基于相机阵列的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于相机阵列的测量方法及测量系统，所述测量方法包括：采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定，获取标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；获取相机阵列中目标物体在各相机的平面图像，并将获取的像素坐标信息统一到全局坐标中；根据所述映射关系获取其对应的物理坐标信息，经过数据处理以实现对目标物体的测量。上述测量方法及测量系统，通过采用标定板对相机阵列进行联合标定以获取图像之间的映射关系，并将图像中的像素坐标统一到一个坐标系中，以实现高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
基于相机阵列的测量方法及测量系统
本专利技术涉及测量
，特别是涉及基于相机阵列的测量方法及测量系统。
技术介绍
视觉测量是利用计算机对图像或视频进行处理，实现对二维或三维场景的识别、测量、感知和理解等功能。在自动化加工
，视觉测量的应用越来越广泛，传统的零件尺寸测量方法与设备已经无法满足产品高效率的在线实时测量测量的要求，尤其是对于大尺寸产品或零件的精准测量变得尤为重要。通常，相机的视场幅面与其图像精度密切相关，单相机的视场范围有限，当产品或零件尺寸超过单相机的视场范围时，若直接采用更大幅面的相机也无法满足更大视场的需要，而且相机分辨率越大数据采集和处理也越慢，价格也更高。而若采用多相机进行联合测量，则需要对采集的多幅图像事先进行拼接后再进行视觉测量。由于传统的多相机图像的拼接方法，不仅计算过程繁琐、计算量大，而且拼接效率和拼接质量有待进一步提高，不利于在线精确测量的应用。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述对于大尺寸产品或零件测量中所存在的技术问题，提供一种方案。一种基于相机阵列的测量方法，包括：采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定，获取标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；获取相机阵列中目标物体在各相机的平面图像，并将获取的像素坐标信息统一到全局坐标中；根据所述映射关系获取所述像素坐标信息对应的物理坐标信息，经过数据处理以实现对目标物体的测量。在其中一一个实施例中，所述标定板的各矩阵图案包含其对应的坐标信息。在其中一个实施例中，所述标定板的阵列图案包含二维码阵列。在其中一个实施例中，所述相机阵列中的每个相机视场中至少包含3个二维码阵列。在其中一个实施例中，任一所述二维码中心包含用于物理坐标定位的中心圆标。在其中一个实施例中，所述二维码包含具有表征二维码中心的不同物理坐标的内容。在其中一个实施例中，所述采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定的具体步骤为：步骤S101、固定所有相机；步骤S102、将标定板放置于基准平面上，获取标定板在各相机的平面图像；步骤S103、标定所有相机，并将所有相机获取的平面图像的像素坐标统一化到全局坐标中。本专利技术还提供一种基于相机阵列的测量系统，包括：图像采集装置，通过图像采集装置中的相机阵列采集标定板和目标物体的平面图像；标定板，包含阵列图案，用以联合标定相机阵列中各相机；存储器，用以存储联合标定后所标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；处理器，用以根据联合标定后所获取相机的内参和外参以及标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系，将获取的目标物体图像的像素坐标信息统一到同一全局坐标中，根据该映射关系获取该像素坐标信息对应的物理坐标信息，经过数据处理以实现对目标物体的测量。在其中一个实施例中，所述标定板的阵列图案包含二维码阵列。在其中一个实施例中，所述相机阵列中的每个相机视场中至少包含3个二维码阵列。在其中一个实施例中，任一所述二维码中心包含用于物理坐标定位的中心圆标，且所述二维码包含具有表征二维码中心圆标的不同物理坐标的内容。上述测量方法及测量系统，通过采用标定板对相机阵列进行联合标定以获取图像之间的映射关系，并将图像中的像素坐标统一到一个坐标系中，以实现高精度测量。由于采用二维码阵列图案作为标定板，二维码具有包含二维码中心的物理坐标的编码字符串信息，如此可通过扫描二维码直接获取该单个二维码图案的中心点的像素坐标与物理坐标的一一对应关系。在标定过程中，相比于采用传统的标定板可简化标定过程的计算量，优化标定结果。附图说明图1为本专利技术的基于相机阵列的测量方法的流程图。图2位本专利技术的二维码阵列图案的标定板的结构示意图。图3为本专利技术的对相机阵列中的各相机进行联合标定的具体步骤的流程图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参见图1所示，本专利技术提供了一种基于相机阵列的测量方法，包括：S100、采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定，获取标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；相机标定技术是一项较为成熟的技术，其主要是通过寻找对象在图像与现实世界的转换数学矩阵关系，找出其定量的联系，从而实现从图像中测量出实际数据的目的。