CN117218211A - 相机标定装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工业检测相机标定技术领域，尤其涉及一种相机标定装置及标定方法。通过发生器发射激光束，激光束经第一分光件分为第一光束和第二光束两路光路，其中，第一光束的第一光斑被第一待标定相机捕捉，同时，第二光束的光斑被第二待标定相机捕捉，进而计算出第一光斑的坐标与第二光斑的坐标。如此，通过第一光斑的坐标及第二光斑的坐标，即可计算出第一待标定相机与第二待标定相机之间的相对位置偏差，进而通过移动第一待标定相机与第二待标定相机中的至少一个来校准第一待标定相机与第二待标定相机之间的相对位置，或者根据计算结果对第一待标定相机与第二待标定相机进行标定，如此，提高相机标定结果的可靠性及稳定性。

Description

相机标定装置及标定方法

技术领域

本申请涉及工业检测相机标定技术领域，尤其涉及一种相机标定装置及标定方法。

背景技术

机器视觉定位系统的目的是为了对目标组件进行定位，所以控制系统在于视觉系统通信的时候，主要传输的就是各目标组件的坐标信息。而为了正确的运用视觉系统的应用功能，需要先定义好坐标系。

机器视觉定位系统的核心是坐标系的定义。虽然所有信息均来源于图像之中，图像本身的质量和图像处理对整个视觉系统极为重要。但是标定基准则是影响机器视觉定位系统的关键因素，因为它直接影响重复定位精度。通过适当标定方法和标定基准设计，提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高。

现市场上大部分的标定系统都会使用带有标准块的方法来进行坐标的标定，探针在使用过程会用磨损，或者需要更换的情况下，不使用探针来作为标定基准的话，会影响整个机台的重复定位精度与稳定性。并且标准块会因其加工精度，或者相机的拍摄角度而产生较大的误差，影响相机标定结果的可靠性及稳定性。

可见，如何提高相机标定结果的可靠性及稳定性是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供的一种相机标定装置及标定方法，旨在解决现有技术中如何提高取像组件标定结果的可靠性及稳定性的技术问题。

本申请提供的一种相机标定装置，包括：

用于发射激光束的发生器；

用于使所述激光束形成第一光束与第二光束的第一分光件；

其中，在标定过程中，所述第一光束被第一待标定相机捕捉，所述第二光束被所述第二待标定相机捕捉。

更进一步地，相机标定装置还包括用于将所述第一光束的所述激光束反射回所述第一分光件的第一反射件；

其中，被反射回所述第一分光件的所述激光束被所述第一分光件反射形成第三光束，所述第三光束与所述第二光束共线。

更进一步地，所述激光束所形成的光斑至少有四个能被待标定相机的视场同时容纳且不发生干涉。

更进一步地，本申请提供的相机标定装置还包括：

用于使所述第三光束的所述激光束形成第四光束与第五光束的第二分光件，所述第五光束与所述第三光束共线；

用于使所述第四光束的所述激光束形成第六光束与第七光束的第三分光件，所述第七光束与所述第三光束平行；

用于将所述第六光束的所述激光束反射回所述第三分光件的第二反射件；

其中，被反射回所述第三分光件的所述激光束被所述第三分光件反射形成第八光束，所述第八光束与所述第七光束共线。

更进一步地，所述第一分光件包括第一直角等腰三棱镜和第二直角等腰三棱镜，所述第一直角等腰三棱镜的斜面与所述第二直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第一直角等腰三棱镜的斜面设置有第一半透反射膜，所述第一半透反射膜的反射面朝向所述第一直角等腰三棱镜的内侧；

所述第二直角等腰三棱镜的斜面设置有第二半透反射膜，所述第二半透反射膜的反射面朝向所述第二直角等腰三棱镜的内侧。

更进一步地，所述第二分光件包括第三直角等腰三棱镜和第四直角等腰三棱镜，所述第三直角等腰三棱镜的斜面与所述第四直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第三直角等腰三棱镜的斜面与所述第四直角等腰三棱镜的斜面之间设置有第三半透反射膜，所述第三半透反射膜的反射面朝向所述第一分光件且与所述第三光束呈45°角。

更进一步地，所述第三分光件包括第五直角等腰三棱镜和第六直角等腰三棱镜，所述第五直角等腰三棱镜的斜面与所述第六直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第五直角等腰三棱镜的斜面设置有第四半透反射膜，所述第四半透反射膜的反射面朝向所述第五直角等腰三棱镜的内侧；

