CN217360821U - 一种标定板及相机标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种标定板及相机标定装置。标定板包括标定面，标定面上设有若干标定区域，若干标定区域内的标定信息不完全相同，标定信息由设置于标定区域内的若干凹槽排列、或者若干凸块排列、或者若干凹槽与若干凸块的组合排列而成。通过在标定板的标定面上形成若干含有标定信息的标定区域，且标定信息(例如二进制信息)是通过设置于标定区域内的若干凹槽和/或凸块的组合所表达的。这样，可实现对标定板的精确标定，进而实现对两个或多个三维相机同时精准的标定作业，提高标定的精确度。

Description

一种标定板及相机标定装置

技术领域

本实用新型涉及相机标定技术领域，具体地，涉及一种标定板及具有该标定板的相机标定装置。

背景技术

在机器视觉领域，通常使用三维相机对物体进行拍摄以获取物体的三维空间信息。随着技术的发展，为了扩大三维拍摄的面积，出现了双三维相机联合拍摄的技术，即两个相对的三维相机相互倾斜的配合形成一个具有重合区域的拍摄区域，从而可以满足大面积三维拍摄的需要，其主要是基于视差原理并利用摄像装置从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算两幅图像对应点间的位置偏差，来获取被测物体的三维空间信息。而上述拍摄结构在使用之前，需要使用标定板对摄像机拍摄的位置进行标定，以实现对摄像机位置、拍摄角度等参数的矫正。现有标定板上的标定信息主要通过均匀排列的孔或者凸块进行识别，其在使用时存在以下不足：由于标定板上凸块或者孔均匀排列且没有区别，使得三维相机较难精确定位标定板上的位置，从而影响标定板对两个或多个三维相机的标定精确度。

实用新型内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本实用新型的一个方面，提供一种标定板，标定板包括标定面，标定面上设有若干标定区域，若干标定区域内的标定信息不完全相同，标定信息由设置于标定区域内的若干凹槽排列、或者若干凸块排列、或者若干凹槽与若干凸块的组合排列而成。

示例性地，凸块呈正四棱台状。

示例性地，凹槽呈台阶状。

示例性地，至少一个标定区域内的标定信息由四个凸块和/或凹槽组成，四个凸块和/或凹槽排列呈两行两列。

示例性地，若干标定区域在标定面上均匀分布。

示例性地，若干标定区域在标定面上沿直线均匀分布或者呈阵列状均匀排布。

示例性地，标定区域突出于标定面。

示例性地，标定区域自标定面向内凹陷。

示例性地，标定区域呈正四棱台状，标定信息设置于标定区域的顶面。

通过在标定板的标定面上形成若干含有标定信息的标定区域，且标定信息(例如二进制信息)是通过设置于标定区域内的若干凹槽和/或凸块的组合所表达的。这样，可实现对标定板的精确标定，进而实现对两个或多个三维相机同时精准的标定作业，提高标定的精确度。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种相机标定装置，包括上文任一种标定板。

在实用新型内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的标定板的立体图；以及

图2为图1中的标定板的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、标定面；200、标定区域；210、凹槽；220、凸块。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本实用新型。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本实用新型的优选实施例，本实用新型可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

根据本实用新型的一个方面，提供一种标定板，如图1-2所示。标定板可以包括标定面100。标定面100可以是三维相机能够获取标定信息的面。在标定面100上可以设有若干标定区域200。标定区域200内可以设置有标定信息。若干标定区域200内的标定信息可以不完全相同。

需要说明的是，这里，若干标定区域200内的标定信息可以不完全相同是指：所有标定区域200中不同标定区域200内的标定信息各不相同；或者，在所有标定区域中可以部分标定区域200内的标定信息相同，而其余标定区域200内的标定信息不相同。

标定信息可以由设置于标定区域200内的若干凹槽210排列而成，也可以由若干凸块220排列而成，还可以由若干凹槽210与若干凸块220的组合排列而成。

在每个标定区域200内，若干凹槽210的形状可以相同，也可以不相同，同样，若干凸块220的形状可以相同也可以不相同。标定信息可以通过若干凹槽210和/或若干凸块220的组合所表达。凹槽210和凸块220的形状可以任意设置，其只要能够与标定面100在空间形成高度差即可。

