CN117629106B

CN117629106B - 一种多参考面结构体靶标装置及其制备方法、测试方法

Info

Publication number: CN117629106B
Application number: CN202311848751.4A
Authority: CN
Inventors: 刘丽莹; 刘西川; 刘磊; 李涵璐
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2023-12-29
Filing date: 2023-12-29
Publication date: 2024-06-14
Anticipated expiration: 2043-12-29
Also published as: CN117629106A

Abstract

本发明公开了一种多参考面结构体靶标装置及其制备方法、测试方法，制备方法包括：获取多参考面结构体靶标装置的基本几何体；对基本几何体依次进行两次切削和两次填补，构成多参考面结构体靶标装置；多参考面结构体靶标装置中包括前景深模块、标准景深模块和后景深模块，每个模块均对应包括3视角相机***的3个视角参考平面。本发明能够提高测试效率和减少人为影响。通过图像分析和测试参数评估，本发明可判断成像性能和景深能力是否合格，满足不同应用需求。本发明的优点包括提高测试效率和减少人为误差，适用于3角度相机***性能评估。

Description

一种多参考面结构体靶标装置及其制备方法、测试方法

技术领域

本发明属于多角度测量与立体视觉技术领域，尤其涉及一种多参考面结构体靶标装置及其制备方法、测试方法。

背景技术

3角度成像测量三维物体形貌技术是一种利用多个角度的图像或视频来获取三维物体形貌信息的方法。它可以通过计算机视觉和图像处理技术，将多个视角的信息融合，重建出物体的三维模型。多角度成像技术在工业、医学、虚拟现实等领域有广泛的应用。

对于单相机成像***的特性测试技术相对成熟，现有各种基于平面靶标的标准测试方法。对于多相机成像***的特性测试包括2个部分内容：

一是独立对每一个相机成像***进行单独的特性测试，

二是对多路相机叠加视场空间的多角度成像测量特性的测试。

针对每一个相机成像***进行单独的特性测试问题，传统的方法通常是用多轴调整座结构调整平面靶标依次与每一个相机光轴成垂直正交和调定工作距离后，再进行拍摄测试。该过程随着相机数量的增多，重复过程次数也随之增多，主要是靶标与相机之间的几何关系调定的过程是人工手动调整过程，相对繁琐，且人为影响因素多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多参考面结构体靶标装置及其制备方法、测试方法，可同时为每一路相机***提供3个标准参考面，共计9个参考面，且提供一个绝对坐标参考系结构，用于与相机结构工装配合安装。

为实现上述目的，本发明提供了一种多参考面结构体靶标装置的制备方法，包括：

基于3视角相机***的光学参数，获取所述多参考面结构体靶标装置的基本几何体；

基于所述基本几何体中的预设参考点，绘制第一切削线，并利用所述第一切削线，对所述基本几何体进行第一次切削，获取初始前景深模块和初始标准景深模块；其中，所述初始前景深模块包括：两个90°正交视角的初始前景深工作面，所述初始标准景深模块包括：与前景深参考面距离相机景深一半距离的两个初始标准景深工作面；

基于所述参考点，绘制第二切削线，并利用所述第二切削线，对第一次切削后的所述初始前景深模块和初始标准景深模块进行第二次切削，获取包括3路相机的前景深参考面和标准景深参考面的前景深模块和标准景深模块；

对第二次切削后的所述前景深模块和标准景深模块，进行第一次填补，获取初始后景深模块，所述初始后景深模块包括：2路正交相机所对应的后景深参考面；

对所述初始后景深模块，进行第二次填补，获取后景深模块，构成所述多参考面结构体靶标装置；其中，所述多参考面结构体靶标装置中的前景深模块、标准景深模块和后景深模块，均对应包括3视角相机***的3个视角参考平面。