所述第六直角等腰三棱镜的斜面设置有第五半透反射膜，所述第五半透反射膜的反射面朝向所述第六直角等腰三棱镜的内侧。

另一方面，本申请还提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

根据所述第一影像计算所述第一光斑的坐标（x1,y1），根据所述第二影像计算所述第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

更进一步地，在步骤第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像中，在所述第一光斑轮廓清晰时的高度获取所述第一影像；和/或

在步骤第二待标定相机捕捉所述第三光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像中，在所述第二光斑轮廓清晰时的高度获取所述第二影像。

另一方面，本申请还提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

标定第一待标定相机与第二待标定相机中的至少一个；

其中，标定第一待标定相机的步骤为：

调节第一待标定相机在Z轴上位置，以使第一光斑在第一待标定相机中聚焦成像；

移动第一待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第一光斑至少在相机图像中移动四个点位；

标定第二待标定相机的步骤为：

调节第二待标定相机在Z轴上位置，以使第二光斑在第二待标定相机中聚焦成像；

移动第二待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第二光斑至少在相机图像中移动四个点位。

本申请所达到的有益效果是：

本申请提出的一种相机标定装置，通过发生器发射激光束，激光束经第一分光件分为第一光束和第二光束两路光路，其中，第一光束被第一待标定相机捕捉，同时，第二光束被第二待标定相机捕捉，通过第一待标定相机捕捉到的第一光束的影像可计算出第一光斑的坐标，通过第二待标定相机捕捉到的第二光束的影像可计算出第二光斑的坐标。由于第一光束与第二光束均来自同一光束，因此，第一待标定相机与第二待标定相机捕捉到的影像可在同一虚拟位置映射出激光束虚拟像，即第一光斑与第二光斑均可在同一虚拟位映射出同一个虚拟像。如此，通过第一光斑的坐标及第二光斑的坐标，即可计算出第一待标定相机与第二待标定相机之间的相对位置偏差，进而通过移动第一待标定相机与第二待标定相机中的至少一个来校准第一待标定相机与第二待标定相机之间的相对位置，或者根据计算结果对第一待标定相机与第二待标定相机进行标定，如此，提高相机标定结果的可靠性及稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中相机标定装置的工作原理图一；

图2是本发明实施例中相机标定装置的工作原理图二；

图3是本发明实施例中相机标定装置的工作原理图三；

图4是本发明实施例中相机标定装置的工作原理图四；

图5是本发明实施例中相机标定方法的流程图一；

图6是本发明实施例中相机标定方法的流程图二；

图7是本发明实施例中相机标定方法的流程图三；

图8是本发明实施例中第一待标定相机标定方法的流程图；

图9是本发明实施例中第二待标定相机标定方法的流程图。

主要元件符号说明：

10、相机标定装置；20、发生器；30、第一分光件；31、第一直角等腰三棱镜；32、第一半透反射膜；33、第二直角等腰三棱镜；34、第二半透反射膜；40、第一反射件；50、第二分光件；51、第三直角等腰三棱镜；52、第四直角等腰三棱镜；53、第三半透反射膜；60、第三分光件；61、第五直角等腰三棱镜；62、第四半透反射膜；63、第六直角等腰三棱镜；64、第五半透反射膜；70、第二反射件；80、激光束；81、第一光束；82、第二光束；83、第三光束；84、第四光束；85、第五光束；86、第六光束；87、第七光束；88、第八光束；91、第一待标定相机；92、第二待标定相机；93、第三待标定相机；94、第四待标定相机；95、透镜组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

实施例一

请参阅图1，一种相机标定装置，包括：发生器20和第一分光件30。发生器20用于发射激光束80。第一分光件30用于使激光束形成第一光束81与第二光束82。其中，在标定过程中，第一光束81被第一待标定相机91捕捉，同时，第二光束82被第待标定二相机92捕捉。

在标定过程中，通过发生器20发射激光束80，激光束80经第一分光件30分为第一光束81和第二光束82两路光路，其中，第二光束82被第一待标定相机91捕捉，第一光束81被第二待标定相机92捕捉，通过第一待标定相机91捕捉到的第二光束82的影像可计算出第一光斑的坐标，通过第二待标定相机92捕捉到的第一光束81的影像可计算出第二光斑的坐标。由于第一光束81与第二光束82均来自同一光束（即激光束80），因此，第一待标定相机91与第二待标定相机92捕捉到的影像可在同一虚拟位置映射出激光束80虚拟像，即第一光斑与第二光斑均可在同一虚拟位映射出同一个虚拟像。如此，通过第一光斑的坐标及第二光斑的坐标，即可计算出第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的相对位置偏差，进而通过移动第一待标定相机91与第二待标定相机92中的至少一个来校准第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的相对位置。

