多功能自动化标定系统及其标定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能自动化标定系统及其标定方法，该多功能自动化标定系统包括标定处理系统、标定板、标定罩、运动装置，标定处理系统和标定板运动装置无直接物理上的机械连接，标定板、标定罩由可进行操控的、可运动的运动装置一起移动，运动装置同时也起到对标定板和标定罩的机械支撑作用。本发明专利技术容易使用，安全性高，结构简单，不需要复杂的专业设计即可自行制作，标定过程高效便捷，数据处理效果稳定可靠。

Multifunctional automatic calibration system and calibration method thereof

The invention discloses a multifunctional automatic calibration system and calibration method, the multifunctional automatic calibration system includes calibration, calibration, calibration processing system board cover, sports apparatus, calibration system and calibration plate motion device without direct physical mechanical connection, the calibration board, the calibration cover is composed of movable device movement the control and move together, but also to exercise device calibration plate and calibration cover mechanical support role. The invention has the advantages of easy use, high safety, simple structure, self manufacture without complex professional design, high and convenient calibration process and stable and reliable data processing effect.

【技术实现步骤摘要】
多功能自动化标定系统及其标定方法
本专利技术涉及一种相机间的标定系统及其标定方法，特别是涉及一种多功能自动化标定系统及其标定方法。
技术介绍
常见的相机的标定(联合标定)，尤其是针对多种类型的相机间的标定，例如，基于红外相机和可见光相机的联合标定，或者基于微光夜视相机和红外相机间的联合标定，或者双目红外相机，或双目可见光相机，如果在一个多类型多目相机系统中，往往需要针对不同类型相机或综合考虑两种类型相机，分别设计多种标定设备，或者设计特殊的复杂机械、电气模块组合成标定设备，不仅设计制造复杂，而且由于引入过多的机械和电气连接部分，精度也无法保证。例如，为获取红外相机的标定参数，一般是设计镂空棋盘图案，此时机械加工和制作比较困难；或者是设计单独的加热单元(加热板)，和单独的隔热单元间隔拼接组成，不仅机械连接设计复杂，而且加热单元和隔热单元的机械加工、安装精度无法保证，如果要标定微光夜视相机或普通可见光相机，此时的红外加热标定板或者镂空标定板又失去了实用价值，需要重新设计和制作。在一个实用的系统中，往往多种类型的相机共同存在，此时，不得不提供多种定制类型的标定板或标定系统以满足不同的应用场景，既不便于使用，也造成资源的极大浪费。如果不同类型的相机之间需要联合标定，对于相机间数据时间点的同步非常重要，现有的采集卡通常是独立的多通道的采集，同一采集卡通道间数据是不同步的(相机间采集和传输的图像数据不一定是同一时刻)，不同之间的采集卡或者采集接口更是不同步的。如果仅仅是为保证标定或联合标定多相机时的数据同步而设计特殊的同步电路，在技术实现的经济性上得不偿失，可操作性极低，也不大现实(相机接口类型、分辨率、数据格式多种多样)。相机间的联合标定关键就是要获取同一标定纹理图案对于不同相机间的空间分布(相对于相机的坐标)，如果是针对运动的标定纹理，就要严格保证数据采集的同步性，即同一时刻点，对于静止的数据标定则不存在数据同步问题。而闲杂一般的标定都是通过移动标定板的方式进行，是标定运动的纹理图案，标定数据的同步性无法保证，相机间的联合标定就失去意义。例如，相机C0和C1之间同时拍摄场景S内的运动物体M，由于某种传输或者采集原始，处理系统得到C0和C1的物体M图像是t0和t1时刻，如果要联合分析物体在某个时刻t，对于C0和C1的空间的绝对分布(相对于相机的坐标)，比如坐标，是无法比较的，因为没有同步电路保证拍摄的同步性或者通过时间戳的判断保证同步性，无法保证t0和t1是同一时刻；但如果让运动物体M保持静止，要联合分析物体在某个时刻t，物体M对于C0和C1的空间的绝对分布(相对于相机的坐标)，采集点t0和t1不会对分析有任何影响，因为此时物体M相对于C0和C1是静止不动的，时间上的差异不会对空间分布的分析有影响。即使t0和t1一直不相等，静止的物体M对于C0和C1的空间分布不会受任意分析时刻t选择的影响。而现在的标定一般是人工手持标定板或者通过某种方式移动标定板，在标定纹理图案拍摄的过程中，标定图案或者纹理存在运动情况，存在如前所述的问题。归根结底，为解决多种相机(间)的标定或联合标定，需要解决以下问题：一是多种类型相机或相机间的标定或联合标定设备的易用性和通用性，二是保证标定时标定数据的同步性问题，故从可操作的便利性、易用性、通用性和设计制造成本方面考虑，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多功能自动化标定系统及其标定方法，其容易使用，安全性高，结构简单，不需要复杂的专业设计即可自行制作，标定过程高效便捷，数据处理效果稳定可靠。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多功能自动化标定系统，其包括：标定处理系统，由一种或多种、一个或多个、不同角度或不同位置且由同类型或不同类型的工业相机、红外相机、微光夜视相机或其他可转换为数字图像的成像系统的成像设备组成；标定板，由上层和下层组成，标定板上设有标定纹理图案；标定罩，是作用于标定纹理图案前的遮挡机构，全部或者部分遮挡标定纹理图案，尺寸以完全遮挡标定纹理图案为准，由金属挡板制成，有效遮挡红外线或可见光谱；运动装置是产生移动作用的装置，主要是控制标定罩和标定板的移动，还起到对标定板和标定罩的机械支持作用；运动结构使标定板产生三维方向的旋转和移动，从而产生多角度、多方位的标定数据；此时标定罩跟随标定板的移动和旋转而产生相应的移动和旋转，以充分发挥标定罩的遮挡作用。优选地，所述标定板具有红外或者微光材料的涂层。优选地，所述标定纹理图案包括经典的棋盘格纹理图案、网格点阵图案。优选地，所述标定板是针对多个相机、多种相机或以光学成像或转化为光学成像方式处理的成像系统的同时标定或者联合标定。优选地，所述标定罩是标定系统的一部分或独立使用。优选地，所述运动装置是基于各种可编程的运动控制装置。优选地，所述标定处理系统同时处理多类型多相机的标定或联合标定。优选地，所述标定处理系统智能判断某时刻有效的标定数据和之前的有效标定数据是否存在高度相似，从而决定是否采用某时刻的标定数据。本专利技术还提供了一种多功能自动化标定方法，其特征在于，其包括以下步骤：标定处理系统通过获取和成像系统相连接的采集卡所采集到的图像数据并进行标定处理，包括检测和识别标定板上的特定纹理图案和对标定结果的有效性进行判断、是否需要继续进行标定过程等判断，在此过程中，运动装置进行不间断的、按照可控的或者自动方式的进行移动调整，移动过程中，标定罩打开，始终遮挡住标定图案的有效区域移动结束之后，运动装置锁死，保持现有标定状态，标定罩关闭，取消对标定图案的遮挡，标定处理系统进行标定处理，如此反复，直到标定处理系统认为得到所有有效的标定参数，标定过程完毕。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术可广泛应用于各类基于以数字图像、数字视频采集、数字图像处理为应用的双目、多目、多种不同类型的相机或成像系统的3D重建、多模式图像融合、双目测距、3D扫描、虚拟现实、增强现实、智能机器人系统、智能识别和智能交互设备、智能显示和交互设备，可实现高效率标定或立体标定，快速有效的获取相机(间)或成像系统(间)的标定或联合标定数据，为三维重建、立体测距、多模式图像融合提供核心重建数据。本专利技术不需要额外太多的辅助的专业化仪器和设备。多功能标定板通过普通的机械加工或市面上可以简单定制；不需要为保证标定数据的同步性而复杂的电子电路或专用图像采集设备，通过常用具有死锁和移动功能的运动装置就可以完成；标定罩如果用人工遮挡的方式下，也可以省略，只要和运动装配配合符合逻辑关系即可。另外具有以下几个方面的特点：1)易用性：一种标定板，同时适用于多个、多种相机或成像系统，设计制作简单；2)安全性：标定的涂层材料均为无公害的材料，采用电加热方式的输入电压为安全电压；标定板的最高加热温度严格控制在60～70度左右；刚性金属标定板通过运动装置机械支撑和移动；以上均保证对现场操作人员的人身安全；3)结构：普通的机电运动设备和普通的(电)加热板，制作简单，市面上有大量现成成品可用，只要能够实现移动和姿态保持/锁死功能即可；标定罩无特殊要求，只要能有效遮挡标定板或者取消对标定板的遮挡即可，如果采用人工遮挡方式，标定罩可以取消；4)成本：基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能自动化标定系统，其特征在于，其包括：标定处理系统，由一种或多种、一个或多个、不同角度或不同位置且由同类型或不同类型的工业相机、红外相机、微光夜视相机或其他可转换为数字图像的成像系统的成像设备组成；标定板，由上层和下层组成，标定板上设有标定纹理图案；标定罩，是作用于标定纹理图案前的遮挡机构，全部或者部分遮挡标定纹理图案，尺寸以完全遮挡标定纹理图案为准，由金属挡板制成，有效遮挡红外线或可见光谱；运动装置是产生移动作用的装置，主要是控制标定罩和标定板的移动，还起到对标定板和标定罩的机械支持作用；运动结构使标定板产生三维方向的旋转和移动，从而产生多角度、多方位的标定数据；此时标定罩跟随标定板的移动和旋转而产生相应的移动和旋转，以充分发挥标定罩的遮挡作用。

