【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视觉测量
，涉及一种可用于单目视觉测量系统快速标定、测量和数据拼接的便携式球靶标。
技术介绍
随着工件外形检测需求的增多，视觉测量技术得到越来越多的应用。较之需要多台摄像机的立体视觉系统，单摄像机无需摄像机同步设备和保持摄像机相对位置的机械装置，因此使用方便、价格低廉、便于实现。然而单纯利用单目视觉系统进行测量时无法恢复三维物体的深度信息，往往需要借助线激光等额外条件构成三角约束、约束测量物体在特定的位置成像或者使用标记点或标定面约束待测量面等方法来确定三维深度信息，测量过程十分复杂，应用受限。同时标定相机内、外部参数的过程费时费力，不利于工件快速测量。另外，单目视觉系统测量范围有限，在测量大型工件时往往只能测量局部信息，采用拼接靶标进行三维数据拼接成为扩大测量范围的有效途径。目前常用的拼接靶标主要是平面靶标，存在相机移动视角过大时畸变过大甚至观测不到的不足。
技术实现思路
针对上述现有单目测量系统的缺陷或不足，本专利技术的目的在于提供一种更加灵活简便、且视角不受靶标单面约束的，实现单目测量系统快速标定、测量和数据拼接。由于球具有外轮廓连续性好等优点，可以实现360度空间视场无视角限制、便捷标定，消除了平面靶标在摄像机移动视角太大时畸变过大甚至观测不到的不足。本专利技术采用球体作为拼接靶标和标定靶标，将标定过程和拼接过程使用球靶标同步完成。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种用于单目视觉系统快速标定和测量的便携式球靶标，主要由球体、连接块和一系列不同形状和长度的探针组成；所述连接块用于支撑每个球体以及连接探针，所述探针由连...
【技术保护点】
一种用于单目视觉系统快速标定和测量的便携式球靶标，其特征在于：主要由球体、连接块（5）和探针组成；所述连接块（5）用于支撑每个球体以及连接探针，所述探针由接长杆（2）和测头（1）组成，所述球体由三个以上非共面圆球组成，所述球体通过螺杆（4）与连接块连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于单目视觉系统快速标定和测量的便携式球靶标，其特征在于:主要由球体、连接块(5 )和探针组成；所述连接块(5 )用于支撑每个球体以及连接探针，所述探针由接长杆(2)和测头(I)组成，所述球体由三个以上非共面圆球组成，所述球体通过螺杆(4)与连接块连接。2.根据权利要求1所述的便携式球靶标，其特征在于:所述连接块(5)为球体形状。3.一种基于权利要求1所述的便携式球靶标的单目视觉系统，其特征在于:所述单目视觉系统包括便携式球靶标及摄像机，所述摄像机能看见完整的球靶标球体部分。4.一种基于权利要求3所述的单目视觉系统的测量方法，其特征在于:(1)由单目视觉系统拍摄一幅球靶标图像，根据摄像机透视成像模型和球体投影模型基于绝对二次曲线成像几何标定摄像机内部参数K,所述摄像机内部参数K包括摄像机光心(Uci, Vci),焦距f以及倾斜因子s ; (2)利用标定的摄像机内部参数和球透视成像几何模型确定各个球心在摄像机坐标系下的三维坐标；(3)求取球靶标中每个圆球球心到测头的距离；(4)根据球靶标圆球和测头的位置关系确定测头的位置，即待测点的三维坐标。5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于:步骤(I)的具体方法包括以下步骤: (5.1)采用图像处理方法和边缘检测算子提取每个圆球在摄像机内所成的椭圆轮廓，然后采用最小二乘法拟合对应椭圆轮廓的曲线方程Ci,其中，i为圆球的个数； (5.2)根据球体透视投影成像模型，摄像机坐标系OJAZ。与第i个圆球的球坐标系OsiXsiYsiZsi之间的单应性矩阵为=Hi=KRiCliag{I, 1，Aj，其中，Ki=Ijri, Zi0为第i个圆球的球心到摄像机光心之间的距离，r,为第i个圆球的半径，Ri为旋转矩阵，圆球在摄像机内成像椭圆的二次曲线方程Ci在对偶空间中表示形式为: C 二 HiCnH: = KR沖ag(\X-A^)R; Kr = KK1 -op],公式(5.1) 其中，Oi=J(A1IV)K1.',是第i个圆球的球心成像坐标，r3i为相应的旋转矩阵Ri的第3列，Ri为旋转矩阵，K为摄像机内部参数形成的矩阵。6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于:所述步骤(5.2)中，求解摄像机内部参数K时，引入绝对二次曲线，该绝对二次曲线在单应性矩阵下的图像为W=(KKt)-1,在对偶空间中表示为=^=KKt ;球靶标中的每两个圆球的成像椭圆曲线方程之间的单应性矩阵为Hab = CbCa，A, B=I, 2，3且A古B，其中，C为圆球A的成像椭圆曲线方程Ca在对偶...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏，谷飞飞，马跃洋，卜鹏辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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