CN1238689C - 视觉测量系统现场校准装置及校准方法 - Google Patents

视觉测量系统现场校准装置及校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1238689C
CN1238689C CNB2004100727008A CN200410072700A CN1238689C CN 1238689 C CN1238689 C CN 1238689C CN B2004100727008 A CNB2004100727008 A CN B2004100727008A CN 200410072700 A CN200410072700 A CN 200410072700A CN 1238689 C CN1238689 C CN 1238689C
Authority
CN
China
Prior art keywords
calibration
target
sensor
measurement system
vision measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004100727008A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1605829A (zh
Inventor
邾继贵
刘常杰
吴斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CNB2004100727008A priority Critical patent/CN1238689C/zh
Publication of CN1605829A publication Critical patent/CN1605829A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1238689C publication Critical patent/CN1238689C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G06T7/85—Stereo camera calibration

Abstract

本发明公开了视觉测量系统现场校准装置及校准方法，本发明的校准装置包括空间三维坐标测量系统和立体靶标，立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内，立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶。空间三维坐标测量系统可以是经纬仪工业测量系统，可以是激光跟踪仪。传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。本发明的校准方法包括将立体靶标在坐标测量机下进行标定，采集立体靶标上传感器校准靶的图像，根据标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系，得到其转换关系等步骤。本发明能在现场同时实现视觉测量系统中测量元件校准和系统的全局校准，解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题。

Description

视觉测量系统现场校准装置及校准方法
技术领域
本发明属于精密测量的现场校准技术，特别涉及一种计算机视觉测量中的视觉测量系统现场校准装置及校准方法。
背景技术
视觉测量系统与其它测量装置相同，只有经过校准才可以使用。视觉测量系统校准包括测量元件校准和系统全局校准，其中测量元件校准包括摄象机校准和传感器校准。摄象机校准主要实现摄象机参数的确定；传感器校准是确定传感器中两摄象机之间的位姿关系；系统全局校准是确定系统中所有传感器的坐标系到系统坐标系的变换关系。针对测量系统的不同组成，校准内容可以包括摄象机校准、传感器校准和系统全局校准，也可以包括其中部分内容的校准。
现有的测量系统校准方法其测量元件(摄象机和传感器)校准和系统全局校准是分步实现的，校准过程操作复杂，劳动强度大，而且测量元件的校准在非现场完成，校准环境和应用环境不一致。现代工业测量系统要求校准在现场实现，同时具有快速、灵活的特点，而现有的这种分步式校准显然不能满足其要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种视觉测量系统现场校准装置，能够实现测量元件(摄象机和传感器)和系统的同时、快速现场校准。本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种视觉测量系统现场校准校准方法。
为了解上述所要解决的技术问题，本发明的视觉测量系统现场校准装置包括空间三维坐标测量系统和立体靶标。所述的立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内，立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶。
所述的空间三维坐标测量系统可以是经纬仪工业测量系统。所述的空间三维坐标测量系统也可以是激光跟踪仪。
所述的传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。
为了解决上述所要解决的技术问题，本发明的视觉测量系统现场校准方法，采用经纬仪工业测量系统或激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统，校准方法包括以下步步骤：
a将立体靶标在坐标测量机下进行标定，得到系统测量靶和传感器校准靶的位置变换关系；
b将立体靶标安装在被校准视觉测量系统的传感器的工作范围处；
c通过被校准视觉测量系统的传感器的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的图像；
d根据测量元件摄象机和传感器校准数学模型，计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系，从而实现测量元件摄象机和传感器的校准；
e采用空间三维坐标测量系统测量立体靶标上的系统测量靶；
f根据立体靶标标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系，得到被校准视觉测量系统各传感器的坐标系到空间三维坐标测量系统坐标系的转换关系，完成测量系统的全局校准。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(一)能在现场同时实现视觉测量系统中测量元件(摄象机和传感器)校准和系统的全局校准，解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题；(二)校准方法可操作性强、效率高。
附图说明
图1是本发明中立体靶标的示意图；
图2是传感器及系统统一校准示意图。
附图标记：1传感器    2立体靶标    3第一经纬仪    4第二经纬仪
具体实施方式
下面以轿车车身视觉检测站建立为例说明具体的实施方式：
视觉测量系统现场装置实施例一：
本发明的视觉测量系统现场校准装置，包括空间三维坐标测量系统和立体靶标。立体靶标设置在空间三维坐标测量系统的工作范围处内，立体靶标由基板和设置在基板上精密校准元件组成。空间三维坐标测量系统采用经纬仪工业测量系统。立体靶标可以作为传感器校准靶和系统测量靶。
视觉测量系统现场校准装置实施例二：
与视觉测量系统现场校准装置实施例一的不同之处仅在于，空间三维坐标测量系统采用的是是激光跟踪仪。
本发明的视觉测量系统现场校准装置的空间三维坐标测量系统除了上述经纬仪工业测量系统和激光跟踪仪可以选用以外，还可选用其他空间三维坐标测量系统。
视觉测量系统现场校准方法实施例一：
如图1所示，立体靶标中精密校准元件为标准球，将12个标准球分两组固定于立体靶标基板的两侧，一组由9个标准球组成传感器校准靶，一组由3个标准球组成经纬仪工业测量系统测量靶，将立体靶标在坐标测量机下进行标定，以得到两组标准球的坐标变换关系。
如图2所示，根据传感器1的量程，将已标定的立体靶标2安装在传感器1的工作范围处，利用传感器1的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的9个标准球图象，根据摄象机和传感器的校准数学模型，计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系，从而实现测量元件摄象机和传感器的校准。同时，采用两台高精度电子经纬仪(如Leica T1800经纬仪)组成移动式空间三维坐标测量系统，利用经纬仪工业测量系统测量系统测量靶上的一组3个标准球，根据立体靶标标定时两组标准球的坐标变换关系，得到传感器坐标系到工业经纬仪测量系统坐标系的转换关系。由于测量系统是基于多传感器结构的，所有的摄象机和传感器都完成上述校准过程后，也就完成了所有测量元件(摄象机和传感器)校准和测量系统的全局校准。
视觉测量系统现场校准方法实施例二：
与视觉测量系统现场校准方法实施例一的不同之处仅在于，采用激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统。
本发明在现场同时实现视觉测量系统中测量元件(摄象机和传感器)校准和系统的全局校准，提出一种全新的视觉测量系统现场校准装置及校准方法；解决了工业现场在线视觉测量系统快速建立所要求的灵活、快速的测量元件校准与系统全局校准问题。校准方法可操作性强、效率高，可用于工业现场视觉测量系统的快速现场校准。

