一种摄像机外参数标定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种摄像机外参数标定装置，装置包括过渡件、可伸缩件、发光装置及支撑件；过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上不与可伸缩件的一段固连，可伸缩件的另一端设置有发光装置作为发光控制点。本实用新型专利技术装置解决了大场景下多摄像机全局外参数标定问题；标定一次空间位置测量计算可用于标定多个摄像机，有效的节省了标定时间，提高了标定效率；标定装置为多个非平面特征点，摄像机只需拍摄一次，既可以利用非线性优化求解该摄像机外参数；标定过程使用设备简单，测量快速，且可以在相对晃动的水面上使用。

A Camera External Parameter Calibration Device

【技术实现步骤摘要】
一种摄像机外参数标定装置
本技术涉及视觉测量
，尤其涉及一种摄像机外参数标定装置。
技术介绍
全局标定是把各个摄像机的测量数据统一到一个总体世界坐标系中，也就是确定各个摄像机坐标系相对这一总体世界坐标系的位置和方向，即旋转矢量和平移矢量。这种位置和方向很难通过摄像机安装来获知，必须通过特定的手段在测量现场全局标定求出。全局标定是多摄像机视觉测量系统成功的关键，决定了整个系统的测试精度。全局标定精度与摄像机测量精度以及所用全局标定装置有着直接的联系。因此，高精度、实用、快速的全局标定装置是十分必要的。典型的小场景视觉测量系统，两摄像机基线小于1m，常用的标定方法采用摄像机拍摄平面模板等方法实现小场景的摄像机标定；标定模板特征间位置关系采用加工打印等得到；标定结果得到的是两摄像机间相互位置姿态关系。对于多摄像机视觉测量系统的全局标定，传统的方法是利用一个已知精确工件作为标定依据；不过，对于大型工件，加工一个精确的标准件很昂贵，采用已知的但不必精确的工件作为标准件定期标定系统，该标准件是将一般的加工件送到坐标测量机测量后生成。这两种方法均采用标准间作为标定工具，在搬动和从定期标定的系统中取出来要防止标准间不受损害是很难的；而且，大型工件运输、装卸均存在很多问题。对于近红外摄像机标定控制点选取既要保证成像效果，又要尽量体积小，便于空间目标中心与图像坐标中心的对应。在全局标定中，摄像机作为一测量模块，与外部测量设备同时对控制点进行测量，通过控制点的坐标转换完成摄像机坐标系的统一。由此可见，要实现测量系统的标定必须具备两个条件：能提供控制点的靶标；能确定靶标控制点坐标的外部测量设备－经纬仪。但是在船体在海上航行或漂浮作为不稳定平台时，电子经纬仪不能工作，只能等船体进坞坐墩状态下进行，这与视觉系统的定期或不定期标校需求相矛盾。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本技术旨在提供一种摄像机外参数标定装置，从而解决利用基准尺或标准物需要多次进行拍摄、不能求解摄像机相对于世界坐标系的关系以及标准件在使用、运输、装卸过程中存在的诸多问题。本技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：基于本技术装置的一个实施例中，提供了一种摄像机外参数标定装置，包括过渡件、可伸缩件、发光装置、支撑件及测量现场平面连接部件；所述可伸缩件与发光装置的数量均为N，N≥4；所述过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上部与每个可伸缩件的一端固连，每个可伸缩件的另一端均设置有一个发光装置作为发光控制点；所述测量现场平面连接部件包括夹持部和连接板；夹持部与支撑件的底部固连，连接板与测量现场平面贴合，固定在所述测量现场。在基于本技术装置的另一个实施例中，发光控制点采用固定于可伸缩件端头的大功率全光谱光源，其亮度可调；控制装置通过电控线缆组件与发光装置相连统一控制发光灯具的开关及亮度。在基于本技术装置的另一个实施例中，过渡件包括底盘和N个圆形管件，N≥4；圆形管件焊接在底盘上盘面上，圆形管件的轴心线分别与盘面成一定角度；可伸缩件为可伸缩圆管，外径小于圆形管件的内径，可伸缩圆管的数量与圆形管件的数量对应，可伸缩圆管一端伸入圆形管件内部，通过螺栓将可伸缩圆管与圆形管件相连，实现过渡件与可伸缩件一端的固连；过渡件底盘下盘面中心加工螺纹孔，与支撑件通过螺栓配合连接。在基于本技术装置的另一个实施例中，过渡件采用不锈钢材料。在基于本技术装置的另一个实施例中，可伸缩件采用高刚性材料，内部可通过与发光装置相连的供电线缆。在基于本技术装置的另一个实施例中，可伸缩件能够根据需要调节长度并锁紧。在基于本技术装置的另一个实施例中，测量现场平面连接部件的连接板和测量现场平面上预留大小相同的螺孔，螺柱穿过连接板和测量现场平面的螺孔，并通过紧固螺母紧固。在基于本技术装置的另一个实施例中，支撑件为三脚架。本技术的有益效果：本技术装置解决了大场景下多摄像机全局外参数标定问题；标定一次空间位置测量计算可用于标定多个摄像机，有效的节省了标定时间，提高了标定效率；标定装置为多个非平面特征点，摄像机只需拍摄一次，既可以利用非线性优化求解该摄像机外参数；标定过程使用设备简单，测量快速，且可以在相对晃动的水面上使用。