CN206863818U - 一种标定模板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种标定模板，主要包括标定板（1）和至少两个与所述标定基板（1）连接的球状标定件（2），所述标定基板（1）上设置有若干个标志结构（3），所述球状标定件（2）和所述标志结构（3）处于同一可视面。本实用新型将标定基板（1）与至少两个球状标定件（2）配合，利用该标定模板进行相机标定时，能够实现基于一个标定模板、一帧采集图像完成相机标定工作。在工厂标定等应用中，具有实用性强、标定速度快、精度高特点，同时也降低了标定模板的占用空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及相机标定领域，特别是涉及一种具有至少两个球状标定件的标定模板。
背景技术
相机标定是图像处理技术中非常重要的技术，在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定。而标定模板是相机标定处理中不可或缺的装置。
为实现快速完成相机标定工作，亟需一种能够基于一帧图像完成相机标定的方法和标定装置。如图1所示，图1描述了一种现有的标定装置，该标定装置包括标定支架7和设置在标定支架上的四个姿态不同的标定基板1，通过对四个标定基板1的图像进行分析处理，完成相机标定。虽然该种标定装置能够实现仅拍摄一次图像即可完成相机标定，但该标定装置存在标定精度不稳定、受标定板间的相对姿态影响较大、由于采用多张标定基板造成整体占用体积大等问题。
发明内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种标定模板，将标定基板与至少两个球状标定件配合，利用该标定模板进行相机标定时，能够实现基于一个标定基板、一帧采集图像完成相机标定工作。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种标定模板，包括标定基板，所述标定基板上设置有若干个标志结构，另外，所述标定模板还包括至少两个与所述标定基板连接的球状标定件，所述球状标定件和所述标志结构处于同一可视面。基于该种结构可以实现基于一个标定基板和一帧采集图像的相机标定工作。
基于上述实施例，进一步的，若干个所述标志结构可以被排列形成具有固定距离的阵列结构。
基于上述任一实施例，进一步的，所述标志结构可以包括矩形状结构。
基于上述任一实施例，进一步的，所述标志结构还可以包括圆形状结构。
基于上述任一实施例，进一步的，所述球状标定件可以包括圆球。
基于上述任一实施例，进一步的，所述球状标定件还可以包括球缺。
基于上述任一实施例，进一步的，所述球状标定件可以通过连接件被设置在所述标定基板的固定位置处。
基于上述任一实施例，进一步的，所述标定基板上可以设置有容纳槽，以使所述球状标定件能够通过所述容纳槽被设置在所述标定基板的固定位置处。
基于上述任一实施例，进一步的，若干个所述标志结构可以为印刷制成的涂层。
基于上述任一实施例，进一步的，若干个所述球状标定件，需要至少两个所述球状标定件在相机的成像中投影为椭圆图像，且至少两个椭圆图像的长轴线相交。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型将标定基板与至少两个球状标定件配合，利用该标定模板进行相机标定时，能够实现基于一个标定模板、一帧采集图像完成相机标定工作。在工厂标定等应用中，具有实用性强、标定速度快、精度高特点，同时也降低了标定模板的占用空间。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明。
图1为现有的具有四个标定基板的标定装置。
图2为本实用新型的一个实施例的俯视图。
图3为对本实用新型的一个实施例进行图像采集所得到的标定图像。
图4为对标定图像中的椭圆图像的分析示意图之一。
图5为对标定图像中的椭圆图像的分析示意图之二。
图6为本实用新型的侧视图示例一。
图7为本实用新型的侧视图示例二。
图8为本实用新型的侧视图示例三。
图9为本实用新型的侧视图示例四。
图10为本实用新型的侧视图示例五。
图11为本实用新型的另一个实施例的俯视图。
图12为本实用新型的一个实施例的立体图。
图中，1-标定基板，2-球状标定件，201-椭圆图像，202-长轴线，3-标志结构，4-连接件，5-容纳槽，6-阵列结构，7-标定支架，P-标定图像，O-主点，O1-第一交点，O2-第二交点，O3-第三交点，O4-第四交点。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本实用新型提出的一种标定模板，主要包括标定基板1和至少两个与所述标定基板1连接的球状标定件2，所述标定基板1上设置有若干个标志结构3，所述球状标定件2和所述标志结构3处于同一可视面。所述同一可视面是指在球状标定件2和标志结构3能够同时被看到，均在相机的可视范围内，能够同时被相机采集成像，在进行相机标定时，若干个标志结构3和至少两个球状标定件2均能成像于一帧图像中。