也可在系统中预设第一光斑的基准坐标和第二光斑的基准坐标，进而分别计算第一待标定相机91相对第一光斑的基准坐标的偏差与第二待标定相机92相对第二光斑的基准坐标的偏差，再根据计算结果对第一待标定相机91与第二待标定相机92进行标定。

请参阅图2，在本申请的一些实施例中，本申请提供一种相机标定装置10，包括：发生器20、第一分光件30以及第一反射件40。发生器20用于发射激光束80。第一分光件30用于使激光束80形成第一光束81与第二光束82。第一反射件40用于将第一光束81反射回第一分光件30。其中，被反射回第一分光件30的激光束80被第一分光件30反射形成第三光束83，第三光束83与第二光束82共线。

通过发生器20发射激光束80，再由第一分光件30将激光束80分成两路，形成第一光束81和第二光束82，第一反射件40将第一光束81反射回第一分光件30，并被第一分光件30反射形成第三光束83，第三光束83与第二光束82共线，第二光束82的传播方向与第三光束83的传播方向相反。在标定相机时，第一待标定相机91捕捉第二光束82的光斑影像并计算出其光斑的坐标，第二待标定相机92捕捉第三光束83的光斑影像并计算出其光斑的坐标，根据两个光斑在其各自的相机中形成的影像的坐标值的差值，调整第一待标定相机91或者第二待标定相机92的位置，从而使第一待标定相机91与第二待标定相机92的光轴共线。

以激光束80为参照，来标定相机，从而避免因使用探针而导致磨损、形变等因素的影响，如此，提高相机标定结果的可靠性及稳定性。

在本申请的一些实施例中，激光束80的光斑形状为圆形，待标定相机视场的形状为矩形。当待标定相机拍摄到激光束80光斑的图像后，通过计算激光束80的光斑的圆心在待标定相机视场内的坐标，即可获得待标定相机光轴与激光束80的相对位置。

在标定过程中，第一待标定相机91捕捉第二光束82光斑的影像，并计算出其光斑圆心在第一待标定相机91视场中的坐标；第二待标定相机92捕捉第三光束83光斑的影像，并计算出其光斑圆心在第二待标定相机92视场中的坐标。

可根据第一待标定相机91所得的光斑坐标，通过第一移动轴机构带动第一待标定相机91移动，使第一待标定相机91的光轴与第二光束82的圆心坐标重合；同理的，根据第二待标定相机92所得的光斑坐标，通过第二移动轴机构带动第二待标定相机92移动，使第二待标定相机92的光轴与第三光束83的圆心坐标重合。又第三光束83与第二光束82共线，因此，经移动第一待标定相机91与第二待标定相机92的位置后，即可使第一待标定相机91与第二待标定相机92的光轴重合，从而完成对相机的标定。

可以理解的是，当第一待标定相机91的光轴平行于第二光束82时，激光束80在第一待标定相机91的视场中所形成的光斑影像为圆形，反之，若第一待标定相机91的光轴不与第二光束82平行，激光束80在第一待标定相机91的视场中则无法形成圆形的光斑影像。因此，可通过激光束80在第一待标定相机91的视场中所形成的光斑影像的形状，即可计算出第一待标定相机91的光轴是否与第二光束82平行。

同理的，亦可通过激光束80在第二待标定相机92的视场中所形成的光斑影像的形状，即可计算出第二待标定相机92的光轴是否与第三光束83平行。又第三光束83与第二光束82共线，因此，当第一待标定相机91的光轴与第二光束82平行，第二待标定相机92的光轴与第三光束83平行，则第一待标定相机91的光轴与第二待标定相机92的光轴平行。

经移动第一待标定相机91与第二待标定相机92的位置后，使第一待标定相机91的光轴与第二光束82的圆心坐标重合，使第二待标定相机92的光轴与第三光束83的圆心坐标重合，进而可使第一待标定相机91与第二待标定相机92的光轴重合，从而完成对相机的标定。

