CN201191902Y - 光栅投影式三维照相系统的标定板 - Google Patents
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Abstract
光栅投影式三维照相系统的标定板，有基板3，基板表面为白色漫反射表面层4，基板表面的中心处为黑色实心圆1；以黑色实心圆圆心0为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴；平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺2。精密铟钢标尺的刻度面最好与标定板表面重合。两个相同的精密铟钢标尺以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻度线。这样的标定板作为光栅投影平面的标定已知平面∑，能顺利标定光栅格栅的实际尺寸，同时进行数码照相机的标定。
Description
技术领域：
本实用新型涉及光栅投影式三维照相系统及三维照片数据采集所用的标定板。
背景技术：
已有的光栅投影式三维照相系统所使用的标定板，有基板，基板面设置有排列分布的标点。这些标定板及标定方法做不到对相机和光平面同时标定，目前国内的三维摄像技术的研制，对相机和光平面的标定一直采用不同的标定板进行标定。
发明内容：
本发明就是解决已有技术标定板存在的问题，提供一种对相机和光平面同时标定的光栅投影式三维照相系统的标定板。
为了解决上述问题，本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板，有基板，其特征在于：基板表面为白色漫反射表面层，基板表面的中心处为黑色实心圆；以黑色实心圆圆心O为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴；平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺。为了更精确光平面，精密铟钢标尺的刻度面与标定板表面重合。两个相同的精密铟钢标尺以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻度线。这样本实用新型的标定板作为光栅投影平面的标定原理中的已知平面∑。标定板位于测量坐标系原点O时，微调相机的位置和状态，使相机主光轴与标定板相交于O点。若一次调节达不到要求，则需进行多次调节，直至符合要求。判断相机主光轴与标定板是否相交于原点O的方法为：拍摄一幅标定板处于原点O时的图像；将该图像输入到计算机中，检测黑色实心圆所成之像(黑色实心圆所成的像为椭圆)的圆心位置；如果该圆心位置同整个图像的中心位置误差不超过5个像素(假设相机主光轴同CCD成像平面相交于图像的中心)，则认为相机主光轴与标定板相交于原点O。使用本设计的标定板，不仅能顺利标定光栅格栅的实际尺寸，而且同时可以进行数码照相机的标定。标尺是对光平面进行标定，黑色实心圆的圆点是对相机进行标定，将数码相机标定板和投影仪标定板刻制在了同一张标定板上，可以对光栅投影仪参数和数码相机参数是同时进行标定的。实践结果表明，同时标定大大提高了三维照相系统的系统精度，这是本实用新型的标定板突出优点，是其它标定板及标定方法做不到的。
附图说明：
附图表示了本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板结构示意图，其中图1改进的防反放置模具整体结构剖视图。下面结合附图的实例进一步说明。
具体实施方式：
如附图表示的本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板，这种本实用新型的标定板，为基板3表面为白色漫反射表面4，其宽度和高度均为600mm；中心处制做一直径为15mm的黑色实心圆1；以黑色实心圆圆心O为原点刻制X、Y坐标轴；平行于X轴对称镶嵌两个相同的精密铟钢标尺2(标尺的刻度面与标定板表面重合)，两标尺外沿间距为400mm；标尺量程为±280mm，标尺的最小刻度为0.2mm；两标尺均关于Y轴对称，即Y轴通过上下两标尺的零刻度线。本实用新型的标定板为了实现光栅投影仪的标定，如附图所示的标定板，作为光栅投影平面的标定中的已知平面∑。本实用新型的标定板与数码相机和光栅投影仪三者相对。建立测量坐标系OXYZ，其中Z轴垂直于标定板平面。调整时，首先将两轴精密数控平台的工作台面调整到水平位置(数控平台的运动由一台PC机控制)；其次将投影仪标定板垂直于数控平台的纵轴，竖直安装在两轴精密数控平台的工作台面上，标定板上的Y轴竖直向上；再其次将三脚架平稳地放在标定板正面适当距离处(三脚架要求有足够的强度和抗震性，以减小整个系统的标定误差)，把投影仪水平固定在三脚架上，将数码相机水平安装在投影仪的一侧。当数控平台位于纵轴运动范围的中点时，调整三脚架到标定板的距离，使光栅投影仪的镜头F2主点到投影仪标定板表面的距离约为1500mm--3000mm。在保持三脚架和数控平台间的距离不变的前提下，调节光栅投影仪、数码相机两者的镜头焦距，使投影在标定板上的光栅和成像在数码相机里的光栅均处于最清晰的状态；然后，控制数控平台运动，使投影仪标定板从原点O出发沿其纵轴(Z轴)分别向前、向后移动50mm。在该移动范围内的若干位置处，仔细检验光栅投影仪投影在标定板上所形成的光栅的质量，以及这些光栅在数码相机上的成像质量；如果不能满足三维照相系统软件的要求，则需微调相应的镜头焦距，直至符合要求，才能进行下一步工作。
打开光栅投影仪电源，调节三脚架相关手柄，使光栅投影仪主光轴和投影仪标定板垂直，且保证投影胶片中央基准明条纹的中心线对准标定板上、下标尺的零刻度线(对准时要求误差不超过0.5mm)；投影所形成光栅的上、下有效区域关于X坐标轴基本对称。
当标定板位于测量坐标系原点O时，微调相机的位置和状态，使相机主光轴与标定板相交于O点。若一次调节达不到误差的要求，则需进行多次调节，直至符合要求。判断相机主光轴与标定板是否相交于原点O的方法为：拍摄一幅标定板处于原点O时的图像；将该图像输入到计算机中，在本文开发的三维照相系统软件上，检测黑色实心圆所成之像(黑色实心圆所成的像为椭圆)的圆心位置；如果该圆心位置同整个图像的中心位置误差不超过5个像素(假设相机主光轴同CCD成像平面相交于图像的中心)，则认为相机主光轴与标定板相交于原点O。
当光栅投影仪、数码相机和投影仪标定板调整完毕，将光栅投影仪、数码相机以及投影仪标定板压紧固定，确保光栅投影仪与数码相机之间、标定板与数控工作台之间的相对位置不再改变；特别需要指出的是，光栅投影仪和数码相机的焦距也要固定下来，否则可能导致标定失败。标定完成后，光栅投影仪与数码相机之间的相对位置必须保持标定时的状态，光栅投影仪和数码相机的焦距也不能有任何变化，否则必须重新进行标定。
Claims (3)
1、一种光栅投影式三维照相系统的标定板，有基板，其特征在于：基板表面为白色漫反射表面层，基板表面的中心处为黑色实心圆；以黑色实心圆圆心为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴；平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺。
2、如权利要求1所说的，其特征在于：精密铟钢标尺的刻度面与标定板表面重合。
3、如权利要求1或2所说的，其特征在于：两个相同的精密铟钢标尺以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻度线。
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| CN106340044A (zh) * | 2015-07-09 | 2017-01-18 | 上海振华重工电气有限公司 | 摄像机外参自动标定方法及标定装置 |
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