Claims (5)

1.一种视觉测量系统现场校准装置，包括空间三维坐标测量系统和立体靶标，其特征是，所述的立体靶标设置在所述空间三维坐标测量系统的工作范围处内，立体靶标由基板和分别设置在基板两侧的传感器校准靶和系统测量靶组成。
2.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置，其特征是，所述的空间三维坐标测量系统是经纬仪工业测量系统。
3.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置，其特征是，所述的空间三维坐标测量系统是激光跟踪仪。
4.根据权利要求1所述的视觉测量系统现场校准装置，其特征是，所述的传感器校准靶和所述的系统测量靶均由标准球组成。
5.一种视觉测量系统现场校准方法，其特征是，采用经纬仪工业测量系统或激光跟踪仪作为空间三维坐标测量系统，校准方法包括以下步骤：
a将立体靶标在坐标测量机下进行标定，得到系统测量靶和传感器校准靶的位置变换关系；
b将立体靶标安装在被校准视觉测量系统的传感器的工作范围处；
c通过被校准视觉测量系统的传感器的两个摄象机分别采集立体靶标上传感器校准靶的图像；
d根据测量元件摄象机和传感器校准数学模型，计算得到摄象机的校准参数和两个摄象机的位姿关系，从而实现测量元件摄象机和传感器的校准；
e采用空间三维坐标测量系统测量立体靶标上的系统测量靶；
f根据立体靶标标定时系统测量靶和传感器校准靶之间的坐标变换关系，得到被校准视觉测量系统各传感器的坐标系到空间三维坐标测量系统坐标系的转换关系，完成测量系统的p全局校准。
CNB2004100727008A 2004-11-11 2004-11-11 视觉测量系统现场校准装置及校准方法 Expired - Fee Related CN1238689C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100727008A CN1238689C (zh) 2004-11-11 2004-11-11 视觉测量系统现场校准装置及校准方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100727008A CN1238689C (zh) 2004-11-11 2004-11-11 视觉测量系统现场校准装置及校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1605829A CN1605829A (zh) 2005-04-13
CN1238689C true CN1238689C (zh) 2006-01-25