可以理解的是，若第一待标定相机91距离第一分光件30过近或者过远，第一待标定相机91则难以获取激光束80光斑清晰的影像，即当第一待标定相机91在一确定高度时，激光束80光斑在第一待标定相机91的视场内形成轮廓清晰的影像，因此，可通过激光束80光斑在第一待标定相机91的视场内是否形成轮廓清晰的影像来确定第一待标定相机91在Z轴上的位置。若第二待标定相机92在Z轴上的位置保持固定，则可根据确定后的第一待标定相机91在Z轴上的位置来计算第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离，进而标定第一待标定相机91在Z轴上的位置。

同理的，也可通过激光束80光斑在第二待标定相机92的视场内是否形成轮廓清晰的影像来确定第二待标定相机92在Z轴上的位置，进而可根据确定后的第一待标定相机91在Z轴上的位置与确定后的第二待标定相机92在Z轴上的位置来调整第一待标定相机91与第二待标定相机92在Z轴上的位置，来计算第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离，进而标定第一待标定相机91与第二待标定相机92在Z轴上的位置。

如此标定相机在X轴、Y轴、Z轴以及角度，提高相机标定结果的精度、可靠性及稳定性。

在本申请的一些实施例中，激光束80所形成的光斑至少有四个能被待标定相机的视场同时容纳且不发生干涉。

通过以待标定相机的视场大小为参照，限定激光束80光斑的大小，以便待标定相机捕捉激光束80光斑的影像后，能更加精确地计算出光斑在待标定相机视场内的坐标，进而提高相机标定结果的精度和可靠性。

若激光束80的光斑过大，则会导致在进行标定过程中，难以使激光束80光斑的影像全部出现在待标定相机的视场范围，进而导致待标定相机与相机标定装置10之间的相对位置要求过高，从而增大标定难度，并且降低标定精度。

将激光束80光斑的大小限定为至少有四个能被待标定相机的视场同时容纳且不发生干涉，则可保证激光束80光斑能在待标定相机视场内能移动至少四个光斑位置。以待标定相机的光轴为中心，将待标定相机的视场划分为四个象限，则待标定相机视场的每个象限能容纳至少一个激光束80光斑。如此，当激光束80光斑出现在待标定相机的视场范围内时，激光束80光斑可出现在待标定相机视场的任意一个象限内且不会溢出至待标定相机的视场外，进而使待标定相机能顺利拍摄到激光束80光斑完整的影像，从而提高标定的精度和可靠性，并且使标定过程更加方便快捷。

在本申请的一些实施例中，激光束80光斑直径D配置为D≤50μm。

激光束80光斑越大，激光束80光斑的边缘离激光束80光斑的中心就会越远，进而会导致在计算激光束80光斑中心坐标时的误差增大。将激光束80光斑直径限定在50μm以下，可保证标定精度在预期范围内。

请参阅图3，在本申请的一些实施例中，本申请提供的相机标定装置10还包括：第二分光件50、第三分光件60以及第二反射件70。第二分光件50用于使第三光束83形成第四光束84与第五光束85，第五光束85与第三光束83共线。第三分光件60用于使第四光束84形成第六光束86与第七光束87，第七光束87与第三光束83平行。第二反射件70用于将第六光束86反射回第三分光件60。其中，被反射回第三分光件60的激光束80被第三分光件60反射形成第八光束88，第八光束88与第七光束87共线。

在标定过程中，激光束80经第一分光件30与第一反射件40形成第一光束81、第二光束82和第三光束83后，第一待标定相机91获取第二光束82的光斑影像。

第三光束83进第二分光件50分成第四光束84和第五光束85，其中，第五光束85的光斑被第二待标定相机92捕捉并形成影像。

第四光束84被第三分光件60分为第六光束86和第七光束87，其中，第七光束87的光斑被第三待标定相机93捕捉并形成影像。

第六光束86被第二反射件70反射回第三分光件60，并被第三分光件60反射形成第八光束88，第四待标定相机94获取第八光束88的光斑影像。

又第五光束85与第三光束83共线，且第三光束83与第二光束82共线，因此，第五光束85与第二光束82共线，进而可根据第一待标定相机91获取的第二光束82的光斑影像和第二待标定相机92获取的第五光束85的光斑影像来调节第一待标定相机91与第二待标定相机92的位置，从而使第一待标定相机91与第二待标定相机92的光轴共线，如此，完成第一待标定相机91与第二待标定相机92的标定。

同理的，由于第八光束88与第七光束87共线，进而可根据第三待标定相机93获取的第七光束87的光斑影像和第四待标定相机94获取的第八光束88的光斑影像来调节第三待标定相机93与第四待标定相机94的位置，从而使第三待标定相机93与第四待标定相机94的光轴共线，如此，完成第三待标定相机93与第四待标定相机94的标定。

