CN107067442A - 一种红外与可见光双摄像头同步标定板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于红外摄像头和可见光摄像头同步标定的标定板，所述标定板由面板、导热垫、制冷片、导冷垫、底板、电源、固定螺丝、鞍型掩热桥构成，标定板使用面板、底板双层结构的设计，上层面板温度相对较热且外观为白色，下层底板温度较低且颜色为黑色，标定板的面板按照标定图案镂空后漏出底板的颜色和温度信息，红外摄像头和可见光摄像头根据面板和底板之间的颜色和温度差异能够拍摄到相同的标定图案，配合标定软件就可能实现红外摄像头和可见光摄像头的同步标定，可用于红外和可见光信息融合处理的***中。
Description
技术领域
本发明涉及一种标定板，特别是涉及一种同时适用于红外摄像头和可见光摄像头标定的标定板，属于相机标定领域。
背景技术
红外图像与可见光图像融合***中有可见光摄像头和红外摄像头，它们分别采集可见光图像和红外图像。由于两个摄像头内部参数不一致以及安装位置不一致等诸多因素，导致它们所采集的图像视场大小和位置不统一。图像融合***要想实现多种波段图像的融合，首先需要对采集后的两种图像进行畸变矫正和空间配准，以消除各摄像头的畸变并使图像在空间上相互对齐一致。红外和可见光摄像头的图像的矫正和配准有多种办法，比较简单的办法是采用类似于普通立体标定原理实现的标定解决方案。
普通双目立体标定方法中将有特殊规律的图案印制在标定板上，待标定的两个摄像头采集同一个标定板及其周围图像，然后标定程序在两幅摄像头获取到的图像中搜索标定板图案所处图像坐标系中的位置和大小，并通过与标定板的实际物理尺寸对比后计算出各摄像头的焦距、缩放率和畸变程度等参数，同时还可以获得两摄像头之间的相对位置信息。利用标定得到的参数就可以实现两个不同摄像头所采集的图像的畸变矫正和空间配准。标定板图像一般印制在硬质板材或者陶瓷材料上，这样标定板图案之间的相对位置不会因为热胀冷缩现象变形，从而保证标定的精度。
然而在红外摄像头和可见光摄像头标定中，由于红外摄像头对印制型的标定板图案（尤其是中长波红外探测器）不敏感，因此采用普通标定板无法实现可见光摄像头和红外摄像头的同步标定。现有的红外相机方法使用圆形钢球和高精度三维姿态仪实现，该方法成本较高且标定流程复杂。目前没有成型的红外摄像头和可见光摄像头标定板产品可以实现红外摄像头和可见光摄像头的高效率同步标定。一般用户自主设计的标定板成本较高，且标定效果不好。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述问题，本发明设计了红外和可见光双波段标定板，能够实现红外摄像头和可见光摄像头同步标定，可用于可见光图像与红外图像融合处理的***中。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种红外与可见光双摄像头标定板，包括面板、导热垫、制冷片、导冷垫、底板、电源、固定螺丝、鞍型掩热桥，面板设置在底板上方，面板和底板之间设置有多块制冷片，制冷片通过导冷垫与底板连接，制冷片通过导热垫与面板连接，所述电源与制冷片连接，底板上设置有多个鞍型掩热桥，面板与底板之间、制冷片与面板、底板之间均通过固定螺丝固定；面板外观颜色为白色，底板外观颜色为黑色，面板温度高于底板温度，面板上以镂空方式来表示标定板的图案。
进一步，所述面板上以镂空的圆阵列和切角正方形边界图案作为标定板的图案，每个小圆的直径和圆心之间的间距确定，正方形边界上有缺口。
进一步，所述面板上的圆阵列图案结构与外部之间通过大陆桥相连。
进一步，所述制冷片为半导体制冷片，多块半导体制冷片分别安装在面板和底板之间多个不同的方位，制冷片的致冷面通过导冷垫与底板一侧连接，制冷片的散热面通过导热垫与面板一侧连接。
进一步，所述面板和底板的外观颜色通过不同的涂料来实现，面板和底板的温度利用半导体制冷片实现控制。
进一步，所述鞍型掩热桥为四个，鞍型掩热桥的颜色为黑色。
进一步，所述面板和底板均由合金材料制成，以加大制冷制热源的温度扩散性能。
进一步，所述电源为恒压恒流源，多片制冷片采取并联后统一供电方式或者独立调节供电方式。
进一步，所述标定板的图案能被Halcon软件直接识别，通过Halcon软件中的标定函数实现标定。如果采用OpenCV软件则需要自行编写圆阵列特征的识别程序找出两个标定板中的对应特征点对后才能实现标定。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）能够实现红外摄像头和可见光摄像头的同步标定，制作简单且标定效率较高。
（2）采用双层金属板冷热面设计，使用半导体制冷片实现标定板的温度分配，成本较低且效果明显。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明的面板尺寸图；
图3是本发明中制冷片安装示意图；
图4是本发明中制冷片供电示意图；
附图标记说明： 1-面板，2-导热垫，3-制冷片，4-导冷垫，5-底板，6-电源，7-固定螺丝，8-鞍型掩热桥。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行进一步描述：
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种红外与可见光双摄像头标定板由以下几个部分构成：面板1、导热垫2、制冷片3、导冷垫4、底板5、电源6、固定螺丝7、鞍型掩热桥8，面板1设置在底板5上方，面板1和底板5之间设置有多块制冷片3，制冷片3通过导冷垫4与底板5连接，制冷片3通过导热垫2与面板1连接，所述电源6与制冷片3连接，底板5上设置有多个鞍型掩热桥8，面板1和底板5之间、制冷片3与面板1、底板5之间均通过固定螺丝7固定；面板1外观颜色为白色，底板5外观颜色为黑色，面板1温度高于底板5温度，面板1上以镂空方式来表示标定板的图案。
