一种镜头相背双相机相对方位标定装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种镜头相背双相机相对方位标定装置，包括相隔一定距离置放的第一标定立柱和第二标定立柱，所述第一标定立柱上装设有第一辅助相机和位于所述第一辅助相机下方的第一单面标靶，所述第二标定立柱上装设有第二辅助相机和位于所述第二辅助相机下方的第二单面标靶；及可移除地设置于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间的双面辅助标靶。本发明专利技术加工简单，运输方便，标定范围可根据实际需要进行调整，且保证了标定的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种镜头相背双相机相对方位标定装置与方法
本专利技术涉及计算机视觉应用领域多摄像机3D建模应用中的相互方位标定问题，特别涉及一种镜头相背双相机相对方位标定装置与方法。
技术介绍
多相机系统可广泛应用于3D建模、3D测量等计算机视觉领域。在多相机系统中，目标表面上的点3D信息是通过摄像机得到的2D图像对应的像素点来建立的，其中会用到摄像机模型。在3D建模应用中，摄像机模型的内部参数(焦距、特征比和畸变因子等等)用某种方法事先标定；外部参数，即相机到测量目标的相对旋转和位移，可由内部参数及识别目标的特征点，利用摄像机模型计算确定。文献“ZhangZ.Aflexiblenewtechniqueforcameracalibration。IEEETransactiononPattemAnalysisandMachineIntelligence，2000，22(11)：1330-1334.，”是近年来使用最多的摄像机标定方法之一。多相机系统应用的关键是确定多相机之间的方位关系，即多相机之间相对旋转和位移，这样才能将多相机获得的目标点的三维信息统一到统一坐标系下进行3D建模。多相机位置关系计算最简单莫过于双目视觉，由于两个相机的摆放位置相同，可以看见同一标靶，较为容易；而镜头方向相背相机的相互姿态标定难度较大，需要制作特定的装置。由于两相机的朝向相反，无法用同一标靶来标定其相对方位，最容易想到的传统方法就是设计两块安装于托架13上，相对位移和旋转已知的标靶12，使得每个相机可以各自看见其中的一块，由此两块标靶的相对位置关系，计算镜头相背双相机11的两个相背相机的位移和旋转，如图1所示。但这样的精密标定装置由于尺寸较大，不易加工，用料也很讲究，必须是长期使用不易变形的特种材料，这将大大提高加工工艺的难度和加工成本。另外，这样的装置对标定范围有一定限制，不同范围需要不同尺度的标定装置；其次，运输不便，这将大大限制应用的灵活性，在实际中难以应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是设计一种加工简单，使用灵活且满足一定精度要求的镜头相背双相机方位标定装置及相应的计算方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种镜头相背双相机方位标定装置，包括：相隔一定距离置放的第一标定立柱和第二标定立柱，所述第一标定立柱上装设有第一辅助相机和位于所述第一辅助相机下方的第一单面标靶，所述第二标定立柱上装设有第二辅助相机和位于所述第二辅助相机下方的第二单面标靶；及可移除地设置于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间的双面辅助标靶。进一步地，所述双面辅助标靶的第一标靶面和第二标靶面上设有靶面图案，两个所述标靶面的靶面图案外形一致，位置对应。进一步地，所述靶面图案为5行5列的圆形阵列。为了解决上述问题，本专利技术还提供了上述镜头相背双相机方位标定装置的一种标定方法，包括以下步骤：(1)相隔一定距离摆放所述第一标定立柱和第二标定立柱，固定所述第二单面标靶于第一辅助相机的中心视野区域，固定所述第一单面标靶于第二辅助相机的中心视野区域；(2)启动所述第一辅助相机拍摄读取第二单面标靶相对第一辅助相机的位置信息，启动所述第二辅助相机拍摄读取所述第一单面标靶相对第二辅助相机的位置信息；(3)置所述双面辅助标靶于第一标定立柱和第二标定立柱中间，调整双面辅助标靶位置，使所述双面辅助标靶的第一标靶面位于所述第一辅助相机的中央视野区域，所述双面辅助标靶的第二标靶面位于所述第二辅助相机的中央视野区域；(4)启动第一辅助相机拍摄读取所述第一标靶面相对第一辅助相机的位置信息，启动第二辅助相机拍摄读取所述第二标靶面相对第二辅助相机的位置信息，通过预定计算，标定所述第一辅助相机和第二辅助相机的相对旋转和位移；(5)换置待标定的镜头相背双相机于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间，启动所述镜头相背双相机的第一相机拍摄读取所述第一单面标靶相对第一相机的位置信息，启动所述镜头相背双相机的第二相机拍摄读取所述第二单面标靶相对第二相机的位置信息，通过预定计算，标定所述第一相机和第二相机的相对旋转和位移。进一步地，所述步骤(4)包括：A)设置双面辅助标靶的第一标靶面和第二标靶面上的标靶图案，使两个标靶面的靶面图案对应，位置信息能通过预定计算相连；B)启动第一辅助相机拍摄读取所述第一标靶面相对第一辅助相机的位置信息，启动第二辅助相机拍摄读取所述第二标靶面相对第二辅助相机的位置信息；C)以所述双面辅助标靶的两个标靶面的相对位置信息、两个标靶面相对两个辅助相机的位置信息为连接因素进行预定计算，标定所述第一辅助相机和第二辅助相机的相对旋转和位移。