CN210864817U - 适用于光学动捕系统的二维标定杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种标定杆。适用于光学动捕系统的二维标定杆，包括二维标定杆，二维标定杆包括横杆、竖杆，横杆上设有至少三个标记点，竖杆上设有至少三个标记点，且其中一个标记点为公共标记点，公共标记点设置在横杆和竖杆的连接，横杆和竖杆共设公共标记点。每个标记点上涂覆有反光层。由于采用上述技术方案，本实用新型用于光学相机标定过程中时，能够很好的被光学相机识别，通过较少的标记点，即可确定标定杆位置，标定时间更快速，大大降低了标定算法的复杂性。

Description

适用于光学动捕系统的二维标定杆

技术领域

本实用新型涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种标定杆。

背景技术

随着机器视觉应用日益广泛，大空间环境中的多相机视觉系统的需求越来越多了，主要方向是大空间内的高精度定位与跟踪。在机器视觉应用中，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，这些几何模型就是相机参数。而这些参数必须通过实验与计算才能得到，求解参数的过程就称为相机标定。传统的相机标定法需要使用尺寸已知的标定物，如棋盘标定板，通过建立标定物上坐标已知的点与其图像点之间的对应，利用一定的算法获得相机模型的内外参数。而在多目相机环境中，为实现对物体的定位与跟踪，不仅要确定每个相机的参数，也需要确定相机与相机之间的位置关系。

现有的棋盘标定板算法使用条件严苛，且算法时间太长，使用非常不方便。且动捕系统中相机数量很多，相机与相机之间的区域交叉关系复杂，棋盘标定板需要花费大量人力和物力。显然，现有的棋盘标定板不适用于光学相机的标定。因此需要一种应用于光学动捕系统中能准确快速的检测与识别的标定杆。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种适用于光学动捕系统的二维标定杆，以解决上述技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

适用于光学动捕系统的二维标定杆，包括一用于光学相机捕获坐标数据的二维标定杆，所述二维标定杆包括一横杆、一与所述横杆固定连接的竖杆，所述横杆上设有至少三个标记点，所述竖杆上设有至少三个标记点，且其中一个所述标记点为公共标记点，所述公共标记点设置在所述横杆和所述竖杆的连接，所述横杆和所述竖杆共设所述公共标记点；

每个所述标记点上涂覆有反光层。

本实用新型采用在设有横杆和竖杆的二维标定杆上设置至少五个带反光层的标记点，使得整个二维标定杆与传统复杂的标定装置等器件结构相比，结构更为简单，而且涂覆有反光层的标记点，能够被光学相机识别每个标记点，使得光学相机得到的图像坐标数据更为精确，标定精度大大提升。由于二维标定杆上的所有标记点在被光学相机捕获时的位置确定，光学相机识别到每个标记点后的坐标数据也可确定，确定的坐标数据为光学相机的标定提供了必不可少的信息。本实用新型的二维标定杆中的公共标记点还可以作为动捕空间的中心点，为整个光学动捕系统中高精度的定位也跟踪提供可靠精确的标定数据。

所述二维标定杆上设有五个所述标记点；

所述横杆上设有三个横向标记点，三个所述横向标记点中的一个为所述公共标记点，另两个所述横向标记点位于所述公共标记点的左右两侧；

所述竖杆上设有三个竖向标记点，三个所述竖向标记点中的一个为所述公共标记点，另两个所述竖向标记点位于所述公共标记点的下方。本实用新型的二维标定杆上设置五个标记点，每个标记点表面均涂覆有反光层，这样的设计，在光学相机标定过程中，加快了匹配速度，降低了计算难度，标定时间更快，节省人力和物力；在中心点检测时或者在二维标定杆定位跟踪时，只要确定五个点的相互关系，即可确定标定杆的位置所在，大大降低了算法的复杂性。

所述横杆上最左侧的标记点与中间的所述公共标记点之间的距离为20cm，所述公共标记点到所述横杆上最右侧的标记点之间的距离为10cm；

所述公共标记点到所述竖杆上中间的标记点之间的距离为12cm，所述竖杆上中间的标记点到最下方的标记点之间的距离为12cm；

每个所述标记点顶面到所在横杆或竖杆底面的距离相同，且都为5cm。本实用新型的五个标记点采用上述位置关系后，光学相机即可很好的捕获到标记点对应的坐标数据，又可使得二维标定杆小巧，便于挥动，便于携带和运输。