【技术特征摘要】
1.一种多功能自动化标定系统，其特征在于，其包括：标定处理系统，由一种或多种、一个或多个、不同角度或不同位置且由同类型或不同类型的工业相机、红外相机、微光夜视相机或其他可转换为数字图像的成像系统的成像设备组成；标定板，由上层和下层组成，标定板上设有标定纹理图案；标定罩，是作用于标定纹理图案前的遮挡机构，全部或者部分遮挡标定纹理图案，尺寸以完全遮挡标定纹理图案为准，由金属挡板制成，有效遮挡红外线或可见光谱；运动装置是产生移动作用的装置，主要是控制标定罩和标定板的移动，还起到对标定板和标定罩的机械支持作用；运动结构使标定板产生三维方向的旋转和移动，从而产生多角度、多方位的标定数据；此时标定罩跟随标定板的移动和旋转而产生相应的移动和旋转，以充分发挥标定罩的遮挡作用。2.如权利要求1所述的多功能自动化标定系统，其特征在于，所述标定板具有红外或者微光材料的涂层。3.如权利要求1所述的多功能自动化标定系统，其特征在于，所述标定纹理图案包括经典的棋盘格纹理图案、网格点阵图案。4.如权利要求1所述的多功能自动化标定系统，其特征在于，所述标定板是针对多个相机、多种相机或以光学成像或转化为光学成像方式处理的成像系统的同时标定或...

【专利技术属性】
技术研发人员：万里，李建军，
申请(专利权)人：中航华东光电上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31