專(zhuān)利名稱(chēng)：視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)，特別涉及一種計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量中的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)與其它測(cè)量裝置相同，只有經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)才可以使用。視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)包括測(cè)量元件校準(zhǔn)和系統(tǒng)全局校準(zhǔn)，其中測(cè)量元件校準(zhǔn)包括攝象機(jī)校準(zhǔn)和傳感器校準(zhǔn)。攝象機(jī)校準(zhǔn)主要實(shí)現(xiàn)攝象機(jī)參數(shù)的確定；傳感器校準(zhǔn)是確定傳感器中兩攝象機(jī)之間的位姿關(guān)系；系統(tǒng)全局校準(zhǔn)是確定系統(tǒng)中所有傳感器的坐標(biāo)系到系統(tǒng)坐標(biāo)系的變換關(guān)系。針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的不同組成，校準(zhǔn)內(nèi)容可以包括攝象機(jī)校準(zhǔn)、傳感器校準(zhǔn)和系統(tǒng)全局校準(zhǔn)，也可以包括其中部分內(nèi)容的校準(zhǔn)。
現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)方法其測(cè)量元件(攝象機(jī)和傳感器)校準(zhǔn)和系統(tǒng)全局校準(zhǔn)是分步實(shí)現(xiàn)的，校準(zhǔn)過(guò)程操作復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且測(cè)量元件的校準(zhǔn)在非現(xiàn)場(chǎng)完成，校準(zhǔn)環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境不一致。現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)要求校準(zhǔn)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)具有快速、靈活的特點(diǎn)，而現(xiàn)有的這種分步式校準(zhǔn)顯然不能滿足其要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量元件(攝象機(jī)和傳感器)和系統(tǒng)的同時(shí)、快速現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法。
為了解上述所要解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置包括空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)和立體靶標(biāo)。所述的立體靶標(biāo)設(shè)置在所述空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的工作范圍處內(nèi)，立體靶標(biāo)由基板和分別設(shè)置在基板兩側(cè)的傳感器校準(zhǔn)靶和系統(tǒng)測(cè)量靶。
所述的空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)可以是經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。所述的空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)也可以是激光跟蹤儀。
所述的傳感器校準(zhǔn)靶和所述的系統(tǒng)測(cè)量靶均由標(biāo)準(zhǔn)球組成。
為了解決上述所要解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法，采用經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)或激光跟蹤儀作為空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，校準(zhǔn)方法包括以下步步驟a將立體靶標(biāo)在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)下進(jìn)行標(biāo)定，得到系統(tǒng)測(cè)量靶和傳感器校準(zhǔn)靶的位置變換關(guān)系；b將立體靶標(biāo)安裝在被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的工作范圍處；c通過(guò)被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的兩個(gè)攝象機(jī)分別采集立體靶標(biāo)上傳感器校準(zhǔn)靶的圖像；d根據(jù)測(cè)量元件攝象機(jī)和傳感器校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到攝象機(jī)的校準(zhǔn)參數(shù)和兩個(gè)攝象機(jī)的位姿關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量元件攝象機(jī)和傳感器的校準(zhǔn)；e采用空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立體靶標(biāo)上的系統(tǒng)測(cè)量靶；f根據(jù)立體靶標(biāo)標(biāo)定時(shí)系統(tǒng)測(cè)量靶和傳感器校準(zhǔn)靶之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，得到被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)各傳感器的坐標(biāo)系到空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，完成測(cè)量系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(一)能在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量元件(攝象機(jī)和傳感器)校準(zhǔn)和系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)，解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)快速建立所要求的靈活、快速的測(cè)量元件校準(zhǔn)與系統(tǒng)全局校準(zhǔn)問(wèn)題；(二)校準(zhǔn)方法可操作性強(qiáng)、效率高。


圖1是本發(fā)明中立體靶標(biāo)的示意圖；圖2是傳感器及系統(tǒng)統(tǒng)一校準(zhǔn)示意圖。
附圖標(biāo)記1傳感器2立體靶標(biāo)3第一經(jīng)緯儀4第二經(jīng)緯儀具體實(shí)施方式
下面以轎車(chē)車(chē)身視覺(jué)檢測(cè)站建立為例說(shuō)明具體的實(shí)施方式視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)施例一本發(fā)明的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，包括空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)和立體靶標(biāo)。立體靶標(biāo)設(shè)置在空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的工作范圍處內(nèi)，立體靶標(biāo)由基板和設(shè)置在基板上精密校準(zhǔn)元件組成?？臻g三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)采用經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。立體靶標(biāo)可以作為傳感器校準(zhǔn)靶和系統(tǒng)測(cè)量靶。
視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置實(shí)施例二與視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置實(shí)施例一的不同之處僅在于，空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)采用的是是激光跟蹤儀。
本發(fā)明的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)除了上述經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)和激光跟蹤儀可以選用以外，還可選用其他空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。
視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法實(shí)施例一如圖1所示，立體靶標(biāo)中精密校準(zhǔn)元件為標(biāo)準(zhǔn)球，將12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球分兩組固定于立體靶標(biāo)基板的兩側(cè)，一組由9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球組成傳感器校準(zhǔn)靶，一組由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球組成經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量靶，將立體靶標(biāo)在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)下進(jìn)行標(biāo)定，以得到兩組標(biāo)準(zhǔn)球的坐標(biāo)變換關(guān)系。
