相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法技术方案

本申请涉及相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法，所述相机标定设备包括：线性导轨、滑块及标定板；所述标定板固定设置于所述滑块上，所述滑块滑动设置于所述线性导轨上，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动。上述相机标定设备，利用标定板设计了三维空间位点，具有构思巧妙、实现方便的优点，无需在测量空间中布置多个标志点，且技术原理决定了标定精度由滑块移动精度及标定板位置精度而限定，密度由滑块移动距离及标定板的标志点分布而限定，深度由滑块移动距离及预设方向而限定，因此有利于提供高精度、高密集度、大深度的大量空间点以进行相机自动标定。自动标定。自动标定。

【技术实现步骤摘要】
相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法


[0001]本申请涉及机器视觉领域，特别是涉及相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法。

技术介绍

[0002]相机在工业领域中，有重要的应用。在生产用于三维测量的相机时，需要对相机的参数进行标定。其中，相机参数标定，是为了实现三维空间点和相机二维像素点之间的映射，即从人们熟知的世界坐标系转换为相机坐标系，再从相机坐标系转换为图像坐标系，由于每个相机在结构细微之处必然存在差异，因此需要标定相机内参数及相机外参数，以准确地将世界坐标系转换为图像坐标系。其中，相机内参数亦称相机内部参数，相机外参数亦称相机外部参数。
[0003]例如，在相机针孔模型中，相机内参数实现了三维空间点和相机二维像素点之间的映射。其中，针孔相机模型的计算，如以下公式所示。
[0004][0005]其中，A是相机内参数，包括焦距、像主点坐标等，相机外参数包括旋转及平移等，上述公式中，R是旋转矩阵，T是平移矩阵，世界坐标系下空间点坐标Pw(xw,yw,zw)，像素(u,v)是Pw在相机上的成像点。在上述公式中，Pw(xw,yw,zw)和像素(u,v)已知，忽略镜头畸变的影响，求解A、R和T即完成了相机标定。由空间投影关系可知，一个像素点对应多个空间点。因此，在求解上述公式时，空间点满足以下三个条件，可以提高相机标定精度：
[0006]1)空间点具有精确的三维坐标；
[0007]2)空间点在相机中的成像的像素点，均匀覆盖整个相机图像；
[0008]3)所有参与相机标定的空间点，深度范围(Z值范围)越大越好。
[0009]因此，准确的三维空间点能够提高相机参数的求解精度，提高相机三维视觉测量的精度。
[0010]但在传统方法中，通过测量空间中布置的多个标志点，获取标志点的三维坐标。相机通过拍摄这些标志点，计算相机的参数。在传统方法中构造高精度、密集、大深度空间点的方法，比较复杂和困难，且布置标志点的方式，存在布置困难、标定点个数较少和三维精度不高的问题，造成相机参数标定精度不高。