可选地，所述3视角相机***的光学参数包括：视场、前景深距离、后景深距离、3视角相机***中的2个视角夹角参数；其中，所述2个视角夹角参数包括：相机A与相机B视角构成的平面角、相机C与相机A和相机B视角构成平面之间的夹角，相机C居中。

可选地，所述多参考面结构体靶标装置的基本几何体为：基于正立方体的初始几何形态；其中，正立方体的两个邻面作为景深参考面，三条临边相交的一个顶点作为采样空间中坐标的参考坐标轴。

可选地，对所述基本几何体，进行第一次切削包括：

在所述基本几何体中预设的两个邻面上绘制第一切削线，基于所述第一切削线进行预设深度的切割，获取所述初始前景深模块和初始标准景深模块；

所述初始前景深模块包括：两个初始前景深参考面和；所述初始标准景深模块包括：两个初始标准景深参考面；

所述第一切削线的绘制方法为：在两个邻面上均绘制几何体表面的2条正交中心线，相交于几何体表面中心，每个邻面上的切割线均包括两条相连接线段，一条线段是从几何体表面中心到边长中心，另一条线段是从几何体表面中心到对边，位置偏离对边中心预设距离，而与中心线形成预设角度，第二条线段与第一条线段之间存在一个所述预设角度的作用是在切削后形成一个切边结构；

切割线将几何体表面分为大小不同的两部分，将面积小的部分切除；

其中，两个有切边结构的所述基本几何体的两个正交面分别为所述初始前景深参考面，两个正交的不包括切边结构的截面分别为所述初始标准景深参考面。

可选地，进行所述第二次切削包括：

在第一次切削后的所述基本几何体的对角截面上绘制第二切削线，基于所述第二切削线对第一次切削后的所述基本几何体进行第二次切割，获取所述前景深模块和标准景深模块，以及一个用于补充结构的参考平面；

绘制所述第二切削线包括：

将所述基本几何体的几何中心点和所述两个初始前景深参考面相交的对角线的中心点，分别作为起点，绘制线段，在第一象限内，两条线段相交于一点，形成一个直角；

以所述基本几何体的几何中心点为起点，在第二象限绘制线段与上边相交于一点，从相交点处向下垂直做线段，经过第一预设长度处再水平转向绘制线段，完成第二切削线的绘制；其中，经过从相交点处向下垂直做线段，经过第一预设长度处再水平转向绘制线段，所切割成的L型结构的一个水平面和一个垂直面，为所述用于补充结构的参考平面；

其中，基于第一预设线段，切割获得第三个前景深参考面，基于第二预设线段，切割获得第三个标准景深参考面；所述第一预设线段为：第一象限内所述对角线的中心点到直角相交点的线段；所述二预设线段为：第二象限内所述基本几何体的几何中心点到上边相交的点的线段。

可选地，进行第一次填补包括：

对所述用于补充结构的参考平面填补一个具有正交面的结构体，构成所述初始后景深模块，通过半景深距离关系，在所述初始后景深模块上形成了2路正交相机所对应的后景深参考面；

其中，所述具有正交面的结构体为：一个截面为等边直角三角形的棱柱体，且所述棱柱体的一截面连接有一个平板底座；所述棱柱体的两个正交面为所述后景深参考面；所述平板底座用于适配第二次切削后预留的L型结构，所述平板底座的宽度与所述棱柱体的截面等边直角三角形斜边相等，所述平板底座的平面与L型结构的两个交面紧密粘接。

可选地，进行第二次填补包括：

在第一填补后的所述初始后景深模块上，切除一个直角结构定位参考面，对切除后的结构位置再填补一个平板结构，通过半景深距离关系，基于填补的平板结构，形成第三路45度相机的后景深参考面，构成所述后景深模块；

