元，用于根据第一尺寸和第二尺寸，确定光斑与曲面标定块底部之间的第一距离。

在一个实施例中，第二位置关系包括光源与曲面标定块的中心之间的第二距离，以及光源与曲面标定块的底部之间的第三距离。光源校准模块608包括：差异度确定单元，用于确定第一距离与第三距离之间的第一差异度，以及第二距离与第一尺寸之间的第二差异度；位姿确定单元，用于根据第一差异度与第二差异度，确定光源的目标位姿。

在一个实施例中，曲面标定块上设置有多个标定标记。视觉系统的校准装置600还包括：标记图像生成模块，用于通过图像采集装置对曲面标定块进行成像，得到标记图像；图像采集装置校准模块，用于根据标记图像中标定标记的位置信息，对图像采集装置进行校准。

在一个实施例中，标定标记包括设置于曲面标定块的边角处的多个标定标记，图像采集装置校准模块包括：位置关系确定单元，用于确定标记图像上的每个标定标记的位置信息；距离确定单元，用于根据标定标记的位置信息，确定两两相邻的标定标记之间的距离；校准单元，用于根据距离对图像采集装置的位置进行校准，直至距离满足预设条件。

在一个实施例中，标定标记包括设置于曲面标定块的中心位置处的中心标记。图像采集装置校准模块还用于：根据标记图像中中心标记的位置信息，对图像采集装置进行校准，以使校准后采集的标记图像中，中心标记的位置信息与校准后采集的标记图像的中心重合。

在一个实施例中，光斑成像模块602包括：原始光斑图像获取单元，用于通过图像采集装置对光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到原始光斑图像；像素过滤单元，用于获取原始光斑图像上每个像素点的灰度值；从原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到光斑图像。

在一个实施例中，曲面标定块的反射率满足镜面反射率。

上述视觉系统的校准装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种视觉系统的校准方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种视觉系统的校准方法，其特征在于，所述视觉系统包括图像采集装置和光源；所述方法包括：

通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像；

根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系；

获取所述光源与所述曲面标定块之间的第二位置关系；

根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，根据所述目标位姿对所述光源进行校准。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一位置关系包括所述光斑与所述曲面标定块底部之间的第一距离；

所述光斑图像上包括有光斑以及与所述曲面标定块对应的轮廓曲线；

所述根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系，包括：

根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块中心之间的第一尺寸，以及所述轮廓曲线与所述曲面标定块中心之间的第二尺寸；

根据所述第一尺寸和所述第二尺寸，确定所述光斑与所述曲面标定块底部之间的所述第一距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二位置关系包括所述光源与所述曲面标定块的中心之间的第二距离，以及所述光源与所述曲面标定块的底部之间的第三距离；

所述根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，包括：

确定所述第一距离与所述第三距离之间的第一差异度，以及所述第二距离与所述第一尺寸之间的第二差异度；

根据所述第一差异度与所述第二差异度，确定所述光源的目标位姿。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曲面标定块上设置有多个标定标记；在所述通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像之前，还包括：

通过所述图像采集装置对所述曲面标定块进行成像，得到标记图像；

根据所述标记图像中所述标定标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标定标记包括设置于所述曲面标定块的边角处的多个标定标记，所述根据所述标记图像中所述标定标记的位置关系，对所述图像采集装置进行校准，包括：

确定所述标记图像上的每个所述标定标记的位置信息；

根据所述标定标记的所述位置信息，确定两两相邻的标定标记之间的距离；

根据所述距离对所述图像采集装置的位置进行校准，直至所述距离满足预设条件；

或者，所述标定标记包括设置于所述曲面标定块的中心位置处的中心标记；

所述根据所述标记图像中所述标定标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准，包括：

根据所述标记图像中所述中心标记的位置信息，对所述图像采集装置进行校准，以使校准后采集的标记图像中，所述中心标记的位置信息与校准后采集的标记图像的中心重合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像，包括：

通过所述图像采集装置对所述光源在所述曲面标定块上形成的所述光斑进行成像，得到原始光斑图像；

获取所述原始光斑图像上每个像素点的灰度值；

从所述原始光斑图像上删除灰度值小于灰度阈值的像素点，得到所述光斑图像。

7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述曲面标定块采用半球结构，所述曲面标定块的反射率满足镜面反射率。

8.一种视觉系统的校准装置，其特征在于，所述视觉系统包括图像采集装置和光源；所述装置包括：

光斑成像模块，用于通过所述图像采集装置对所述光源在曲面标定块上形成的光斑进行成像，得到光斑图像；

第一关系确定模块，用于根据所述光斑图像确定所述光斑与所述曲面标定块之间的第一位置关系；

第二关系获取模块，用于获取所述光源与所述曲面标定块之间的第二位置关系；

光源校准模块，用于根据所述第一位置关系与所述第二位置关系，确定所述光源的目标位姿，根据所述目标位姿对所述光源进行校准。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

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