基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置制造方法及图纸

一种基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置。其包括精密平移台、精密旋转台、光学实验平台、电移台控制器和主控计算机；精密平移台和精密旋转台固定在光学实验平台表面两端；电移台控制器与精密平移台及主控计算机相连；主控计算机与待校准摄像机相接。本实用新型专利技术的摄像机内参数校准装置具有如下有益效果：可保证摄像机成像过程中的精确性；以摄像机实际物理畸变分布为依据，对于摄像机传感器中畸变量大的区域进行密集成像，对于中心处畸变相对小的区域进行稀疏成像，既保证了校准速度，又可保证校准精度；通过计算摄像机成像关键点处的畸变量，可求解出摄像机传感器上每个像素点的畸变量值，并通过误差补偿可极大提高摄像机测量精度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于精密平移和转台的摄像机内参数校准装置，能够实现对像机每个像素点处畸变量的精确求解。
技术介绍
目前常用的摄像机内参数校准多采用统一的内参数校准模型，即将摄像机传感器畸变信息用一组畸变系数来表示，通过建立空间三维点坐标和像机图像坐标之间的关系，最终解算出当前传感器下的各项畸变系数。在实际成像系统中摄像机内参数包含有效焦距(C)、摄像机原点坐标(x0，y0)、径向畸变(kl，k2，k3)、切向畸变(pl，p2，p3)以及仿射和非·正交变形项(bl，b2)等变化或非线性项。然而通过分析畸变曲线发现，摄像机实际畸变量分布却非均匀，其畸变特性主要表现为径向畸变和切向畸变，但又并不局限于此两种形式。径向畸变网格模型说明，径向畸变为对称畸变，它由光学中心开始，沿着径向产生并逐渐增大。切向畸变网格模型说明，切向畸变同样镜头中心部位的畸变量较小，而随着距离中心半径的增大其畸变量逐渐增大，在边角处达到最大值，且切向畸变为不对称畸变。根据上述像机畸变的物理分布可知，传统摄像机内参数校准方法由于采用综合优化方法，不具备实际对应的物理意义。同时对于由摄像机镜头非球面误差等因素造成的畸变非均匀性等因素没有考虑，因此不能满足精密测量的要求。因此本设计采用平移台和转台对像机畸变等参数进行精确校准，最终实现高精度视觉三维坐标测量的目的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种精确性高的基于精密平移及转台的像机内参数校准装置。为了达到上述目的，本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置包括精密平移台、精密旋转台、光学实验平台、电移台控制器和主控计算机；其中光学实验平台为一长方形平台，设置在地面上；精密平移台和精密旋转台分别固定在光学实验平台表面两端；电移台控制器与精密平移台相连接，用于控制精密平移台的位置，同时通过串行数据线与主控计算机相连接；主控计算机为整个装置的操控核心，其与待校准摄像机相连接，用于完成对精密平移台上部件的控制。所述的精密平移台包括X轴方向运动电机、X轴方向导轨、LED灯托盘、LED灯、Y轴方向导轨和Y轴方向运动电机；其中x轴方向导轨沿光学实验平台的横向水平设置在光学实验平台的表面一端；Y轴方向导轨垂直设置，其下端以滑动的方式连接在X轴方向导轨上，并且能在X轴方向运动电机的推动下沿X轴方向导轨左右移动；LED灯托盘以滑动的方式连接在Y轴方向导轨上面向精密旋转台的侧面，并且能在Y轴方向运动电机的推动下沿Y轴方向导轨上下移动；LED灯为红外LED发光器件，固定在LED灯托盘的正面，并通过控制线与电移台控制器相连接；X轴方向运动电机安装在X轴方向导轨的一侧端，并通过控制线与电移台控制器相连接，用于控制Y轴方向导轨的位置；γ轴方向运动电机安装在Y轴方向导轨的顶端，并通过控制线与电移台控制器相连接，用于控制LED灯托盘的位置。如图3所示，所述的精密旋转台包括像机托架、角度微调平台、两个角度微调旋钮、两个支撑球、Z轴方向微调平移台、Z轴方向微调旋钮、X轴方向微调平移台、X轴方向微调旋钮、Y轴方向微调平移台、Y轴方向微调旋钮、旋转角度调节支撑台和转台支撑立柱；其中转台支撑立柱垂直设置，下端固定在光学实验平台的表面另一端中部；旋转角度调节支撑台为板状，水平设置在转台支撑立柱的上端；Y轴方向微调平移台为板状，水平设置在旋转角度调节支撑台的上表面，通过调整安装在其一侧的Y轴方向微调旋钮能够在Y轴方向上改变Y轴方向微调平移台与旋转角度调节支撑台之间的相对位置；Χ轴方向微调平移台为板状，水平设置在Y轴方向微调平移台的上表面，通过调整安装在其一侧的X轴方向微调旋钮能够在X轴方向上改变X轴方向微调平移台与Y轴方向微调平移台之间的相对位置；Z轴方向微调平移台为板状，水平设置在X轴方向微调平移台的上表面，通过调整安装在其一侧的Z轴方向微调旋钮能够在Z轴方向上改变Z轴方向微调平移台与X轴方向微调平移台之间的相对位置；角度微调平台由平行设置的两层方形平板构成，其中下层平板水 平设置在Z轴方向微调平移台的上表面，上下两板之间的对角处分别设有一个支撑球；两个角度微调旋钮分别设置在角度微调平台的两侧，通过调整角度微调旋钮能够改变上层平板与下层平板之间的角度；像机托架的下端安装在角度微调平台的上表面上，上端用于固定待校准摄像机。