切掉一个直角结构定位参考面包括：

以所述第三路标准景深参考面的最靠近所述初始后景深模块的端点为起始点，向下做所述第三路标准景深参考面的垂线，垂线长度为半景深，以半景深长度垂线的末端点为起点，再绘制半景深长度垂线向下的第一预设垂线，所述第一预设垂线对应的切面即为第三路后景深参考面，所述第一预设垂线的长度即为填补的平板结构的宽度，以所述第一预设垂线的末端点再做第二预设垂线交于第一次填补后的结构体的最后棱边，就构成了直角切削的定位，基于定位后的线段进行切削完成直角结构定位参考面的切除。

为实现上述目的，本发明还提供了基于所述多参考面结构体靶标装置的制备方法，所制备的一种多参考面结构体靶标装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于多参考面结构体靶标装置的3视角相机***的定标测试方法，包括：

对多参考面结构体靶标装置粘贴若干黑白相间的风车圆和棋盘格靶标；

对所述多参考面结构体靶标装置和3视角相机***进行适配定位，使得所述多参考面结构体靶标装置的三面直角顶点位于视场空间中的预设参考坐标点；

基于所述3视角相机***的相机拍摄参数，以及黑白相间的风车圆和棋盘格靶标，获取测试图像；

基于测试图像中的黑白边计算空间频率响应，基于测试图像中的棋盘或点阵计算几何畸变；

基于所述空间频率响应和所述几何畸变和预设的空间频率响应和预设的几何畸变之间进行比较，完成对所述3视角相机***的成像性能的评估判断，以及基于预设函数对所述3视角相机***的成像的景深能力进行评估判断。

可选地，对所述3视角相机***的成像性能的评估判断包括：

预设空间频率响应合格阈值和几何畸变的合格阈值；

当计算的所述空间频率响应和所述几何畸变，符合预设的所述空间频率响应合格阈值和几何畸变的合格阈值时，则判定空间频率响应和畸变性能合格；

对所述3视角相机***的景深能力进行评估判断包括：

基于所述预设函数计算每个平面上的空间频率响应的平均值，所述预设函数为：

若且/>时，判定景深合格；

其中，SFR_i,k为SFR(Spatial Frequency Response)表示空间频率响应，n为粘贴的SFR测试靶标的个数，SFR_i,k,j为特定参考面上的空间频率响应，i＝{front、std、back}用于表示前景深，标准景深和后景深，k＝{1、2、…、9}表示参考变的序号，n表示参考面上粘贴的SFR测试靶标的个数，SFR_front,k为前景深参考面上的第k个靶标测试结果，SFR_std,k为标准景深参考面上的第k个靶标测试结果，DOF_th为(DOF缩写表示景深Depth of Field，角标th表示阈值threshold)景深空间频率响应合格阈值，SFR_back,k为后景深参考面上的第k个靶标测试结果。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过一种多参考面结构体靶标装置的制备方法所制备的一种多参考面结构体靶标装置包括：前景深模块、标准景深模块和后景深模块，其中每个模块均包括对应3视角相机***的3个视角参考平面，可实现3视角相机***的快速定标测试，消除人工定位调整过程中人为影响因素。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的三路相机的视场交叠形成的多视角取样空间效果示意图；

图2为本发明实施例的粘贴平面靶标前后3个相机视角方向上的视图效果示意图；

图3为本发明实施例的视角1的多参考面结构体半透明3D效果示意图；

图4为本发明实施例的视角2的多参考面结构体半透明3D效果示意图；

图5为本发明实施例的在立方体的一个面上绘制切削线的效果示意图；

图6为本发明实施例的邻面上绘制的切削线效果示意图；

图7为本发明实施例的第一次切削后的效果示意图；

图8为本发明实施例的在立方体的对角截面上绘制切削线的示意图；

图9为本发明实施例的在立方体的对角截面上绘制切削线的效果示意图；

图10为本发明实施例的第二次切削后的效果示意图；

图11为本发明实施例的按照景深距离增补2个正交视角方向的后景深参考面定位线效果示意图；

图12为本发明实施例的第1填补结构的3D效果示意图；

图13为本发明实施例的按照景深距离增补第3视角方向的后景深参考面定位线效果示意图；

图14为本发明实施例的第2填补结构的3D效果示意图；

图15为本发明实施例的设计完成的多参考面结构体靶标对应的三路相机视角的视图效果示意图；

图16为本发明实施例的结构体配合参考坐标轴部件示意图；

图17为本发明实施例的参考坐标轴部件示意图；

图18为本发明实施例的结构体中心参考点用于3路相机图像位置对准调节的效果示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例首先提出了一种多参考面结构体靶标装置的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