技术实现思路

[0011]基于此，有必要提供一种相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法。
[0012]一种相机标定设备，其包括：线性导轨、滑块及标定板；
[0013]所述标定板固定设置于所述滑块上，所述滑块滑动设置于所述线性导轨上，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动。
[0014]上述相机标定设备，利用标定板设计了三维空间位点，具有构思巧妙、实现方便的优点，无需在测量空间中布置多个标志点，且技术原理决定了标定精度由滑块移动精度及标定板位置精度而限定，密度由滑块移动距离及标定板的标志点分布而限定，深度由滑块移动距离及预设方向而限定，因此有利于提供高精度、高密集度、大深度的大量空间点以进行相机自动标定。
[0015]进一步地，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动以使相机获得所述标定板上的特征点的三维坐标。
[0016]在其中一个实施例中，所述相机标定设备还包括角度调整装置，所述标定板固定设置于所述角度调整装置上，所述角度调整装置固定设置于所述滑块上，所述角度调整装置用于通过改变自身位姿以调整所述标定板与所述预设方向的相对角度；或者，所述相机标定设备还包括支撑装置，所述标定板可拆卸地设置于所述支撑装置上，所述支撑装置固定设置于所述滑块上；或者，所述相机标定设备还包括支撑装置及角度调整装置，所述标定板可拆卸地设置于所述支撑装置上，所述支撑装置固定设置于所述角度调整装置上，所述角度调整装置固定设置于所述滑块上，所述角度调整装置用于通过改变自身位姿以调整所述标定板与所述预设方向的相对角度。
[0017]在其中一个实施例中，所述滑块用于在受力状态下，每次沿所述线性导轨按预设方向移动预设距离；及/或，所述相机标定设备还包括控制器，所述控制器用于控制向所述滑块施力，使所述滑块处于所述受力状态。
[0018]在其中一个实施例中，所述线性导轨按所述预设距离设有阶级定位部，相邻两所述阶级定位部在所述预设方向的间距为所述预设距离；所述阶级定位部用于在所述滑块沿所述线性导轨按预设方向移动的状态下提供阻力位。
[0019]在其中一个实施例中，所述线性导轨为直线导轨，且所述相机标定设备还包括步进连接件；
[0020]所述步进连接件与所述滑块相连接，所述步进连接件用于在受力状态下，控制所述滑块每次沿所述线性导轨按预设方向移动预设距离。
[0021]在其中一个实施例中，所述线性导轨包括直线导轨、弧线导轨及其组合、以及至少一直线导轨与至少一弧线导轨的组合。
[0022]一种相机生产系统，其包括任一项所述相机标定设备。
[0023]一种相机标定方法，其包括步骤：
[0024]预设置标定板与预设方向的相对角度；
[0025]控制标定板沿线性导轨按预设方向移动；
[0026]控制相机拍摄所述标定板，以获得所述标定板上的特征点的三维坐标；
[0027]根据多组所述三维坐标，对所述相机进行自动标定。
[0028]进一步地，根据多组所述三维坐标，对所述相机进行自动标定以使所述相机的每一个像素对应一条空间直线。
[0029]一种相机，其具有相机内参数及相机外参数；其中，所述相机内参数及所述相机外参数采用所述相机标定方法设置。
[0030]在其中一个实施例中，所述相机的每一个像素对应一条空间直线。
[0031]上述相机及其标定方法，无需在测量空间中布置多个标志点，有利于通过高精度、
高密集度、大深度的大量空间点快速地进行相机自动标定，具有构思巧妙、实现方便的优点。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本申请所述相机标定设备一实施例的结构示意图。
[0034]图2为本申请所述相机标定设备另一实施例的部分结构应用示意图。
[0035]图3为图2所示实施例的空间直接坐标系示意图。
[0036]图4为本申请所述相机标定设备另一实施例的标定板与线性导轨相对移动示意图。
[0037]图5为本申请所述相机标定设备另一实施例的标定板与线性导轨相对移动示意图。
[0038]图6为本申请所述相机标定设备另一实施例的标定板与线性导轨相对移动示意图。
[0039]图7为本申请相机标定方法一实施例的流程示意图。
[0040]图8为本申请相机标定方法另一实施例的流程示意图。
[0041]附图标记：线性导轨100、滑块200、支撑装置300、角度调整装置400、标定板500、阶级定位部110。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机标定设备，其特征在于，包括：线性导轨、滑块及标定板；所述标定板固定设置于所述滑块上，所述滑块滑动设置于所述线性导轨上，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动。2.根据权利要求1所述相机标定设备，其特征在于，还包括角度调整装置，所述标定板固定设置于所述角度调整装置上，所述角度调整装置固定设置于所述滑块上，所述角度调整装置用于通过改变自身位姿以调整所述标定板与所述预设方向的相对角度；或者，所述相机标定设备还包括支撑装置，所述标定板可拆卸地设置于所述支撑装置上，所述支撑装置固定设置于所述滑块上；或者，所述相机标定设备还包括支撑装置及角度调整装置，所述标定板可拆卸地设置于所述支撑装置上，所述支撑装置固定设置于所述角度调整装置上，所述角度调整装置固定设置于所述滑块上，所述角度调整装置用于通过改变自身位姿以调整所述标定板与所述预设方向的相对角度。3.根据权利要求1所述相机标定设备，其特征在于，所述滑块用于在受力状态下，每次沿所述线性导轨按预设方向移动预设距离；及/或，所述相机标定设备还包括控制器，所述控制器用于控制向所述滑块施力，使所述滑块处于所述受力状态。4.根据权利要求3所述相机标定设备，其特征在于，所述线性导轨按所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一超，吴宏，方素平，梁衍学，
申请(专利权)人：东莞固高自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：