Family

ID=34765223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100727008A Expired - Fee Related CN1238689C (zh) 2004-11-11 2004-11-11 视觉测量系统现场校准装置及校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1238689C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949711A (zh) * 2010-08-25 2011-01-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大型光电经纬仪动态测角精度的检测装置及方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100357702C (zh) * 2005-07-12 2007-12-26 北京航空航天大学 一种三维视觉现场测量量值传递方法及装置
CN100343625C (zh) * 2005-12-05 2007-10-17 天津大学 基于拼接靶的大型三维形体形貌测量拼接方法和装置
KR100809533B1 (ko) * 2006-09-21 2008-03-04 삼성중공업 주식회사 공간의 정밀 계측을 위한 글로벌 좌표 생성방법
CN101586964B (zh) * 2008-05-23 2012-02-01 上海船厂船舶有限公司 水上测量时经纬仪的调校方法
US9615064B2 (en) * 2010-12-30 2017-04-04 Pelco, Inc. Tracking moving objects using a camera network
CN102155923B (zh) * 2011-03-17 2013-04-24 北京信息科技大学 基于立体靶标的拼接测量方法及系统
CN102297702A (zh) * 2011-05-17 2011-12-28 成都飞机工业（集团）有限责任公司 激光跟踪仪自校准方法
CN102435156B (zh) * 2011-09-21 2013-10-16 上海大学 一种大型筒柱状工件尺寸和几何误差测量方法
CN102506900A (zh) * 2011-11-17 2012-06-20 大连理工大学 视觉测量系统中坐标方向校正方法及装置
CN102589571B (zh) * 2012-01-18 2014-06-04 西安交通大学 一种空间三维视觉计算验证方法
RU2500987C1 (ru) * 2012-04-24 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет геодезии и картографии" (МИИГАиК) Стенд для поверки и калибровки штрих-кодовых реек
CN102650514B (zh) * 2012-05-03 2015-08-12 秦毅 一种立体视觉系统及其实时监控三维安全警示区域的应用
CN102867414B (zh) * 2012-08-18 2014-12-10 湖南大学 一种基于ptz摄像机快速标定的车辆排队长度测量方法
EP2722136A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-23 inos Automationssoftware GmbH Method for in-line calibration of an industrial robot, calibration system for performing such a method and industrial robot comprising such a calibration system
JP6317760B2 (ja) * 2012-12-14 2018-04-25 ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド ３次元表面測定のための装置および方法
CN103175470B (zh) * 2013-03-01 2015-04-15 天津大学 基于线结构光视觉传感器的基准球定位测量方法
CN103395301B (zh) * 2013-07-17 2016-07-06 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种激光打标机三维校正方法和装置
CN103895023B (zh) * 2014-04-04 2015-08-19 中国民航大学 一种基于编码方位装置的机械臂末端跟踪测量系统的跟踪测量方法
CN104535042B (zh) * 2014-12-31 2016-09-14 天津大学 基于非正交轴系激光经纬仪的测量方法
CN104880204B (zh) * 2015-06-17 2019-03-05 沈阳飞机工业（集团）有限公司 利用gps及自动跟踪与测量系统对高精度激光测距仪的校准方法
CN106403810B (zh) * 2015-07-31 2018-11-02 北京航天计量测试技术研究所 一种激光跟踪数字化柔性装配测量系统现场校准方法
CN105067011A (zh) * 2015-09-15 2015-11-18 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种基于视觉标定及坐标转换的测量系统整体校准方法
CN105203050A (zh) * 2015-10-08 2015-12-30 扬中中科维康智能科技有限公司 一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角检测方法
CN105571498B (zh) * 2016-01-21 2018-05-22 天津大学 可变长度光电基准尺与测试方法