步骤1.基于3视角相机***的光学参数，获取多参考面结构体靶标装置的基本几何体；

步骤2.预设参考点；参考点包括：坐标参考原点和采样空间参考中心点；

步骤3.基于参考点，对基本几何体，依次进行切削和填补，获取多参考面结构体靶标装置。

其中，步骤1基于如下步骤实现：

在本实施例中多参考面结构体靶标装置的设计与多角度相机之间的角度相关，设计要求满足条件：

本实施例所设计的3角度雪花相机***特性测试的多参考面结构体，几何尺寸关系适配于3角度雪花成像***的光学参数，适配的视场参数包括以下：

3个相机具有相同的光学参数：

条件1：视场，FOV＝H_FOV×V_FOV＝141mm×103mm，

条件2：前景深距离d1，后景深距离d2，d1＝d2＝DOF/2＝50mm，

条件3：3相机***中的2个视角夹角参数：

条件3.1：相机A与相机B视角构成的平面角θ_ca2cb＝90°，

条件3.2：相机C居中，与相机A和相机B视角构成平面之间的夹角θ_cc2pab＝45°。

根据上述参数，结构体的设计可以在基本几何体基础上进行切削或填补的形式达到设计目标，具体过程如下：

选定结构体初始模型的基本几何体；

根据条件1和条件2，可以知道景深距离是d1+d2＝100mm；

根据条件3.1，可以知道有2个相机成正交90度。

因此，几何体的设计可以首先以正立方体作为初始几何形态，在正立方体基础上进行多面的构建。初始立方体的边长设为dc＝100mm。

以边长为100mm的立方体作为初始模型的基本意义：

A)因为有2个相机成正交90度，而立方体的2个邻面成90度，可以直接以两个邻面作为景深前参考面。

B)立方体具有3个正交面相交结构，即三条临边相交在一个顶点处可以作为采样空间中坐标的参考坐标轴。

其中，步骤2基于如下步骤实现：

本实施例在初始边长为100mm的立方体上设立2个关键参考点：

坐标关键参考点PA：选择立方体的一个角，即三条临边相交在一个顶点处，作为采样空间中坐标的参考原点PA，而此时三条临边分别对应成为三个坐标轴X，Y，Z。设Z轴为垂轴，则X和Y分别水平面上的正交轴，设X轴和Y轴分别平行于成正交90度的2个相机的光轴。

采样空间参考中心点PB：选择立方体的几何中心作为采样空间参考中心点。

确定关键参考点；其中，关键参考点包括：坐标参考原点和采样空间参考中心点；中心参考点的作用是表征取样空间的中心；坐标参考点是中心参考点的平移，并延伸3个坐标轴，的作用是为取样空间内目标提供参考坐标(保证目标在3个相机视角中的像素坐标可统一为空间距离坐标，且坐标值为正值)。

参考点在结构体设计中的作用：

1、中心参考点，是绘制切削线时的参考点。在切削线的绘制中，均是以中心参考点为中心进行绘制的。包括第1次切削和第2次切削线的绘制。

2、坐标参考点，是通过选择立方体结构进行切削来确定的。坐标参考点是中心参考点的平移点，通过选择立方体结构进行切削，即确定了坐标参考点与中心参考点之间位置关系，是立方体中心点与角点的关系。坐标参考点是中心参考点在3个正交轴方向上均平移景深距离的一半。

