本发明专利技术涉及一种激光投影标定装置和标定方法，该标定装置包括激光条纹投影仪、激光投影幕布和标定计算机，激光条纹投影仪与激光投影幕布相隔一定距离并且正对激光投影幕布布置，激光投影幕布安装在投影幕布移动平台上从而能够在投影幕布移动平台上移动，在投影幕布移动平台的前后两侧分别设置第一CCD相机和第二CCD相机。本发明专利技术涉及的激光投影标定装置具有激光标定线成像清晰、投影位置稳定和可以反复使用和拆卸收纳的优点；激光投影标定方法具有室内标定参数可现场使用，标定精度高的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种激光投影标定装置和标定方法
本专利技术涉及激光标定领域，具体涉及一种激光投影标定装置和标定方法。
技术介绍
双线阵CCD交汇测量是一种非接触测量技术，主要利用CCD光电耦合器件进行非接触尺寸测量，在对空间高速运动目标的定位方面得到广泛应用，其坐标测量精度依赖对测量系统标定的准确程度，而标定过程涉及的问题主要标定参数的数量过多、参数测量困难甚至无法直接测量以及参数变动等问题，未能准确标定的参数会进一步影响测试过程的简易程度和测试精度，对测试人员的使用造成困难。在室内对小靶面进行标定时，对高精度的要求通常比较高。双线阵CCD交汇测量系统经布置后其靶距和高度差为定值，在标定中通常将靶距和高度差作为内部参数，这样的好处是计算坐标只需CCD相机成像目标的像素坐标。但实际大部分测试系统需要在室外使用，为了满足各种不同的实际需要，测试系统通常设计为分离式布置而非靶距和高度差不变的一体式布置，这会使得室内已经标定的参数在现场实际使用时存在变动甚至失效的问题。在室外进行标定时，往往需要在现场架设标定杆或是标定板，其中，架设过程比较复杂，并且标定装置的结构一经确定均难以调整，同时存在标定物坐标误差大，易受室外环境影响等问题。其中，如果采用标定杆，则标定杆不稳固易晃动会导致标定杆的坐标读值精度较差，CCD成像不清；如果采用标定板，则须在标定板上绘制标定物，绘制本身会引入误差，且需要在标定过程中对标定板位姿进行调整，存在反复拆装的问题。此外，在进行标定时通常要求标定装置的标定物尽可能布满整个视场以提高标定精度，这就需要在标定过程中，对标定装置的位置甚至交汇测量系统本身的位置在一定范围内进行调整。
技术实现思路
由于在标定中存在上述诸多问题，本专利技术提供了一种标定效率和标定精度高，且在标定过程中具有一定灵活性的激光投影标定装置和一种在室内标定的参数在室外条件下依然正常使用的标定方法。本专利技术提出了一种激光投影标定装置，其包括激光条纹投影仪、激光投影幕布和标定计算机，激光条纹投影仪安装在三脚架上，激光条纹投影仪与激光投影幕布相隔一定距离并且正对激光投影幕布布置，激光投影幕布安装在激光投影幕布移动平台上从而能够在激光投影幕布移动平台上移动，在激光投影幕布移动平台的前后两侧分别设置第一CCD相机和第二CCD相机，标定计算机分别与第一CCD相机和第二CCD相机相连接。作为优选，激光条纹投影仪能够通过其下部的连接装置与三脚架的上部相连接，三脚架置于水平地面上。作为优选，激光投影幕布包括并排布置的两幕布支架底座，在每个幕布支架底座上安装有幕布支架杆，幕布主体安装在两个幕布支架杆之间。作为优选，每个幕布支架杆为抽拉式设计并由若干节连接而成，其每节之间通过手动螺丝进行固定。作为优选，在每个幕布支架底座的下方均设有两排共4个滚轮，同一排的两个滚轮之间通过滚轮转轴相连接。作为优选，激光投影幕布移动平台为矩形底架，在激光投影幕布移动平台上表面与激光投影幕布相垂直的两侧边均设有双槽滑动轨道，通过将激光投影幕布上幕布支架底座上的滚轮分别嵌入相应的双槽滑动轨道，使得激光投影幕布能够在激光投影幕布移动平台上做平移运动。