目前相机标定是通过采集一系列标定板图像来构建相机成像的几何模型。标定的目的一是为了求取相机畸变系数，其二是为了得到空间坐标系和图像坐标系的映射关系。在相机标定过程中会使用到标定板，标定板通常是带有一定间距阵列图案阵列的平板，通用的阵列图案为等间距实心圆阵列图案和国际象棋盘图案。在本实施方式中，所述标定板的各矩阵图案包含其对应的坐标信息。在本实施方式中，所采用的阵列图案为二维码阵列图案，该二维码图案的大小根据相机的视场范围而定，保证每个相机视场中至少有矩阵排布的3个二维码图案。二维码阵列图案中相邻二维码可为等间距排布或非等间距排布，优选的，相邻二维码为等间距排布。二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面也就是二维方向上分布的黑白相间的图形以记录数据符号信息，其具有存储容量大、信息种类多、纠错能力强、对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点等优点。在本实施方式中，所有的二维码图案可不相同，每个二维码包含具有表征二维码中心的不同物理坐标的内容，该内容可由二维码编码的字符串给出。现结合附图2对以上二维码阵列标定板进行详细说明，可定义左上角的二维码的内容为(0，0)，则其右端的二维码的内容为(50，0)，其下端的二维码的内容为(0，50)，依次类推，可定义整张二维码阵列标定板中所有二维码的内容，这些内容与对应二维码中心的物理坐标相对应。如此，则水平上2个二维码的距离为50mm，垂直方向上2个二维码的距离也为50mm。为了增加定位精准性，在每个二维码中心处可增设有中心圆标(如图2所示)，该中心圆标的像素坐标对应一个实际的物理坐标。如此在通过扫描二维码可获得二维码中心的位置的基础上，再通过对中心圆标进行抓取以获取二维码中心的精确位置，如此可进一步提高像素坐标和实际物理坐标的定位的准确性，提高实际测量的精度。在本实施方式中，相机阵列可为至少1*2或2*1的多相机阵列。上述的相机可为普通相机、工业CCD相机、工业摄像机等任何具有采集图像功能的装置。为了简化测量过程，相机阵列中所使用的图像采集装置的型号尽量保持一致，且图像采集装置中安装位置、角度以及其焦距等参数也尽量保持一致。在本实施方式中，使用二维码阵列图案作为标定板，采用类似于棋盘格标定法，在各相机图像中，都能够清晰准确的提取出二维码图像中的角点特征点像素坐标，从而实现相机阵列的联合标定。具体的参见图3所示，所述采用二维码阵列标定板标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定的具体步骤为：步骤S101、固定所有相机；通过固定所有相机位置，可确保标定结果的可靠性。所述相机的拍摄角度可保持一致，也可随意调节，只需每个相机均能采集到标定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相机阵列的测量方法，其特征在于，包括：采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定，获取标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；获取相机阵列中目标物体在各相机的平面图像，并将获取的像素坐标信息统一到全局坐标中；根据所述映射关系获取所述像素坐标信息对应的物理坐标信息，经过数据处理以实现对目标物体的测量。

【技术特征摘要】
1.一种基于相机阵列的测量方法，其特征在于，包括：采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定，获取标定板实际图像和标定板在相机阵列中的平面图像两者之间的映射关系；获取相机阵列中目标物体在各相机的平面图像，并将获取的像素坐标信息统一到全局坐标中；根据所述映射关系获取所述像素坐标信息对应的物理坐标信息，经过数据处理以实现对目标物体的测量。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述标定板的阵列图案包含二维码阵列。3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述相机阵列中的每个相机视场中至少包含3个二维码阵列。4.根据权利要求2或3所述的测量方法，其特征在于，所述二维码包含具有表征二维码中心的不同物理坐标的内容。5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，任一所述二维码中心包含用于物理坐标定位的中心圆标。6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述采用标定板对相机阵列中的各相机进行联合标定的具体步骤为：步骤S101、固定所有相机；步骤S102、将标定板放置于基准平面上，获取标定板在各相机的平面图像；步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩，
申请(专利权)人：江浩，
类型：发明
国别省市：江苏,32