所述标记点采用球体标记，所述球体标记通过连接杆固定在所述二维标定杆上，所述球体的外表面涂覆所述反光层。

所述横杆和所述竖杆呈一预设的夹角固定连接。所述横杆和所述竖杆可以呈30°、45°或60°等夹角角度固定连接。优选所述横杆和所述竖杆呈90°夹角角度固定连接，即所述竖杆垂直连接所述横杆。

在所述横杆和所述竖杆的连接处的两个夹角处设置有L字型加强筋，所述加强筋的夹角角度与所述横杆和所述竖杆的连接处的夹角角度相同。由于本实用新型的二维标定杆在使用过程中是需要不断挥动的，因此通过增设加强筋后，能进一步保证二维标定杆的可靠稳定使用。

所述竖杆的下部设有一与所述竖杆固定连接的把手，所述把手上绕所述把手外表面设置有防滑凸起。由于本实用新型的二维标定杆在使用过程中是需要不断挥动的，可较为方便的通过把手握住本实用新型进行挥动。

优选，所述横杆和所述竖杆一体制成所述二维标定杆。

有益效果：由于采用上述技术方案，本实用新型用于光学相机标定过程中时，能够很好的被光学相机识别，通过较少的标记点，即可确定标定杆位置，标定时间更快速，大大降低了标定算法的复杂性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1为本实用新型二维标定杆的一种结构示意图。

具体实施方式

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

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

参照图1，适用于光学动捕系统的二维标定杆，包括用于光学相机捕获坐标数据的二维标定杆，二维标定杆包括横杆1、与横杆1固定连接的竖杆2，横杆1和竖杆2的固定方式可以采用现有技术中常用的焊接、螺丝、螺栓或粘接等固定方式，横杆1和竖杆2的顶面和底面均齐平。横杆1和竖杆2的材质相同，可以采用塑料、铁质材料、不锈钢材料或铝合金材料等，优选横杆1和竖杆2采用一体制成的方式形成二维标定杆，此时横杆1和竖杆2不需要其他固定件固定连接，只需选定材料直接制作形成具有横杆1和竖杆2的二维标定杆即可。

横杆1和竖杆2呈预设的夹角固定连接，横杆1和竖杆2可以呈30°、45°、60°或90°等夹角角度固定连接。如图1中所示，优选横杆1和竖杆2呈90°的夹角角度固定连接，即竖杆2垂直连接横杆1，此时二维标定杆呈T字型结构。

在横杆1和竖杆2的连接处的两个夹角处设置有L字型加强筋3，加强筋3的夹角角度与横杆1和竖杆2的连接处的夹角角度相同。由于本实用新型的二维标定杆在使用过程中是需要不断挥动的，因此通过增设加强筋3后，能进一步保证二维标定杆的可靠稳定使用。

横杆1上设有至少三个标记点，竖杆2上设有至少三个标记点，且其中一个标记点为公共标记点，公共标记点设置在横杆1和竖杆2的连接，横杆1和竖杆2共设公共标记点。优选，如图1中所示，二维标定杆上设有五个标记点，分别为标记点a、标记点b、标记点c、标记点d、标记点e。每个标记点顶面到所在横杆1或竖杆2底面的距离相同，且都为5cm。

横杆1上设有三个横向标记点，三个横向标记点中的一个为公共标记点，另两个横向标记点位于公共标记点的左右两侧，即横杆1上从左往有分别设置标记点a、标记点b、标记点c，其中标记点b为公共标记点。标记点a到标记点b之间的距离为20cm，标记点b到标记点c之间的距离为10cm，标记点a到标记点c之间的距离为30cm。

竖杆2上设有三个竖向标记点，三个竖向标记点中的一个为公共标记点，另两个竖向标记点位于公共标记点的下方，即竖杆2上从上往下分别设置标记点b、标记点d、标记点e，其中标记点b为公共标记点。标记点b到标记点d之间的距离为12cm，标记点d到标记点e之间的距离为12cm，标记点b到标记点e之间的距离为24cm。

每个标记点上均涂覆有反光层，此反光层可以采用反光涂料直接涂覆在标记点表面形成反光层，也可以采用反光膜贴在标记点表面形成反光层。标记点的结构可以根据需要设置为球体、柱体、长方体或其他形状。标记点的材料也可以根据需要采用塑料、玻璃或金属材料制成的标记点。优选标记点采用球体标记，球体标记通过连接杆固定在二维标定杆上，球体的外表面涂覆反光层。连接杆也球体的固定方式可以根据球体的材质采用现有技术中常用的焊接、粘接、螺丝或螺栓等固定方式固定。相同的，连接杆和二维标定杆的固定方式也可以采用现有技术中常用的卡接、焊接、粘接、螺丝或螺栓等固定方式固定。