如此，通过相机标定装置10同时完成第一待标定相机91与第二待标定相机92的标定，以及第三待标定相机93与第四待标定相机94的标定。其中，第一待标定相机91与第二待标定相机92可以为高倍相机，第三待标定相机93与第四待标定相机94可以是低倍相机。

在本申请的一些实施例中，第三分光件60与第二分光件50之间的距离可调，以适应不同安装距离的待标定相机的标定需求。

请参阅图2，在本申请的一些实施例中，第一分光件30包括第一直角等腰三棱镜31和第二直角等腰三棱镜33，第一直角等腰三棱镜31的斜面与第二直角等腰三棱镜33的斜面重合。第一直角等腰三棱镜31的斜面设置有第一半透反射膜32，第一半透反射膜32的反射面朝向第一直角等腰三棱镜31的内侧。第二直角等腰三棱镜33的斜面设置有第二半透反射膜34，第二半透反射膜34的反射面朝向第二直角等腰三棱镜33的内侧。

发生器20从与第一半透反射膜32呈45°夹角的方向向第一分光件30发射激光束80，激光束80到达第一分光件30后，一部分被第一半透反射膜32反射形成第二光束82，另一部分透过第一半透反射膜32形成第一光束81。

第一光束81被第一反射件40反射回第一分光件30，一部分被第二半透反射膜34反射，形成第三光束83。

又第一分光件30包括第一直角等腰三棱镜31和第二直角等腰三棱镜33，第一直角等腰三棱镜31的斜面与第二直角等腰三棱镜33的斜面重合。因此，第二光束82与第一光束81垂直。第一反射件40使第一光束81按原路返回至第一分光件30，因此，第三光束83与第一光束81垂直。如此，第三光束83与第二光束82平行。又第一光束81与第二光束82相交，第三光束83与第一光束81相交，因此，第三光束83与第二光束82共线。

请参阅图3，在本申请的一些实施例中，第二分光件50包括第三直角等腰三棱镜51和第四直角等腰三棱镜52，第三直角等腰三棱镜51的斜面与第四直角等腰三棱镜52的斜面重合。第三直角等腰三棱镜51的斜面与第四直角等腰三棱镜52的斜面之间设置有第三半透反射膜53，第三半透反射膜53的反射面朝向第一分光件30且与第三光束83呈45°角。

由于第三半透反射膜53的反射面朝向第一分光件30，因此，第三光束83到达第二分光件50后一部分被第三半透反射膜53反射形成第四光束84，另一部分透过第三半透反射膜53形成第五光束85。

又第二分光件50包括第三直角等腰三棱镜51和第四直角等腰三棱镜52，第三直角等腰三棱镜51的斜面与第四直角等腰三棱镜52的斜面重合，并且第三半透反射膜53的反射面与第三光束83呈45°角，因此，第五光束85与第四光束84垂直，第五光束85与第二光束82共线。

请参阅图3，在本申请的一些实施例中，第三分光件60包括第五直角等腰三棱镜61和第六直角等腰三棱镜63，第五直角等腰三棱镜61的斜面与第六直角等腰三棱镜63的斜面重合。第五直角等腰三棱镜61的斜面设置有第四半透反射膜62，第四半透反射膜62的反射面朝向第五直角等腰三棱镜61的内侧。第六直角等腰三棱镜63的斜面设置有第五半透反射膜64，第五半透反射膜64的反射面朝向第六直角等腰三棱镜63的内侧。

第四光束84从与第一半透反射膜32呈45°夹角的方向照射向第三分光件60，第四光束84到达第三分光件60后，一部分被第四半透反射膜62反射形成第七光束87，另一部分透过第四半透反射膜62形成第六光束86。

第六光束86被第二反射件70反射回第三分光件60，一部分被第五半透反射膜64反射，形成第八光束88。

又第三分光件60包括第五直角等腰三棱镜61和第六直角等腰三棱镜63，第五直角等腰三棱镜61的斜面与第六直角等腰三棱镜63的斜面重合。因此，第七光束87与第六光束86垂直。第二反射件70使第六光束86按原路返回至第三分光件60，因此，第八光束88与第六光束86垂直。如此，第七光束87与第八光束88平行。又第六光束86与第七光束87相交，第八光束88与第六光束86相交，因此，第七光束87与第八光束88共线。