例如，当若干个标志结构3分布在所述标定基板1的正面时，所述球状标定件2不能分布在所述标定基板1的背面，除非该标定模板是双面设置的，前后两面均同时设置有若干个标志结构3和至少两个球状标定件2。
再如，标志结构3不一定设置在所述标定基板1的表面，当所述标定基板1的表面为透明板时，所述标志结构3也可以设置在所述标定基板1的内部。透过透明板可以看到标志结构3，在进行相机标定时，若干个标志结构3和至少两个球状标定件2均能成像于一帧图像中。
本实用新型中所述球状标定件2和所述标志结构3处于同一可视面，要求球状标定件2不被所述标定基板1遮挡，所述球状标定件2可直接放置在所述标定基板1的表面，也可以通过连接件4被设置在所述标定基板1表面的固定位置处，还可通过标定基板1上的容纳槽5被设置在所述标定基板1表面的固定位置处，甚至，还可以通过其他连接架来固定球状标定件2，只要使得至少两个球状标定件2和若干所述标志结构3均在相机的可视范围内，并且球状标定件2和连接架最好不遮挡所述标志结构3。
另外，多个球状标定件2中，每个球状标定件2的球心离所述标定基板1的垂直距离一般相同。当然，每个球状标定件2的球心离所述标定基板1的垂直距离也可以互不不同，只要在相机标定时，至少两个所述球状标定件2在相机的成像中投影为椭圆图像201，且其椭圆图像的长轴线202能够相交即可，也就是至少两条长轴线202的夹角。
本实用新型提出的该种标定模板结构主要应用于相机标定场景，可以实现基于一个标定模板和一帧采集图像的相机标定工作，其中，若干个标志结构3和至少两个球状标定件2同时作为标定目标。
例如，对如图2所示的标定模板进行相机标定时，待标定相机仅需对该一个标定模板进行一次图像采集，得到如图3所示的标定图像P，球状标定件2在相机的成像中投影为椭圆图像201，然后从该帧标定图像P中计算每个椭圆图像201的长轴线202，再计算每条长轴线202在该帧标定图像P中的交点坐标，利用该交点坐标即可得到相机主点O的坐标信息，即完成相机主点O的标定，如图4所示。最后利用相机与标定模板之间的单应性关系，以及从若干个标志结构3即阵列结构6的成像中提取的角点信息，完成相机的内外参数标定。
当每个球状标定件2的球心到阵列结构6的中心的距离相同时，待标定相机从阵列结构6的中心位置采集图像，其得到的标定图像P可如图4所示，其中每个球状标定件2的长轴线202的交点刚好与主点O重合。然而，一般情况下，球状标定件2的在标定基板1上的设置位置并不如此严格要求，在进行相机标定时，得到的标定图像P可能如图5所示，四个椭圆图像201的长轴线202均由一个交点，得到第一交点O1、第二交点O2、第三交点O3、第四交点O4，再利用算法确定主点O的坐标位置。
一般的，若干个所述标志结构3需要被排列形成具有固定距离的阵列结构6，另外所述标志结构3可以是印刷制成的涂层。如图2所示，该实施例描述了一种标定模板，其标志结构3为矩形状结构，每个矩形状结构以其自身的长度和宽度为固定距离，排列成一个棋盘格状的阵列结构。如图11所示，该实施例描述了一种标定模板，其标志结构3为圆形状结构，每个圆形状结构以其直径或其他长度为固定距离，排列成一个圆斑阵列结构。当然，所述的矩形状结构和圆形状的表面色彩需要与标定基板的表面色彩存在较明显的色差，标定基板的表面可以为浅色，相应的标志结构的表面可以为深色，或反之，最优选的是分别采用黑色和白色。另外，若干个所述标志结构3中，每个标志结构3可以不仅为一种，也可以包括两种或两种以上的标志，如既包含矩形状结构的标志，又包括圆形状结构的标志，还可以是不同尺寸的标志，可根据应对的标定方法、标定精度要求等实际情况而变化。
所述球状标定件2可以为圆球，即标准的圆球，也可以采用球缺，当采用球缺作为球状标定件2时，最好不采用高度小于球半径的球缺，因为高度小于球半径的球缺其在相机中的成像可能不是一个完整的封闭的椭圆，不利于计算椭圆的长轴线，不利于后续的标定处理。
如图12所示，该实施例描述了一种标定模板，采用四个圆球作为球状标定件，该四个圆球对称设置在由若干个标志结构3组成的阵列结构6的四周，四个圆球在采集图像中的成像为椭圆，通过计算每个椭圆的长轴线的交点，即可完成相机主点的标定，从而进一步的完成相机其他内外参数的标定。