其中，步骤3基于如下步骤实现：

在本实施例中对基本几何体，依次进行切削和填补包括如下步骤：

基于采样空间参考中心点，绘制第一切削线，利用第一切削线，结合坐标参考原点，对基本几何体进行第一次切削，获取初始前景深模块和初始标准景深模块；其中，初始前景深模块包括：两个90°正交视角的初始前景深工作面，初始标准景深模块包括：与前景深参考面距离相机景深一半距离的两个初始标准景深工作面；

基于采样空间参考中心点，绘制第二切削线，利用第二切削线，结合坐标参考原点，对第一次切削后的初始前景深模块和初始标准景深模块进行第二次切削，获取包括3路相机的前景深参考面和标准景深参考面的前景深模块和标准景深模块；

对第二次切削后的前景深模块和标准景深模块，进行第一次填补，获取初始后景深模块，初始后景深模块包括：2路正交相机所对应的后景深参考面；

对初始后景深模块，进行第二次填补，获取后景深模块，构成多参考面结构体靶标装置；其中，多参考面结构体靶标装置中的前景深模块、标准景深模块和后景深模块，均对应包括3视角相机***的3个视角参考平面。

更进一步的，第1次切削：

由于立方体的2个邻面可以作为景深前参考面，那么对应在这2个面上画一条线进行切割，控制切削深度为50mm，即可得到标准景深参考面。

划线方法如下，先绘制立方体表面的2条正交中心线，相交于正方形表面中心，见图中虚线所示。切割线用两条相连接线段构成，一条线段是从正方形中心到边长中心，另一条线段是从正方形中心到对边，位置偏离对边中心一段距离，而与中心线形成一个角度。第二条线段与第一条线段之间存在一个小角度的作用是在切削后形成一个切边结构，边轮廓呈现为两条线段相交，交点即为中心点，中心点通过边相交的形式被显现出来，该处的距离和角度不做严格要求，可以设置为10°左右。

至此，切割线将正方形分为2部分，1部分面积大于1/2，另一部分小于1/2。

按照切割线进行切削，切掉面积小于1/2的部分，切削深度到达为50mm为止。在2个邻面上做对称切削，如图5图6所示，第一次切削后的效果如图7所示。

第一次切削后，立方体从结构上被分割为2个部分，第一部为前景深模块，包括立方体绘制切削线的两个相邻正交面，作为2路正交相机的前景深参考面。第二部分为标准景深模块，形成了与前景深参考面距离相机景深一半距离(50mm)的两个正交面，作为标准景深参考面。

切削线由2个相交线段构成，所以切削后在结构上能够使立方体内部的中心点呈现出来，作为中心参考点。

更进一步的，第2次切削：

第二次切削后，是在第一次切削基础上，分别在前景深模块和标准景深模块上形成第3路相机的前景深参考面和标准景深参考面。

第二次的切削线需要在立方体的对角截面上绘制，对角截面是一个短边为100，长边为100乘以根号2的矩形。

这是因为第3个角度的相机位于2个正交90°相机中间，并且与两个相机视平面成45°角。这一视角正好是与刚才的2个邻面相交的边长所在的立方体的对角截面的方向一致。

本次的切削线绘制效果如下：

除了中心点作为关键参考点以外，水平中心线与前边相交的点作为第二个关键参考点。由两个参考点为起点，绘制线段，线段与水平中心线成45°角。在第一象限内，两条线段相交于一点，形成一个90°直角。

以中心线为起点，在第二象限绘制线段与上边相交于一点，从该处向下垂直做线段，长度40mm处再水平转向绘制线段，形成一个L形直角，作为后续补充添加结构的参考平面结构。在立方体的对角截面上绘制切削线如图8所示；在立方体的对角截面上绘制切削线的效果，如图9所示；