竖杆2的下部设有一与竖杆2固定连接的把手4，把手4上绕把手4外表面设置有多圈的防滑凸起。由于本实用新型的二维标定杆在使用过程中是需要不断挥动的，可较为方便的通过把手4握住本实用新型进行挥动。

参照图1，若将本实用新型的二维标定杆建立标定杆坐标系，以横杆和竖杆相交的公共标记点为原点，以竖杆自上至下为X轴正方向，以垂直向上为Y轴正方向，以横杆自右向左为Z轴正方向，那么五个标记点(a,b,c,d,e)的坐标为：横杆的三个标记点从左到右依次为：第一个标记点a(0,0.05,0.20)，第二个标记点b(0,0.05,0)，第三个标记点c(0,0.05,-0.1)；竖杆的三个标记点从上至下为：第一个标记点b(0,0.05,0)，第二个标记点d(0.12,0.05,0)，第三个标记点e(0.24,0.05,0)。在光学相机的标定过程中，五个标记点的这些坐标数据可以很快速的确定光学相机捕获的坐标数据中与这些标记点一一对应的有效坐标数据。

本实用新型用于多相机标定过程中，通过不断挥动本实用新型的二维标定杆，多个光学相机捕获并收集多帧坐标数据，通过标定杆的固定形状、标定杆上多个标记点的固定位置信息，来确定相机与相机之间的匹配信息。此外，本实用新型的二维标定杆还可以被用来指示整个动捕空间的中心点，将本实用新型的二维标定杆放置于空间内任意位置，动捕系统即可将当前位置记为中心点，特别的，本实用新型采用公共标记点，此标记点即可直接精确的记为中心点，进而确定相机与相机之间的位置关系。而且，的本实用新型的二维标定杆为固定形状结构，因此二维标定杆也可以当作一个刚体，在动捕系统中，实现对二维标定杆的定位与跟踪，获得二维标定杆在空间内的运动信息。

以上所述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实用新型一些示例性实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.适用于光学动捕系统的二维标定杆，包括一用于光学相机捕获坐标数据的二维标定杆，其特征在于，所述二维标定杆包括一横杆、一与所述横杆固定连接的竖杆，所述横杆上设有至少三个标记点，所述竖杆上设有至少三个标记点，且其中一个所述标记点为公共标记点，所述公共标记点设置在所述横杆和所述竖杆的连接，所述横杆和所述竖杆共设所述公共标记点；

每个所述标记点上涂覆有反光层。

2.根据权利要求1所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述二维标定杆上设有五个所述标记点；

所述横杆上设有三个横向标记点，三个所述横向标记点中的一个为所述公共标记点，另两个所述横向标记点位于所述公共标记点的左右两侧；

所述竖杆上设有三个竖向标记点，三个所述竖向标记点中的一个为所述公共标记点，另两个所述竖向标记点位于所述公共标记点的下方。

3.根据权利要求2所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述横杆上最左侧的标记点与中间的所述公共标记点之间的距离为20cm，所述公共标记点到所述横杆上最右侧的标记点之间的距离为10cm；

所述公共标记点到所述竖杆上中间的标记点之间的距离为12cm，所述竖杆上中间的标记点到最下方的标记点之间的距离为12cm；

每个所述标记点顶面到所在横杆或竖杆底面的距离相同，且都为5cm。

4.根据权利要求1、2或3所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述标记点采用球体标记，所述球体标记通过连接杆固定在所述二维标定杆上，所述球体的外表面涂覆所述反光层。

5.根据权利要求1所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述横杆和所述竖杆呈一预设的夹角固定连接。

6.根据权利要求5所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述横杆和所述竖杆呈90°夹角角度固定连接，即所述竖杆垂直连接所述横杆。

7.根据权利要求5所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，在所述横杆和所述竖杆的连接处的两个夹角处设置有L字型加强筋，所述加强筋的夹角角度与所述横杆和所述竖杆的连接处的夹角角度相同。

8.根据权利要求1所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述竖杆的下部设有一与所述竖杆固定连接的把手，所述把手上绕所述把手外表面设置有防滑凸起。

9.根据权利要求1所述的适用于光学动捕系统的二维标定杆，其特征在于，所述横杆和所述竖杆一体制成所述二维标定杆。

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