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为过渡件侧视图；图2为过渡件俯视图；图3为右侧观察标定设备仿真效果图；图4为左侧观察标定仿真设备效果图；具体实施方式下面结合附图来具体描述本技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术的原理。外参数标定的测量现场的平面可以是地面或其他静平面或动平面，比如海上漂浮或航行状态下的船体。在本技术的一个具体实施例中，以甲板作为测量现场的平面。在本技术的一个实施例中公开了一种摄像机外参数标定装置，包括过渡件、可伸缩件、发光装置、支撑件及测量现场平面连接部件；所述可伸缩件与发光装置的数量均为N，N≥4；所述过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上部与每个可伸缩件的一端固连，每个可伸缩件的另一端均设置有一个发光装置作为发光控制点；所述测量现场平面连接部件包括夹持部和连接板；夹持部与支撑件的底部固连，连接板与测量现场平面贴合，固定在所述测量现场。发光控制点采用固定于可伸缩件端头的大功率全光谱光源，其亮度可调，当把标定装置放置于甲板区域理想着舰点附近，设置在测量现场的近红外摄像机可对发光控制点有效成像；光源在近红外摄像机上成像特性为高斯分布，像心与物心一致，可用质心法提取发光控制点图像中心；光源为发光灯具，发光灯具的360°发光特性使从各个角度很容易观察标定装置的发光控制点。标定装置空间控制点采用大功率全光谱光源可标定近红外摄像机外参数及可见光摄像机，并根据环境要求可调节发光控制点亮度。控制装置通过电控线缆组件与发光装置相连统一控制发光灯具的开关及亮度，根据环境要求灯具亮度调节采用调压方式实现。如图1、图2所示，过渡件采用不锈钢材料，包括底盘、N个圆形管件，N≥4，圆形管件焊接在底盘盘面上，圆形管件的轴心线分别与盘面成一定角度；过渡件底盘为中心对称图形，在本实施例中过渡件底盘为圆盘，底盘中心加工3/4英寸管螺纹，支撑件为三脚架，底盘与三脚架通过3/4英寸管螺栓配合连接。每个圆形管件的轴心线分别与底盘盘面成一定角度，以在摄像机拍摄的图像中呈近似矩形为原则，加工精确角度采用线切割。具体地，当圆形管件的数量为四个时，顺次为34°、11°、45°、45°(以上角度可以在±3°范围内调整)。这样设计可有效保证左右侧摄像机中拍摄的图像中有类似的形状分布，便于人机交互中选择对应发光控制点在图像位置；经仿真及实践这样的角度设计在测量控制点与基准点距离时不会与装置本身发生干涉。如图3、图4所示，可伸缩件为可伸缩圆管，可伸缩圆管外径小于焊接在底盘上的圆形管件的内径，可伸缩圆管的数量与圆形管件的数量对应，可伸缩圆管一端伸入圆形管件内部，通过螺栓将可伸缩圆管与圆形管件相连，实现过渡件与可伸缩件一端的固连。具体地，每个可伸缩圆管开两个孔焊接螺母，利用螺栓可有效紧固伸缩杆；优选地，在钢管下侧开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像机外参数标定装置，其特征在于，包括过渡件、可伸缩件、发光装置、支撑件及测量现场平面连接部件；所述可伸缩件与发光装置的数量均为N，N≥4；所述过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上部与每个可伸缩件的一端固连，每个可伸缩件的另一端均设置有一个发光装置作为发光控制点；所述测量现场平面连接部件包括夹持部和连接板；夹持部与支撑件的底部固连，连接板与测量现场平面贴合，固定在所述测量现场。

【技术特征摘要】
1.一种摄像机外参数标定装置，其特征在于，包括过渡件、可伸缩件、发光装置、支撑件及测量现场平面连接部件；所述可伸缩件与发光装置的数量均为N，N≥4；所述过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上部与每个可伸缩件的一端固连，每个可伸缩件的另一端均设置有一个发光装置作为发光控制点；所述测量现场平面连接部件包括夹持部和连接板；夹持部与支撑件的底部固连，连接板与测量现场平面贴合，固定在所述测量现场。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光控制点采用固定于可伸缩件端头的大功率全光谱光源，其亮度可调；控制装置通过电控线缆组件与发光装置相连统一控制发光灯具的开关及亮度。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过渡件包括底盘和N个圆形管件，N≥4；圆形管件焊接在底盘上盘面上，圆形管件的轴心线分别与盘面成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，王亚非，刘德州，孙文，张行，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11