作为优选，在激光投影幕布的幕布主体上设有若干激光标定条纹，激光标定条纹为激光条纹投影仪发射的激光在激光投影幕布上形成。作为优选，激光标定条纹为竖直方向上等间距分布的水平线。本专利技术还提供一种激光投影标定方法，其采用上述任一项技术方案中内的激光投影标定装置，该标定方法包括以下具体步骤：(1)布置激光投影标定装置和双线阵CCD交汇测量系统，测量高度差H和靶距L；(2)打开电源，启动标定计算机和激光条纹投影仪，对各个部分通电进行检查；(3)第一CCD相机和第二CCD相机采集投影在激光投影幕布上的激光标定条纹图像，通过标定计算机计算每个激光标定条纹的图像坐标，接着沿双槽滑动轨道移动激光投影幕布，从而改变激光标定条纹图像的空间位置，按照上述方式继续采集投影图像，同时记录激光标定条纹的靶面坐标；(4)标定计算机对所采集到的投影图像进行处理，得到对应激光标定条纹的图像坐标；(5)标定计算机根据输入的靶距、高度差，对激光标定条纹的靶面坐标和图像坐标进行标定，求解靶面内的标定参数A1,A2,A3,A4,A5,A6。作为优选，标定的具体实现过程包括以下步骤：(1)匹配靶面坐标和图像坐标对应点；(2)利用靶面内的m个不同的对应点，即靶面坐标(x[i],y[i])和它们相对应的像素坐标(n1[i],n2[i])，其中i＝1,2,...m；(3)利用标定时两台CCD相机的高度差H和靶距L按照式(1)(2)建立方程组，此时公式(1)和(2)变成超定方程，求解方程的最小二乘解即可得到标定参数A1,A2,A3,A4,A5,A6，其中(4)现场坐标测量时，只需在测试时将外部参数高度差H，靶距L，和像素位置(n1,n2)输入，其它参数保持不变，根据标定参数A1,A2,A3,A4,A5,A6按照式(3)和式(4)即可求解目标的靶面坐标(x,y)，其中：如果参数靶距L和高度差H发生改变，则重复步骤4即可进行坐标测试。本专利技术涉及的激光投影标定装置具有激光标定线成像清晰、投影位置稳定和可以反复使用和拆卸收纳的优点；激光投影标定方法具有室内标定参数可现场使用，对镜头畸变有一定矫正的特点。标定装置和标定方法的共同使用使得标定过程具有较高的灵活性与精度，降低人为因素和环境因素对标定造成的干扰。附图说明图1是本专利技术的激光投影标定装置的结构示意图；图2是本专利技术的激光投影标定装置的俯视图；图3是本专利技术的激光投影标定装置的激光投影幕布的示意图；图4是本专利技术的激光投影标定装置中激光投影幕布和激光投影幕布移动平台的连接示意图；图5是本专利技术的激光投影标定装置中激光标定条纹的示意图；图6是本专利技术的激光投影标定方法中双线阵CCD交汇测量系统光学几何成像示意图；图7是本专利技术的激光投影标定方法中分区标定光学几何示意图。其中，1、激光条纹投影仪；2、三脚架；3、激光投影幕布移动平台；4、激光投影幕布；5、标定计算机；6、幕布支架杆；7、手动螺丝；8、幕布支架底座；9、滚轮；10、双槽滑动轨道；11、滚轮转轴；12、激光标定条纹；13、靶面；15、第一CCD相机；16、第二CCD相机。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，图1示出一种激光投影标定装置，该激光投影标定装置能够实现对双线阵CCD交汇测量系统进行标定，具体地，其包括激光条纹投影仪1、激光投影幕布4和标定计算机5，激光条纹投影仪1与激光投影幕布4相隔一定距离并且正对激光投影幕布4布置，激光投影幕布4优选为透光幕布，其中，激光条纹投影仪1安装在三脚架2上，这样可以获得稳定的标定图像，具体地，激光条纹投影仪1能够通过其下部的连接装置与三脚架2的上部相连接，三脚架2置于水平地面上；激光投影幕布4安装在激光投影幕布移动平台3上，激光投影幕布4能够在激光投影幕布移动平台3上移动，从而提高标定装置的灵活性，激光投影幕布移动平台3同样置于水平地面上。