如圖2所示，根據(jù)傳感器1的量程，將已標(biāo)定的立體靶標(biāo)2安裝在傳感器1的工作范圍處，利用傳感器1的兩個(gè)攝象機(jī)分別采集立體靶標(biāo)上傳感器校準(zhǔn)靶的9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球圖象，根據(jù)攝象機(jī)和傳感器的校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到攝象機(jī)的校準(zhǔn)參數(shù)和兩個(gè)攝象機(jī)的位姿關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量元件攝象機(jī)和傳感器的校準(zhǔn)。同時(shí)，采用兩臺(tái)高精度電子經(jīng)緯儀(如Leica T1800經(jīng)緯儀)組成移動(dòng)式空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，利用經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量靶上的一組3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球，根據(jù)立體靶標(biāo)標(biāo)定時(shí)兩組標(biāo)準(zhǔn)球的坐標(biāo)變換關(guān)系，得到傳感器坐標(biāo)系到工業(yè)經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。由于測(cè)量系統(tǒng)是基于多傳感器結(jié)構(gòu)的，所有的攝象機(jī)和傳感器都完成上述校準(zhǔn)過(guò)程后，也就完成了所有測(cè)量元件(攝象機(jī)和傳感器)校準(zhǔn)和測(cè)量系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)。
視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法實(shí)施例二與視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法實(shí)施例一的不同之處僅在于，采用激光跟蹤儀作為空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。
本發(fā)明在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量元件(攝象機(jī)和傳感器)校準(zhǔn)和系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)，提出一種全新的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法；解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)快速建立所要求的靈活、快速的測(cè)量元件校準(zhǔn)與系統(tǒng)全局校準(zhǔn)問(wèn)題。校準(zhǔn)方法可操作性強(qiáng)、效率高，可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的快速現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，包括空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)和立體靶標(biāo)，其特征是，所述的立體靶標(biāo)設(shè)置在所述空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的工作范圍處內(nèi)，立體靶標(biāo)由基板和分別設(shè)置在基板兩側(cè)的傳感器校準(zhǔn)靶和系統(tǒng)測(cè)量靶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征是，所述的空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)是經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征是，所述的空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)是激光跟蹤儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征是，所述的傳感器校準(zhǔn)靶和所述的系統(tǒng)測(cè)量靶均由標(biāo)準(zhǔn)球組成。
5.一種視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法，其特征是，采用經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)或激光跟蹤儀作為空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，校準(zhǔn)方法包括以下步驟a 將立體靶標(biāo)在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)下進(jìn)行標(biāo)定，得到系統(tǒng)測(cè)量靶和傳感器校準(zhǔn)靶的位置變換關(guān)系；b 將立體靶標(biāo)安裝在被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的工作范圍處；c 通過(guò)被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的傳感器的兩個(gè)攝象機(jī)分別采集立體靶標(biāo)上傳感器校準(zhǔn)靶的圖像；d 根據(jù)測(cè)量元件攝象機(jī)和傳感器校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到攝象機(jī)的校準(zhǔn)參數(shù)和兩個(gè)攝象機(jī)的位姿關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量元件攝象機(jī)和傳感器的校準(zhǔn)；e 采用空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量立體靶標(biāo)上的系統(tǒng)測(cè)量靶；f 根據(jù)立體靶標(biāo)標(biāo)定時(shí)系統(tǒng)測(cè)量靶和傳感器校準(zhǔn)靶之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，得到被校準(zhǔn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)各傳感器的坐標(biāo)系到空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，完成測(cè)量系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置包括空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)和立體靶標(biāo)，立體靶標(biāo)設(shè)置在所述空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的工作范圍處內(nèi)，立體靶標(biāo)由基板和分別設(shè)置在基板兩側(cè)的傳感器校準(zhǔn)靶和系統(tǒng)測(cè)量靶。空間三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)可以是經(jīng)緯儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)，可以是激光跟蹤儀。傳感器校準(zhǔn)靶和所述的系統(tǒng)測(cè)量靶均由標(biāo)準(zhǔn)球組成。本發(fā)明的校準(zhǔn)方法包括將立體靶標(biāo)在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)下進(jìn)行標(biāo)定，采集立體靶標(biāo)上傳感器校準(zhǔn)靶的圖像，根據(jù)標(biāo)定時(shí)系統(tǒng)測(cè)量靶和傳感器校準(zhǔn)靶之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，得到其轉(zhuǎn)換關(guān)系等步驟。本發(fā)明能在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量元件校準(zhǔn)和系統(tǒng)的全局校準(zhǔn)，解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)快速建立所要求的靈活、快速的測(cè)量元件校準(zhǔn)與系統(tǒng)全局校準(zhǔn)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1605829SQ200410072700
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者邾繼貴, 劉常杰, 吳斌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)