进一步地，所述步骤(5)包括：A)移除所述双面辅助标靶，换置待标定的镜头相背双相机于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间，使所述第一单面标靶位于所述镜头相背双相机的第一相机的中央视野区域，第二单面标靶位于所述镜头相背双相机的第二相机的中央视野区域；B)启动所述镜头相背双相机的第一相机拍摄读取所述第一单面标靶相对第一相机的位置信息，启动所述镜头相背双相机的第二相机拍摄读取所述第二单面标靶相对第二相机的位置信息；C)以两个单面标靶相对两个辅助相机的位置信息、两个单面标靶相对镜头相背双相机的两个相机的位置信息、两个辅助相机的相对旋转和位移为连接因素进行计算，标定所述第一相机和第二相机的相对旋转和位移。本专利技术加工简单，运输方便，标定范围可根据实际需要进行调整，且保证了标定的精度。附图说明图1是传统镜头相背双相机方位标定装置示意图。图2是本专利技术的镜头相背双相机方位标定装置的双面辅助标靶示意图。图3是本专利技术的镜头相背双相机方位标定装置拍摄读取单面标靶示意图。图4是本专利技术的镜头相背双相机方位标定装置拍摄读取双面辅助标靶示意图。图5是本专利技术的镜头相背双相机方位标定装置在标定镜头相背双相机时拍摄读取示意图。图6是本专利技术的标定方法流程图。图7是本专利技术的标定方法标定两个辅助相机步骤的细化流程图。图8是本专利技术的标定方法标定镜头相背双相机步骤的细化流程图。图中：11，镜头相背双相机；12，标靶；13，托架；21，第一标定立柱；22，第二标定立柱；30，镜头相背双相机；31，第一相机；32，第二相机；33，第二辅助相机；34，第一辅助相机；40，双面辅助标靶；41，第二标靶面；42，第一标靶面；43，第一单面标靶；44，第二单面标靶。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图2至图5所示，本专利技术的一种镜头相背双相机相对方位标定装置，包括相隔一定距离置放的第一标定立柱21和第二标定立柱22，第一标定立柱21上装设有第一辅助相机34和位于第一辅助相机34下方的第一单面标靶43，第二标定立柱22上装设有第二辅助相机33和位于第二辅助相机33下方的第二单面标靶44；及可移除地设置于第一标定立柱21和第二标定立柱22中间的双面辅助标靶40。需要指出的是，本专利技术在标定时两个标定立柱相对放置，其距离、辅助相机的角度、单面标靶大小和位置可根据需要调整。本专利技术的双面辅助标靶40的第一标靶面42和第二标靶面41上设有靶面图案，两个标靶面的靶面图案外形一致，位置对应。双面标靶的两个标靶面要求平整，厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜头相背双相机相对方位标定装置，其特征在于，包括：相隔一定距离置放的第一标定立柱和第二标定立柱，所述第一标定立柱上装设有第一辅助相机和位于所述第一辅助相机下方的第一单面标靶，所述第二标定立柱上装设有第二辅助相机和位于所述第二辅助相机下方的第二单面标靶；及可移除地设置于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间的双面辅助标靶。

【技术特征摘要】
1.一种镜头相背双相机相对方位标定装置，其特征在于，包括：相隔一定距离置放的第一标定立柱和第二标定立柱，所述第一标定立柱上装设有第一辅助相机和位于所述第一辅助相机下方的第一单面标靶，所述第二标定立柱上装设有第二辅助相机和位于所述第二辅助相机下方的第二单面标靶；及可移除地设置于所述第一标定立柱和第二标定立柱中间的双面辅助标靶；所述双面辅助标靶的两个标靶面上设有外形一致，位置对应的靶面图案，两个靶面图案的重心相同处于同一靶面法向量上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双面辅助标靶的第一标靶面和第二标靶面上设有靶面图案，两个所述标靶面的靶面图案外形一致，位置对应。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述靶面图案为5行5列的圆形阵列。4.一种权利要求1所述装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)相隔一定距离摆放所述第一标定立柱和第二标定立柱，固定所述第二单面标靶于第一辅助相机的中心视野区域，固定所述第一单面标靶于第二辅助相机的中心视野区域；(2)启动所述第一辅助相机拍摄读取第二单面标靶相对第一辅助相机的位置信息，启动所述第二辅助相机拍摄读取所述第一单面标靶相对第二辅助相机的位置信息；(3)置所述双面辅助标靶于第一标定立柱和第二标定立柱中间，调整双面辅助标靶位置，使所述双面辅助标靶的第一标靶面位于所述第一辅助相机的中央视野区域，所述双面辅助标靶的第二标靶面位于所述第二辅助相机的中央视野区域；(4)启动第一辅助相机拍摄读取所述第一标靶面相对第一辅助相机的位置信息，启动第二辅助相机拍摄读取所述第二标靶面相对第二辅助相机的位置信息，通过预定计算，标定所述第一辅助相机和第二辅助相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：武栓虎，姜殿臣，黎应奋，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东;37