ES2692168B2 (es) * 2017-05-30 2019-12-04 Equipos Nucleares S A S M E Dispositivo y método para calibrar distanciómetros láser.
CN107883870B (zh) * 2017-10-24 2019-12-03 四川雷得兴业信息科技有限公司 基于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的全局标定方法
CN107990940B (zh) * 2017-12-20 2020-09-11 武汉惟景三维科技有限公司 一种基于立体视觉测量技术的运动物体追踪方法
CN108413988B (zh) * 2018-03-13 2020-09-15 北京卫星环境工程研究所 机器人末端经纬仪坐标系快速标定方法
CN108844459B (zh) * 2018-05-03 2020-07-03 华中科技大学无锡研究院 一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及装置
CN110017770A (zh) * 2019-04-18 2019-07-16 天津工业大学 一种应用于三坐标测量机的视觉检测标定方法
CN110220454B (zh) * 2019-06-03 2020-11-13 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种三坐标定位机构的位姿标定方法
CN112304214B (zh) * 2019-08-01 2022-10-11 上海飞机制造有限公司 基于摄影测量的工装检测方法和工装检测系统
CN110830696B (zh) * 2019-11-26 2021-03-12 成都立鑫新技术科技有限公司 一种双目视觉测量技术的校准方法
CN111397581B (zh) * 2020-02-27 2022-01-18 清华大学 基于红外led点阵的视觉定位靶标及靶标测量场
CN111833396B (zh) * 2020-06-05 2024-03-29 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 一种采血装置相机坐标系到世界坐标系的转换方法及系统
CN111536877A (zh) * 2020-06-19 2020-08-14 无锡身为度信息技术有限公司 一种三坐标测量机上的线激光传感器姿态标定方法
CN113175870B (zh) * 2021-04-23 2023-01-10 天津大学 用于多目视觉传感器全局标定的全局标定靶标及标定方法
CN113251933A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 上海砼测检测技术有限公司 一种用于基坑表面位移监测的自动化图像位移测量系统
CN114111571A (zh) * 2021-11-15 2022-03-01 天津大学 一种异形工件测量的视觉精密检测装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949711A (zh) * 2010-08-25 2011-01-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大型光电经纬仪动态测角精度的检测装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1605829A (zh) 2005-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1238689C (zh) 视觉测量系统现场校准装置及校准方法
AU2018295572B2 (en) Real time position and orientation tracker
CN108613628B (zh) 一种基于双目视觉的架空输电线路弧垂测量方法
CN102262092B (zh) 能见度测量系统及方法
CN102798350B (zh) 一种臂架挠度的测量方法、装置及系统
CN110031829B (zh) 一种基于单目视觉的目标精准测距方法
CN109764858B (zh) 一种基于单目相机的摄影测量方法及系统
JPH09105613A (ja) 非接触型の三次元測定装置および測定方法
CN1818545A (zh) 远距离面内小位移测量系统
CN106197292B (zh) 一种建筑物位移监测方法
CN101901501A (zh) 一种生成激光彩色云图的方法
CN111739104A (zh) 一种激光标定系统的标定方法、装置以及激光标定系统
CN101033950A (zh) 岩石表面三维形貌的测量方法
CN113870366B (zh) 基于位姿传感器的三维扫描系统的标定方法及其标定系统
CN102798456A (zh) 一种工程机械臂架系统工作幅度的测量方法、装置及系统
CN112880642A (zh) 测距系统和测距方法
CN1890531A (zh) 非接触三维测量方法及装置
CN103175512B (zh) 一种混凝土泵车臂架末端位置姿态的摄像测量方法
CN110702343B (zh) 一种基于立体视觉的挠度测量系统及方法
CN1233984C (zh) 不基于粘性标记的大型三维形体形貌测量拼接方法
Benkhoui et al. UAS-based crack detection using stereo cameras: A comparative study
CN1356530A (zh) 大尺寸三维空间测量的现场标定装置及测量方法
CN1268892C (zh) 基于位置传感器件psd的三维测量方法
CN1670479A (zh) 基于视频图像测量飞行器飞行高度的方法
CN109342008B (zh) 基于单应性矩阵的风洞试验模型迎角单相机视频测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060125

Termination date: 20121111