在本申请的一些实施例中，第二直角等腰三棱镜33与第四直角等腰三棱镜52也可以一体成型。

请参阅图4，在本申请的一些实施例中，本申请提共的一种相机标定装置10还包括调节激光束80光斑大小的透镜组件95。透镜组件95位于第三光束83的传播路径，透镜组件95的中心轴线与第三光束83共线。

通过透镜组件95调节第三光束83的光斑大小，进而调节第三光束83在第二待标定相机92中形成清晰光斑时第二待标定相机92的高度，从而标定第二待标定相机92的高度。第一待标定相机91的高度可保持固定，第二待标定相机92的高度标定完成后，即使第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离符合预期要求。

需要说明的是，第三光束83的光斑越小，第三光束83越聚集，第三光束83光斑的轮廓就会越清晰，第一待标定相机91可在高度较高处拍摄清晰的第三光束83光斑的影像，因此，第一待标定相机91的标定高度越大。反之，第三光束83的光斑越大，第一待标定相机91的标定高度越小。

实施例二

请参阅图5，在本申请的一些实施例中，本申请提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

根据所述第一影像计算所述第一光斑的坐标（x1,y1），根据所述第二影像计算所述第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

通过第一分光件30使发生器20发射的激光束80形成第一光束81与第二光束82。第二光束82在第一待标定相机91处形成第一光斑，并通过第一待标定相机91拍摄第一光斑的第一影像。根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）。第一光束81在第二待标定相机92处形成第二光斑，并通过第二待标定相机92拍摄第二光斑的第二影像。根据第二影像计算第二光斑的坐标（x1,y1）。

以第二光斑的坐标（x2,y2）为标准，计算第一待标定相机91的第一移动量（Δx1,Δy1），即Δx1=x1-x2，Δy1=y1-y2，此时，Δx2=0,Δy2=0，再根据计算所得的第一待标定相机91的第一移动量（Δx1,Δy1）移动第一待标定相机91的位置，如此，完成对第一待标定相机91和第二待标定相机92的标定。

实施例三

请参阅图5，在本申请的一些实施例中，本申请提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

根据所述第一影像计算所述第一光斑的坐标（x1,y1），根据所述第二影像计算所述第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

通过第一分光件30使发生器20发射的激光束80形成第一光束81与第二光束82。第二光束82在第一待标定相机91处形成第一光斑，并通过第一待标定相机91拍摄第一光斑的第一影像。根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）。第一光束81在第二待标定相机92处形成第二光斑，并通过第二待标定相机92拍摄第二光斑的第二影像。根据第二影像计算第二光斑的坐标（x1,y1）。

以第一光斑的坐标（x1,y1）为标准，计算第二待标定相机92第二移动量（Δx2,Δy2），即Δx2=x1-x2，Δy2=y1-y2，此时，Δx1=0,Δy1=0，再根据计算所得的第二待标定相机92的第二移动量（Δx2,Δy2）移动第二待标定相机92的位置，如此，完成对第一待标定相机91和第二待标定相机92的标定。

实施例四

请参阅图5，在本申请的一些实施例中，本申请提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

根据所述第一影像计算所述第一光斑的坐标（x1,y1），根据所述第二影像计算所述第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

通过第一分光件30使发生器20发射的激光束80形成第一光束81与第二光束82。第二光束82在第一待标定相机91处形成第一光斑，并通过第一待标定相机91拍摄第一光斑的第一影像。根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）。第一光束81在第二待标定相机92处形成第二光斑，并通过第二待标定相机92拍摄第二光斑的第二影像。根据第二影像计算第二光斑的坐标（x1,y1）。

系统预设有第一光斑的基准坐标（x11，y11）和第二光斑的基准坐标（x21，y21）

以第一光斑的基准坐标（x11，y11）为标准，计算第一待标定相机91第一移动量（Δx1,Δy1），即Δx1=x1-x11，Δy1=y1-y11。以第二光斑的基准坐标（x21，y21）为标准，计算第二待标定相机92第二移动量（Δx2,Δy2），即Δx2=x1-x21，Δy2=y1-y21。再分别根据计算所得的第一待标定相机91第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机92的第二移动量（Δx2,Δy2）移动第一待标定相机91与第二待标定相机92的位置，如此，完成对第一待标定相机91和第二待标定相机92的标定。

实施例五

请参阅图6，在本申请的一些实施例中，本申请提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉第二光束的第一光斑的第一影像；