至此，对于第3个视角相机所对应的前景深参考面和标准参考面的切削线绘制完毕。第二次切削后的效果如图10所示。

更进一步的，第一次填补：

在2次切削之后，完成了3个视角的前景深参考面和标准景深参考面的构建。

然而，后景深参考面则可通过填补结构面来实现。

下面给出在2次切削之后的顶视图如图11所示，用粗虚线段表示了2个正交90°视角相机的前景深参考面和标准景深参考面。

用黑色线段表示需要添加的2个后景深参考面。

前景深参考面、标准景深参考面、后景深参考面，彼此之间依次相距50mm。

由于第二次切削时，保留了一个用于补充结构的参考平面，所以对应90°正交的2个后景深参考面结构可以设计如下效果，如图12所示。通过与保留参考面的适配，确定后景深参考面的两个90°正交平面结构与结构体的关系。

第一次填补了一个具有正交面的结构体，通过半景深距离关系，在位置上形成了2路正交相机所对应的后景深参考面；其中位置指的是图11中程直角相交的两个粗黑色实线段位置，图11为从上向下看视角的俯视图，而图11中另外两个程直角相交的虚线段分别是前景深参考面和标准景深参考面。

补充结构参见图12所示，是一个截面为等边直角三角形棱柱体配有一个平板底座结构，等边直角棱柱的两个正交面是功能参考面，即后景深参考面，该等边直角棱柱的包括2个几何参数，截面直角三角形斜边长度c和棱柱高度h，配合相机视场范围适当选择确定即可，直角三角形斜边长度和高度过高会超出视场以外，但不影响测试。底部的平板底座则用于适配第二次切削时预留的L型结构，底部平板的长度通过图11中所示的半景深距离关系来确定，底部平板的宽度与棱柱截面等边直角三角形斜边相等，厚度适当即可。底部平板的平面与L型结构的两个交面紧密粘接。

更进一步的，第二次填补：

下面给出侧视图如图13所示，粗实线段表示了第3个相机视角的前景深参考面和标准景深参考面。后景深参考面可以通过再此切削形成一个填补结构的参考面，如图中粗虚线段表示，距离标准景深参考面距离50mm。

第3相机视角的后景深参考面填补结构可采用一个条形板，中心与图14中再此切削形成的填补结构参考面(黑色线段)接触即可。

第二次填补的结构为平板结构，通过半景深距离关系，在位置上形成第3路45度相机的后景深参考面。

第一次填补和第二次填补后的部分共同构成了结构体的第三部分，即后景深参考面模块。

更为具体的：第二次填补的具体步骤包括：填补一个平板结构，通过半景深距离关系，参见图13所示，图13为侧视图，在图13中粗黑色虚线段位置上形成第3路45度相机的后景深参考面。平板结构的填补，需要在上一步骤的结构上先切掉一个直角结构定位参考面，再将补充平面与直角定位参考面进行紧密粘接即可。切削的直角结构位置如图13中所示，以标准参考面粗黑色实线段的端点做垂线(点划线)，垂线长度为半景深(50mm)与结构体的最后棱边相交，从交点再绘制点划线的垂线(黑粗虚线)即为后景深参考面定位线，黑粗虚线段的长度即为补充平面的宽度，该宽度可根据需求设置为25mm左右即可满足应用，以黑粗虚线段的末端点再做垂线交于结构体最后棱边，就构成了直角切削的定位。主要是确保粗虚线与前面的标准参考面的粗黑实线段的距离为半景深(50mm)，其他定位关系可以适当调整。本次补充的平板的长度和宽度根据相机视场宽度确定，超出视场范围将不会被拍到，但也不影响测试，厚度不影响功能，适当即可。