标定板的实现原理是：标定板使用面板1、底板5双层结构的设计，上层面板1温度相对较热且外观为白色，下层底板5温度较低且颜色为黑色，面板1上以镂空方式来表示标定板的图案，被镂空的部分漏出底板5的颜色和温度信息，通过控制面板1和底板5之间的颜色和温度的差异从而使红外摄像头和可见光摄像头都能获取到同一个标定板中的标定图案。
面板1和底板5均采用导热性较好的合金材料制作，以实现较好的传热效果，本实施例中使用不锈钢材料设计。
为了能够保证红外摄像头和可见光摄像头能够同时识别标定图案，标定板使用双层结构面板以及不同和温度和颜色组合：面板1的温度相对较热且外观为白色，底板5的温度较低且颜色为黑色，外观颜色通过使用不同的涂料来实现，面板1的温度利用半导体制冷片3的制冷和散热功能实现控制，本实施例中使用型号为TEC1-12703的半导体制冷片。
所述面板1上以镂空的圆阵列和切角正方形边界图案作为标定板的图案，每个小圆的直径和圆心之间的间距确定，正方形边界上有缺口。
如图2所示，实施例中标定板的尺寸设计为30×30cm，其中标定图案的主体部分占据空间为20×20cm。标定板的面板1中以圆阵列图案作为标定识别图案，本实施例中设置每个小圆的直径为1.25cm，圆心之间的间距为2.5cm，并在面板1的左上角设计了缺口以方便标定程序识别标定板的旋转方向。根据标定精度的要求，圆阵列中的圆的具体的数量和大小可根据标定的精度需求自行设置，圆图案数量越多则标定精度相对越高，本实施例中阵列大小为7×7。
所述面板1上的圆阵列图案结构与外部之间通过大陆桥相连，并起到传热的作用。但是，四个方向的大陆桥会破坏圆阵列***的矩形形状，为了解决大陆桥对图案造成的破坏问题，标定板中设计了4个鞍型掩热桥8。鞍型掩热桥8的颜色与5底板一样为黑色，且鞍型掩热桥8固定在底板5上因而呈低温。
面板1和底板5之间，以及制冷片3与面板1、底板5之间均采用贯穿式的固定螺丝7进行固定。
所述多块半导体制冷片3分别安放在面板和底板之间多个不同的方位，制冷片3的致冷面靠底板侧与导冷垫连接，制冷片3的散热面靠面板侧与导热垫连接。
如图3所示，面板1和底板5之间有多块制冷片3分别安放在上下左右四个不同的方位上，从而保证面板1和底板5的温度均衡，且安装方式为：制冷片3的致冷面靠底板5一侧，半导体制冷片3的散热面靠面板1一侧。制冷片3与面板1、底板5之间依次使用导热垫2和导冷垫4连接，垫片能够起到缓冲、固定和导热作用。
由于一般半导体制冷片产品的额定功率都很大，而标定板实际工作时不需要太大的制冷功率，因此使用电源6为恒压恒流源供电以方便的控制和调节制冷片3的功率。多片半导体制冷片3可以采取并联后统一供电方式或者独立调节供电方式，前一种方式可以对所有制冷片3的功率进行统一调整，后一种方式可以对每一个制冷片3的功率单独调整。
本实施例中公开如图4所示的供电方式，即每两个半导体制冷片3并联后使用一个恒流恒压源6供电，恒流恒压源6的输出电流可以调整，从而实现对所连接的两个半导体制冷片3的功率进行控制。
所述标定板的图案能够被Halcon软件直接识别，因此可以采用Halcon软件中的标定函数直接实现标定。
如果基于OpenCV库进行标定，则需要自行编写圆阵列和切角正方形边界的特征的识别程序，以便找出两个标定板中的对应特征点和匹配点对后实现标定。
Claims (9)
1.一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，包括面板、导热垫、制冷片、导冷垫、底板、电源、固定螺丝、鞍型掩热桥，面板设置在底板上方，面板和底板之间设置有多块制冷片，制冷片通过导冷垫与底板连接，制冷片通过导热垫与面板连接，所述电源与制冷片连接，底板上设置有多个鞍型掩热桥，面板与底板之间、制冷片与面板、底板之间均通过固定螺丝固定；面板外观颜色为白色，底板外观颜色为黑色，面板温度高于底板温度，面板上以镂空方式来表示标定板的图案。
2.如权利要求1所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述面板上以镂空的圆阵列和切角正方形边界图案作为标定板的图案，每个小圆的直径和圆心之间的间距确定，正方形边界上有缺口。
3.如权利要求2所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述面板上的圆阵列图案结构与外部之间通过大陆桥相连。
4.如权利要求1所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述制冷片为半导体制冷片，多块半导体制冷片分别安装在面板和底板之间多个不同的方位，制冷片的致冷面通过导冷垫与底板一侧连接，制冷片的散热面通过导热垫与面板一侧连接。
5.如权利要求4所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述面板和底板的外观颜色通过不同的涂料实现，面板和底板的温度利用半导体制冷片实现控制。
6.如权利要求1所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述所述鞍型掩热桥为四个，鞍型掩热桥的颜色为黑色。
7.如权利要求1所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述面板和底板均由合金材料制成。
8.如权利要求1所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述电源为恒压恒流源，多片制冷片采取并联后统一供电方式或者独立调节供电方式。
9.如权利要求1~8任一项所述的一种红外与可见光双摄像头标定板，其特征在于，所述标定板的图案能被Halcon软件直接识别，通过Halcon软件中的标定函数实现标定。
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