本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置具有如下有益效果(I)本装置可保证摄像机成像过程中的精确性，使系统误差减小到最低；(2)以摄像机实际物理畸变分布为依据，对于摄像机传感器中畸变量大的区域进行密集成像，对于中心处畸变相对小的区域进行稀疏成像，既保证了校准速度，又可保证校准精度；(3)通过计算摄像机成像关键点处的畸变量，可求解出摄像机传感器上每个像素点的畸变量值，并通过误差补偿可极大提高摄像机测量精度，满足当前视觉测量的精度要求。附图说明图I为本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置组成示意图。图2为本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置中精密平移台结构示意图。图3为本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置中精密旋转台结构示意图。图4为LED成像点在像面上的分布示意图。图5为畸变量插值示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置进行详细说明。如图I所示，本技术提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置包括精密平移台I、精密旋转台2、光学实验平台3、电移台控制器4和主控计算机5 ;其中光学实验平台3为一长方形平台，设置在地面上；精密平移台I和精密旋转台2分别固定在光学实验平台3表面两端；电移台控制器4与精密平移台I相连接，用于控制精密平移台I的位置，同时通过串行数据线与主控计算机5相连接；主控计算机5为整个装置的操控核心，其与待校准摄像机201相连接，用于完成对精密平移台I上部件的控制。如图2所示，所述的精密平移台I包括X轴方向运动电机101、X轴方向导轨102、LED灯托盘103、LED灯104、Y轴方向导轨105和Y轴方向运动电机106 ;其中X轴方向导 轨102沿光学实验平台3的横向水平设置在光学实验平台3的表面一端；Y轴方向导轨105垂直设置，其下端以滑动的方式连接在X轴方向导轨102上，并且能在X轴方向运动电机101的推动下沿X轴方向导轨102左右移动；LED灯托盘103以滑动的方式连接在Y轴方向导轨105上面向精密旋转台2的侧面，并且能在Y轴方向运动电机106的推动下沿Y轴方向导轨105上下移动；LED灯104为红外LED发光器件，固定在LED灯托盘103的正面，并通过控制线与电移台控制器4相连接；X轴方向运动电机101安装在X轴方向导轨102的一侧端，并通过控制线与电移台控制器4相连接，用于控制Y轴方向导轨105的位置；Y轴方向运动电机106安装在Y轴方向导轨105的顶端,并通过控制线与电移台控制器4相连接，用于控制LED灯托盘103的位置。如图3所示，所述的精密旋转台2包括像机托架202、角度微调平台203、两个角度微调旋钮204、两个支撑球205、Ζ轴方向微调平移台206、Ζ轴方向微调旋钮207、Χ轴方向微调平移台208本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置，其特征在于：所述的摄像机内参数校准装置包括：精密平移台(1)、精密旋转台(2)、光学实验平台(3)、电移台控制器(4)和主控计算机(5)；其中：光学实验平台(3)为一长方形平台，设置在地面上；精密平移台(1)和精密旋转台(2)分别固定在光学实验平台(3)表面两端；电移台控制器(4)与精密平移台(1)相连接，用于控制精密平移台(1)的位置，同时通过串行数据线与主控计算机(5)相连接；主控计算机(5)为整个装置的操控核心，其与待校准摄像机(201)相连接，用于完成对精密平移台(1)上部件的控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于之靖，潘晓，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：实用新型
国别省市：