根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）；

第一反射件将第一光束反射回第一分光件；

第一分光件将被反射回第一分光件的激光束反射形成第三光束，第三光束与第二光束共线；

第二待标定相机捕捉第三光束的第二光斑的第二影像；

根据第二影像计算第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

通过第一分光件30与第一反射件40使发生器20发射的激光束80形成共线的第三光束83与第二光束82，且第三光束83与第二光束82的传播方向相反。第二光束82在第一待标定相机91处形成第一光斑，并通过第一待标定相机91拍摄第一光斑的第一影像。根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）。第三光束83在第二待标定相机92处形成第二光斑，并通过第二待标定相机92拍摄第二光斑的第二影像。根据第二影像计算第二光斑的坐标（x1,y1）。

以第二光斑的坐标（x2,y2）为标准，计算第一待标定相机91的第一移动量（Δx1,Δy1），即Δx1=x1-x2，Δy1=y1-y2，此时，Δx2=0,Δy2=0，再根据计算所得的第一待标定相机91的第一移动量（Δx1,Δy1）移动第一待标定相机91的位置，如此，完成对第一待标定相机91和第二待标定相机92的标定

也可以第一光斑的坐标（x1,y1）为标准，计算第二待标定相机92第二移动量（Δx2,Δy2），即Δx2=x1-x2，Δy2=y1-y2，此时，Δx1=0,Δy1=0，再根据计算所得的第二待标定相机92的第二移动量（Δx2,Δy2）移动第二待标定相机92的位置，如此，完成对第一待标定相机91和第二待标定相机92的标定。

在本申请的一些实施例中，在步骤第一待标定相机91捕捉第二光束82的第一光斑的第一影像中，在第一光斑轮廓清晰时的高度获取第一影像。

由于第一光斑在特定高度形成清晰的轮廓，因此，可通过第一光斑轮廓清晰时的高度获取第一影像来标定第一待标定相机91的高度。第二待标定相机92的高度可保持固定，第一待标定相机91的高度标定完成后，第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离即标定完成。

在本申请的一些实施例中，在步骤第二待标定相机92捕捉第三光束83的第二光斑的第二影像中，在第二光斑轮廓清晰时的高度获取第二影像。

由于第二光斑在特定高度形成清晰的轮廓，因此，可通过第二光斑轮廓清晰时的高度获取第二影像来标定第二待标定相机92的高度。第一待标定相机91的高度可保持固定，第二待标定相机92的高度标定完成后，第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离即标定完成。

在本申请的一些实施例中，在步骤第一待标定相机91捕捉第二光束82的第一光斑的第一影像中，在第一光斑轮廓清晰时的高度获取第一影像。在步骤第二待标定相机92捕捉第三光束83的第二光斑的第二影像中，在第二光斑轮廓清晰时的高度获取第二影像。

可同时标定第一待标定相机91与第二待标定相机92的高度来标定第一待标定相机91与第二待标定相机92之间的距离。

实施例六

请参阅图7至图9，在本申请的一些实施例中，本申请还提供一种相机标定方法，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

标定第一待标定相机与第二待标定相机中的至少一个；

其中，标定第一待标定相机的步骤为：

调节第一待标定相机在Z轴上位置，以使第一光斑在第一待标定相机中聚焦成像；

移动第一待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第一光斑至少在相机图像中移动四个点位；

标定第二待标定相机的步骤为：

调节第二待标定相机在Z轴上位置，以使第二光斑在第二待标定相机中聚焦成像；

移动第二待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第二光斑至少在相机图像中移动四个点位。

通过第一分光件30使发生器20发射的激光束80形成第一光束81与第二光束82。第二光束82在第一待标定相机91处形成第一光斑，并通过第一待标定相机91拍摄第一光斑的第一影像。根据第一影像计算第一光斑的坐标（x1,y1）。第一光束81在第二待标定相机92处形成第二光斑，并通过第二待标定相机92拍摄第二光斑的第二影像。

在标定第一待标定相机91的过程中，调节第一待标定相机91在Z轴上位置，以使第一光斑在第一待标定相机91中聚焦成像。移动第一待标定相机91在X轴和Y轴上的位置，使第一光斑至少在相机图像中移动四个点位。再根据标准的四元标定算法对第一待标定相机91进行标定。其中，标准的标定算法可参照现有的标定算法，在此不做赘述。

同理地，在标定第二待标定相机92的过程中，调节第二待标定相机92在Z轴上位置，以使第一光斑在第二待标定相机92中聚焦成像。移动第二待标定相机92在X轴和Y轴上的位置，使第一光斑至少在相机图像中移动四个点位。再根据标准的标定算法对第二待标定相机92进行标定。其中，标准的四元标定算法可参照现有的标定算法，在此不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相机标定装置，其特征在于，包括：