为了方便描述，下文将若干凹槽210和/或凸块220的每一个简称为元素。

在若干个标定区域200中，若干元素的组合形成的图形不完全相同。即在一个标定面100中，至少部分标定区域200内由若干元素组合形成的图形不重复，该不重复可以表现为：每一个标定区域200内的图形在不进行缩放、旋转以及镜像等图形变换操作后重合。这样，在一个标定面100中，不同标定区域200通过若干元素所表达的标定信息也不完全相同。

在一个标定区域200内，若干元素的数量可以是任意的，例如，在第一个标定区域内可以包括两个元素，在第二个标定区域内可以包括三个元素。在一个标定区域200内，若干元素的排列形式也可以是任意的，例如呈直线排列、呈曲线排列、呈阵列排列或是随机排列等。每一个标定区域200内元素的数量并不局限于如图2所示的四个，各元素的排列形式也不局限于如图2所示的阵列形式。

标定区域200的形状可以随标定区域200内的元素的排列形式任意改变，标定区域200的形状也可以是人为规定的。如图2所示的，标定区域200即为图中虚线框所示的方形区域，在实际的标定面100上，虚线框并不存在。可以规定，具有该尺寸的虚线框所覆盖的区域即为一个标定区域200。在该标定区域200内，若干元素所表达的标定信息为有效信息。超出该标定区域200内的元素，不作为该标定区域200内所要表达的标定信息。若干标定区域200之间可以通过增加间距来进行区分，或是通过设置标线(未示出)进行区分。当然，如若若干标定区域200之间的间距较近或是没有标线不易进行区分时，还可以通过算法，进行标定区域200的区分。例如，在排成一横排的若干元素中，规定每个标定区域200内，可以包括两个相邻的元素，且两个标定区域200不重合。这样，标定区域200也可以形成。当然，以上仅为一个实施例，还可以规定每个标定区域内可以包括三个或四个相邻的元素，或是可以规定每个标定区域内的元素需要组成2×2阵列或3×3阵列等。标定区域200的形状可以有多种，不再进行一一举例。

在一个标定面100内，若干标定区域200也可以包括任意的排列形式。例如呈直线排列、呈曲线排列、呈阵列排列或是随机排列等，并不局限于如图1-2所示的九宫格的排列形式。标定区域200的数量也可以是任意的，不局限于如图1-2所示的9个。

以标定区域200内的标定信息为二进制数据为例，凹槽210可以代表二进制的“0”，凸块220可以代表二进制的“1”，当然，也可以反之。当三维相机在对标定区域200内的元素进行扫描时，可以根据元素组合形成的图形获取二进制数据，从而可以根据该二进制数据获取该标定区域的精准位置信息，实现对三维相机的标定作用。当然可以理解的是，在未示出的实施例中，标定区域200内的标定信息还可以包括十进制数据或是十六进制数据等。

由此可知，通过在标定板的标定面100上形成若干含有标定信息的标定区域200，且标定信息(例如二进制信息)是通过设置于标定区域200内的若干凹槽210和/或凸块220的组合所表达的。这样，可实现对标定板的精确标定，进而实现对两个或多个三维相机同时精准的标定作业，提高标定的精确度。

示例性地，凸块220可以呈正四棱台状，如图1-2所示。正四棱台的底面与顶面均为正方形，底面与顶面相对应的顶角通过棱线连接形成正四棱台。由于正四棱台具有多条由直线组成的棱边，所以在三维相机对该凸块220进行扫描时，不仅可以将该元素转化为其所代表的标定信息，还可以通过正四棱台的形状反应三维相机与标定板之间的水平信息或竖直信息，不仅提高三维相机标定的精度还可以丰富三维相机标定的内容，有利于实现三维相机在空间范围内对相机位置、拍摄角度等参数的矫正。