在激光投影幕布移动平台3的前后两侧分别设置第一CCD相机15和第二CCD相机16，其中第二CCD相机比第一CCD相机在竖直方向上高H，使得激光投影幕布4位于第一CCD相机15和第二C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光投影标定装置，其包括激光条纹投影仪(1)、激光投影幕布(4)和标定计算机(5)，所述激光条纹投影仪(1)安装在三脚架(2)上，所述激光条纹投影仪(1)与所述激光投影幕布(4)相隔一定距离并且正对所述激光投影幕布(4)布置，所述激光投影幕布(4)安装在投影幕布移动平台(3)上从而能够在所述投影幕布移动平台(3)上移动，在所述投影幕布移动平台(3)的前后两侧分别设置第一CCD相机(15)和第二CCD相机(16)，所述标定计算机(5)分别与所述第一CCD相机(15)和所述第二CCD相机(16)相连接。
【技术特征摘要】
1.一种激光投影标定装置，其包括激光条纹投影仪(1)、激光投影幕布(4)和标定计算机(5)，所述激光条纹投影仪(1)安装在三脚架(2)上，所述激光条纹投影仪(1)与所述激光投影幕布(4)相隔一定距离并且正对所述激光投影幕布(4)布置，所述激光投影幕布(4)安装在激光投影幕布移动平台(3)上从而能够在所述激光投影幕布移动平台(3)上移动，所述激光投影幕布(4)包括并排布置的两幕布支架底座(8)，在每个所述幕布支架底座(8)上安装有幕布支架杆(6)，幕布主体安装在两个所述幕布支架杆(6)之间，在所述激光投影幕布移动平台(3)的前后两侧分别设置第一CCD相机(15)和第二CCD相机(16)，所述第二CCD相机(16)比所述第一CCD相机(15)在竖直方向上高H，所述标定计算机(5)分别与所述第一CCD相机(15)和所述第二CCD相机(16)相连接。2.根据权利要求1所述的激光投影标定装置，其特征在于，所述激光条纹投影仪(1)能够通过其下部的连接装置与所述三脚架(2)的上部相连接，所述三脚架(2)置于水平地面上。3.根据权利要求1所述的激光投影标定装置，其特征在于，每个所述幕布支架杆(6)为抽拉式设计并由若干节连接而成，其每节之间通过手动螺丝(7)进行固定。4.根据权利要求3所述的激光投影标定装置，其特征在于，在每个所述幕布支架底座(8)的下方均设有两排共4个滚轮(9)，同一排的两个所述滚轮(9)之间通过滚轮转轴(11)相连接。5.根据权利要求4所述的激光投影标定装置，其特征在于，所述激光投影幕布移动平台(3)为矩形底架，在所述激光投影幕布移动平台(3)上表面与所述激光投影幕布(4)相垂直的两侧边均设有双槽滑动轨道(10)，通过将所述激光投影幕布(4)上所述幕布支架底座(8)上的所述滚轮(9)分别嵌入相应的所述双槽滑动轨道(10)，使得所述激光投影幕布(4)能够在所述激光投影幕布移动平台(3)上做平移运动。6.根据权利要求5所述的激光投影标定装置，其特征在于，在所述激光投影幕布(4)的幕布主体上设有若干激光标定条纹(12)，所述激光标定条纹(12)为所述激光条纹投影仪(1)发...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷志勇，王泽民，雷鸣，高俊钗，李静，雷秉山，闫克丁，刘敏，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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