用于发射激光束的发生器；

用于使所述激光束形成第一光束与第二光束的第一分光件；

其中，在标定过程中，所述第一光束被第一待标定相机捕捉，同时，所述第二光束被所述第待标定二相机捕捉。

2.根据权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，还包括用于将所述第一光束的所述激光束反射回所述第一分光件的第一反射件；

其中，被反射回所述第一分光件的所述激光束被所述第一分光件反射形成第三光束，所述第三光束与所述第二光束共线。

3.根据权利要求2所述的相机标定装置，其特征在于，所述激光束所形成的光斑至少有四个能被待标定相机的视场同时容纳且不发生干涉。

4.根据权利要求2所述的相机标定装置，其特征在于，还包括：

用于使所述第三光束的所述激光束形成第四光束与第五光束的第二分光件，所述第五光束与所述第三光束共线；

用于使所述第四光束的所述激光束形成第六光束与第七光束的第三分光件，所述第七光束与所述第三光束平行；

用于将所述第六光束的所述激光束反射回所述第三分光件的第二反射件；

其中，被反射回所述第三分光件的所述激光束被所述第三分光件反射形成第八光束，所述第八光束与所述第七光束共线。

5.根据权利要求2所述的相机标定装置，其特征在于，所述第一分光件包括第一直角等腰三棱镜和第二直角等腰三棱镜，所述第一直角等腰三棱镜的斜面与所述第二直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第一直角等腰三棱镜的斜面设置有第一半透反射膜，所述第一半透反射膜的反射面朝向所述第一直角等腰三棱镜的内侧；

所述第二直角等腰三棱镜的斜面设置有第二半透反射膜，所述第二半透反射膜的反射面朝向所述第二直角等腰三棱镜的内侧。

6.根据权利要求4所述的相机标定装置，其特征在于，所述第二分光件包括第三直角等腰三棱镜和第四直角等腰三棱镜，所述第三直角等腰三棱镜的斜面与所述第四直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第三直角等腰三棱镜的斜面与所述第四直角等腰三棱镜的斜面之间设置有第三半透反射膜，所述第三半透反射膜的反射面朝向所述第一分光件且与所述第三光束呈45°角。

7.根据权利要求4所述的相机标定装置，其特征在于，所述第三分光件包括第五直角等腰三棱镜和第六直角等腰三棱镜，所述第五直角等腰三棱镜的斜面与所述第六直角等腰三棱镜的斜面重合；

所述第五直角等腰三棱镜的斜面设置有第四半透反射膜，所述第四半透反射膜的反射面朝向所述第五直角等腰三棱镜的内侧；

所述第六直角等腰三棱镜的斜面设置有第五半透反射膜，所述第五半透反射膜的反射面朝向所述第六直角等腰三棱镜的内侧。

8.一种相机标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

根据所述第一影像计算所述第一光斑的坐标（x1,y1），根据所述第二影像计算所述第二光斑的坐标（x2,y2）；

根据所述第一光斑的坐标（x1,y1）与所述第二光斑的坐标（x2,y2）计算第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）与第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）中的至少一个；

根据计算所得的第一待标定相机的第一移动量（Δx1,Δy1）和/或第二待标定相机的第二移动量（Δx2,Δy2）移动所述第一待标定相机和第二待标定相机中的至少一个的位置。

9.根据权利要求8所述的相机标定方法，其特征在于，在步骤第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像中，在所述第一光斑轮廓清晰时的高度获取所述第一影像；和/或

在步骤第二待标定相机捕捉所述第三光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像中，在所述第二光斑轮廓清晰时的高度获取所述第二影像。

10.一种相机标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

发生器发射激光束；

第一分光件使所述激光束形成第一光束与第二光束；

第一待标定相机捕捉所述第二光束中所述激光束的第一光斑的第一影像，第二待标定相机捕捉所述第一光束中的所述激光束的第二光斑的第二影像；

标定第一待标定相机与第二待标定相机中的至少一个；

其中，标定第一待标定相机的步骤为：

调节第一待标定相机在Z轴上位置，以使第一光斑在第一待标定相机中聚焦成像；

移动第一待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第一光斑至少在相机图像中移动四个点位；

标定第二待标定相机的步骤为：

调节第二待标定相机在Z轴上位置，以使第二光斑在第二待标定相机中聚焦成像；

移动第二待标定相机在X轴和Y轴上的位置，使第二光斑至少在相机图像中移动四个点位。