如图6所示，图4描述的是采用圆球作为球状标定件时，该标定模板的侧视图的部分，球状标定件2与标定基板1点接触，球状标定件2可以通过重力压在标定基板1上，也可以通过磁性吸附在标定基板1上，还可以通过连接件4被设置在所述标定基板1的固定位置处。如图8所示，所述标定基板1上设置有连接件4，比如连接杆，球状标定件2的底部开设有与连接件4相匹配的孔，可以将球状标定件2插在连接件4上；也可以是在球状标定件2上设置连接件4，在标定基板1上开设与连接件4相匹配的孔，然后将球状标定件2插到标定基板1上的孔中；还可以是在球状标定件2和标定基板1上均开设有孔，然后通过连接件4对接。如图7所示，所述标定基板1上还可以开设容纳槽5，以使所述球状标定件2能够通过所述容纳槽5被设置在所述标定基板1的固定位置处，当然一般的，容纳槽5与球状标定件2需一一对应。
如图9所示，该实施例描述了一种标定模板，采用四个球缺作为球状标定件，此实施例下，球状标定件2的底部与标定基板1面接触，结构稳定性更强，该球状标定件2也可以通过重力压在标定基板1上，或者通过磁性吸附在标定基板1上，或者通过连接件4被设置在所述标定基板1的固定位置处如图10所示。另外，球状标定件2的底部可以不是平面，可以有纹路结构或其他连接结构，相应的，标定基板上也有与纹路结构或其他连接结构相匹配的结构，以使球状标定件与标定基板能够通过该纹路结构或其他连接结构直接连接。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。本领域技术人员可以选择两个、三个、四个、六个、八个、……、甚至更多个球状标定件设置在标定基板上的任一位置处，只要与标志结构共面即处于同一可视面即可，另外，球状标定件最好不遮挡标志结构，可设置在若干标志结构形成的图案阵列结构6的周围。本实用新型选用任何颜色的球状标定件均可，可选用白色、黑色、高反光的球状标定件，利于在标定图像P中提取椭圆图像。在进行标定时，需要至少两个所述球状标定件2在相机的成像中投影呈椭圆图像，且两个椭圆图像的长轴线相交。本实用新型将一个标定基板与至少两个球状标定件配合，利用该标定模板进行相机标定时，能够实现基于一个标定模板、一帧采集图像完成相机标定工作。在工厂标定等应用中，具有实用性强、标定速度快、精度高特点，同时也降低了标定模板的占用空间。
Claims (10)
1.一种标定模板，包括标定基板（1），所述标定基板（1）上设置有若干个标志结构（3），其特征在于：还包括至少两个与所述标定基板（1）连接的球状标定件（2），所述球状标定件（2）和所述标志结构（3）处于同一可视面。
2.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：若干个所述标志结构（3）被排列形成具有固定距离的阵列结构（6）。
3.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述标志结构（3）包括矩形状结构。
4.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述标志结构（3）包括圆形状结构。
5.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述球状标定件（2）包括圆球。
6.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述球状标定件（2）包括球缺。
7.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述球状标定件（2）通过连接件（4）被设置在所述标定基板（1）的固定位置处。
8.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：所述标定基板（1）上设置有容纳槽（5），所述球状标定件（2）通过所述容纳槽（5）被设置在所述标定基板（1）的固定位置处。
9.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：若干个所述标志结构（3）为印刷制成的涂层。
10.根据权利要求1所述的一种标定模板，其特征在于：至少两个所述球状标定件（2）在相机的成像中投影为椭圆图像，且至少两个椭圆图像的长轴线相交。
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|---|---|---|---|---|
| CN111630851A (zh) * | 2018-10-10 | 2020-09-04 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 相机标定的装置、系统、方法及具有存储功能的装置 |
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