示例性地，凹槽210可以呈台阶状。凹槽210可以以标定面100为基础，向下凹陷形成，且随着凹陷的深度改变，凹槽210的径向尺寸也可以发生变化。例如，凹槽210可以呈阶梯状向下凹陷。阶梯状的凹陷在不同深度的横截面的形状不同，且阶梯状的凹陷具有多条由直线组成的棱边，所以三维相机对该凹槽210进行扫描时，不仅可以将该元素转化为其所代表的标定信息，还可以通过正四棱台的形状反应三维相机与标定板之间的水平信息或竖直信息，不仅提高三维相机标定的精度还可以丰富三维相机标定的内容，有利于实现三维相机在空间范围内对相机位置、拍摄角度等参数的矫正。凹槽210呈台阶状不局限于阶梯状，还可以包括正四棱台或三棱锥等形状。

当然可以理解的是，在其他实施例中，凹槽210还可以呈圆柱形凹陷或矩形凹陷，即凹陷的横截面不随凹陷的深度改变。以圆柱形凹陷为例，其底面可以形成圆形的轮廓线。三维相机在对该凹槽210进行扫描时，也可以根据该轮廓线反应三维相机与标定板之间的位置信息。但是，具有台阶状的凹槽210，其可以提高三维相机标定的精度。

示例性地，至少一个标定区域200内可以由四个凸块220和/或凹槽210组成。四个凸块220和/或凹槽210可以排列呈两行两列，即标定区域200内的元素可以呈2×2阵列排布。当然可以理解的是，标定区域200内的元素还可以呈一横排、一竖列或是一斜线等进行排列，在此不做具体限定。

示例性地，若干标定区域200在标定面100上均匀分布，即每个标定区域200所占的标定面100上的尺寸相等，若干标定区域200在标定面100上呈轴对称或是中心对称分布。进一步地，若干标定区域200在标定面100上可以沿直线均匀分布或者呈阵列状均匀排布。在如图2所示的实施例中，若干标定区域200在标定面100上可以呈3×3阵列均匀排布。当然可以理解的是，若干标定区域200也可以呈其他阵列排布，还可以呈直线、斜线或是呈圆周排布。这样，对于对标定板进行扫描的三维相机来说，由于标定区域200均匀分布，所以可以减少因识别标定区域200所做的运算，提高识别效率。

示例性地，标定区域200可以突出于标定面100，或者标定区域200可以自标定面100向内凹陷。若在一个标定区域200内，即包括凹槽210也包括凸块220，那么标定区域200也可以以标定面100为基准面，凹槽210凹陷于标定面100，凸块220突出于标定面100。这样，可以使标定板呈立体状，有利于三维相机进行扫描，并获取相关标定信息。

示例性地，标定区域200可以呈正四棱台状，标定信息可以设置于标定区域200的顶面。即标定区域200可以整体突出于标定面100，呈正四棱台状。标定信息即若干元素设置在正四棱台的顶面。由于标定区域200整体突出与标定面100，所以，更有利于三维相机进行扫描，并且，扫描时还可以使三维相机更好地对标定区域进行识别，有助于三维相机准确地获取相关标定信息。

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种相机标定装置，包括上文任一种标定板。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种标定板，所述标定板包括标定面，其特征在于，所述标定面上设有若干标定区域，所述若干标定区域内的标定信息不完全相同，所述标定信息由设置于所述标定区域内的若干凹槽排列、或者若干凸块排列、或者若干凹槽与若干凸块的组合排列而成，所述标定信息包括由所述凹槽和/或所述凸块所反映的二进制信息。

2.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述凸块呈正四棱台状。

3.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述凹槽呈台阶状。

4.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，至少一个所述标定区域内的标定信息由四个所述凸块和/或所述凹槽组成，四个所述凸块和/或所述凹槽排列呈两行两列。

5.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，若干所述标定区域在所述标定面上均匀分布。

6.根据权利要求5所述的标定板，其特征在于，若干所述标定区域在所述标定面上沿直线均匀分布或者呈阵列状均匀排布。

7.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述标定区域突出于所述标定面。

8.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述标定区域自所述标定面向内凹陷。

9.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述标定区域呈正四棱台状，所述标定信息设置于所述标定区域的顶面。

10.一种相机标定装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的标定板。

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