CN104374547A - 可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法及装置，该方法包括以下步骤：a、将黑色的发热材料板、隔热材料板和白色的反光纸依次固定在一起，在隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置相对应的一定数量的圆洞，将发热材料板与加热装置连接；不断变换标定装置的角度和位置，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，拍摄足够多的照片后，以圆的中心作为像点和物点的定位点，由于各个圆中心的实际物点坐标也是已知的，因此利用目前的相机标定方法得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。本发明利用联合标定得到的相机参数，能够统一红外热像仪与相机的空间基准，为多光谱的融合和联合测量建立基础，十分简洁，高效。

Description

可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法及装置

 

技术领域：

本发明涉及一种相机标定方法，特别是涉及一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法及装置。 

背景技术：

在多光谱摄影测量、遥感以及目标监视等应用中，为综合获取对象的光谱辐射信息，往往采取多光谱联合测量的方法。其中，可见光相机可以获得丰富的纹理信息，而红外热像仪可以获得温度信息。因此，目前可见光相机与红外相机的联合测量获得了广泛应用。而当红外相机与可见光相机不共用同一个镜头或相同光路时，就必须严格标定它们的相机内参数以及它们之间的相对位置姿态。确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系的几何模型参数就是相机参数。利用标定装置和标定方法来确定这些参数的过程就称为相机标定。现有技术中，单独标定普通相机或红外相机的标定装置和方法数不胜数，但较少见到同时标定红外热像仪与可见光相机的标定装置和方法。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机的可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法及装置。

本发明的技术方案是：

一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法，包括以下步骤：

a、将黑色的发热材料板、隔热材料板和白色的反光纸依次固定在一起，构成标定装置，在隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置一定数量的圆洞，二者的圆洞相对应，将发热材料板与加热装置连接； 

b、进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，可见光相机拍摄到的图像是白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，红外热像仪看到的红外图像是黑色的反光纸之中有若干白色的圆形或椭圆，将红外图像使用反色图像处理后，就成为白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，与可见光图像相一致； 

c、不断变换标定装置的角度和位置，每次变换后均保持静止，拍摄足够多的照片后，以圆的中心作为像点和物点的定位点，利用各个圆中心的实际物点的已知坐标，再利用目前的相机标定方法即可得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。

一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置，包括隔热材料板，所述隔热材料板下面与黑色的发热材料板连接，其上面与反光纸连接，所述隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置一定数量的圆洞，二者的圆洞相对应，所述发热材料板与加热装置连接。

所述加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制所述加热装置的时间和温度。

所述黑色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述隔热材料板采用气凝胶毡或者铝箔隔热卷材制成，所述反光纸粘贴于所述隔热材料板上。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用同一套标定装置和标定方法来同时确定红外与可见光相机的参数，利用联合标定得到的相机参数，可以统一红外热像仪与相机的空间基准，为多光谱的融合和联合测量建立基础，十分简洁，高效。

2、本发明黑色发热材料板可使用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板等材料制作，这些材料的加热过程和加热量可以利用通电进行精确控制，整体性好，热稳定性好，温度也比较均匀，适合成为良好的红外辐射源。

3、本发明隔热材料板可以使用气凝胶毡或者铝箔隔热卷材等材料，这些材料的太阳辐射吸收系数和导热系数较低，隔热材料板上按照某种规则分布着一定数量的镂空的圆洞，这些圆洞圆心之间的相对位置已经过精确测量，便于标定位置。

4、本发明反光粘贴于隔热材料板之上，其上分布的镂空的圆洞的大小和位置与隔热材料板的圆洞完全相同，也就是说，这两层材料上的圆洞完全重合，具有准确的透光性。

5、本发明设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机，其应用范围广，易于推广实施，具有良好的经济效益。

附图说明：

图1为可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置的结构示意图；

图2为图1所示可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置的俯视图；

图3为可见光拍摄标定装置的图像示意图；

图4为红外热像仪拍摄标定装置的图像示意图。

具体实施方式：

实施例：参见图1-图4，图中，1-反光纸，2-隔热材料板，3-发热材料板，4-圆洞。

可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置包括隔热材料板2，其中：隔热材料板2下面与黑色的发热材料板3连接，其上面与反光纸1连接，隔热材料板2和反光纸1上按照某种规则均设置一定数量的圆洞4，这些圆洞圆心之间的相对位置已经过精确测量，两种材料上圆洞4重合，发热材料板3与加热装置连接（图中未画出）。

加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制加热装置的时间和温度。黑色的发热材料板3采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，整体性好，热稳定性好，温度也比较均匀，适合成为良好的红外辐射源。隔热材料板2采用气凝胶毡或者铝箔隔热卷材制成，这些材料的太阳辐射吸收系数和导热系数较低。反光纸1粘贴于隔热材料板2上。

可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法，包括以下步骤：

a、将黑色的发热材料板、隔热材料板和白色的反光纸依次固定在一起，构成标定装置，在隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置一定数量的圆洞，二者的圆洞相对应，将发热材料板与加热装置连接； 

b、进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，可见光相机拍摄到的图像是白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，红外热像仪看到的红外图像是黑色的反光纸之中有若干白色的圆形或椭圆，将红外图像使用反色图像处理后，就成为白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，与可见光图像相一致； 

c、不断变换标定装置的角度和位置，每次变换后均保持静止，拍摄足够多的照片后，以圆的中心作为像点和物点的定位点，利用各个圆中心的实际物点的已知坐标，再利用目前的相机标定方法即可得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。

本发明能够快速高效完成可见光双目相机和红外热像仪的联合标定，统一红外热像仪与双目相机的空间基准，从而为红外热像仪照片与双目相机照片的融合建立基础。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法，包括以下步骤：

a、将黑色的发热材料板、隔热材料板和白色的反光纸依次固定在一起，构成标定装置，在隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置一定数量的圆洞，二者的圆洞相对应，将发热材料板与加热装置连接； 

b、进行标定时，由可见光相机与红外热像仪同时拍摄标定装置，可见光相机拍摄到的图像是白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，红外热像仪看到的红外图像是黑色的反光纸之中有若干白色的圆形或椭圆，将红外图像使用反色图像处理后，就成为白色的反光纸之中有若干黑色的圆形或椭圆，与可见光图像相一致； 

c、不断变换标定装置的角度和位置，每次变换后均保持静止，拍摄足够多的照片后，以圆的中心作为像点和物点的定位点，利用各个圆中心的实际物点的已知坐标，再利用目前的相机标定方法即可得到可见光相机与红外热像仪的相机参数。

2.根据权利要求1所述的可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法，其特征是：所述黑色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述加热装置采用电加热方式。

3.根据权利要求1所述的可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的方法，其特征是：所述隔热材料板采用气凝胶毡或者铝箔隔热卷材制成，所述反光纸粘贴于所述隔热材料板上。

4.一种可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置，包括隔热材料板，其特征是：所述隔热材料板下面与黑色的发热材料板连接，其上面与反光纸连接，所述隔热材料板和反光纸上按照某种规则均设置一定数量的圆洞，二者的圆洞相对应，所述发热材料板与加热装置连接。

5.根据权利要求4所述的可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置，其特征是：所述加热装置采用电加热方式，并且通过控制器来控制所述加热装置的时间和温度。

6.根据权利要求4所述的可见光相机与红外热像仪相机参数联合标定的装置，其特征是：所述黑色的发热材料板采用半导体制冷片或陶瓷红外辐射电热板制成，所述隔热材料板采用气凝胶毡或者铝箔隔热卷材制成，所述反光纸粘贴于所述隔热材料板上。