在本实施例中还额外说明的是：填补结构与原结构之间的连接；

由于填补结构是通过参考面接触定位，与原结构的连接方式可以由以下方式实现：

1)粘贴，可根据加工材料选择适用的胶水进行粘合。

2)3D打印，上述结构可在设计图中形成一体化结构，直接用3D打印成形。

3)螺丝连接，上述结构可在参考平面上加工螺孔，采用螺丝连接。

上述3中连接方式是相对简单并且有效的连接方式，此外，保证结构体的几何结构关系的其他的任何连接方式也均可采用。

以及下面是对本实施例中参考面功能和中心参考点功能的额外说明：

1)结构体具有多参考面结构，能够针对所需的3视角相机***，每一个视角提供3个参考面，前景深参考面，标准景深参考面，后景深参考面，两两之间相距50mm。

参考面功能：

前景深参考面，标准景深参考面，后景深参考面分别提供了3个距离深度位置的参考平面。可配合功能靶标的粘贴使用，例如粘贴风车图，棋盘格等功能靶标，可用于多视场的成像性能参数的同时拍摄分析。

2)结构体具有关键参考点

关键参考点A：中心参考点：

在3个视角中，中心参考点均处于视场中心：

中心参考点的功能：

该参考点的用途是视场对准。通过调整相机***自身的平移和俯仰等姿态位置，使得从3个视角中看到的结构体的中心参考点均位于视场中心，偏离误差在接收范围内，即可认为多视场成像已经匹配对准。

关键参考点B：坐标参考点：

坐标参考点的功能：

结构体的底部保留的三面相交的墙角结构的交点可作为坐标参考点，对于3角度成像，三维坐标重构时，作为直角坐标参考原点。

坐标参考点可配合适配坐标件使用，适用方式如下图16、图17所示，结构体用于对3视角相机***进行性能测试拍摄。在后方底部的坐标参考点处可适配一个坐标件，坐标件具有坐标轴指示结构特征即可，下图中黑线的坐标件有效显示了X轴和Y轴的两个方向。

结构体完成测试后撤离视场，而坐标件可仍然保留于视场中。在后续的拍摄应用中可以始终留有该坐标件用作指示坐标方向及刻度。

如图4，本实施例还提出了基于一种多参考面结构体靶标装置的制备方法所制备的一种多参考面结构体靶标装置，其装置用于3视角相机***成像，装置包括：前景深模块、标准景深模块和后景深模块；

前景深模块、标准景深模块和后景深模块沿对称轴依次连接，前景深模块、标准景深模块和后景深模块的对称轴相重合；其中，3视角相机***中的每个相机，均通过前景深模块、标准景深模块和后景深模块呈现出标准景深图像、前景深图像和后景深图像。

前景深、标准景深、后景深这3个模块，每个模块对应3视角相机***有3个视角参考平面。

参考面之间的角度关系：

每个参考面均与对应的相机的光轴垂直正交，参考面之间的角度关系由3路相机光轴之间的角度关系确定。本实施例中给出的结构体设计是以2路正交90度，第3路与正交的2路平面成45度夹角关系进行设计的。当3路相机光轴之间的角度改变时，结构体靶标的参考面之间的角度关系也对应同样的变化。

参考面之间的距离关系：

前景深、标准景深、后景深这3个模块对应同1路相机视角的参考面之间的距离为相机景深的一半。本实施例中给出的结构体设计是以景深100mm进行设计的，即对于同1路相机视角的3个参考面之间的距离为景深一半：50mm。

前景深和标准景深这2个模块的连接处，包括一个中心参考点，使得在标准景深模块的3个视角的相机图像的中心均对应该参考点。

结构体具有一个坐标参考点，该点是中心参考点在三个正交维度方向上平移相机景深一半的位置，同时结构体在该参考点处具有3个正交边结构，是3个正交边的交点。作用是为成像取样空间提供一个的参考坐标原点和参考坐标轴，并同时保证取样空间处于坐标系的第一象限内，取样空间内的目标坐标为正值。

多参考面结构体具有1个三正交面结构作为坐标系参考面结构(立方体的墙角结构)，可用于实现相机坐标与绝对参考坐标之间的刚性转换结构关系，可用于与相机位置几何关系确定的固定配装。

多参考面结构体适配的视场参数具体包括：

(1)3角度成像***中可以用2个视角夹角参数来表示：

相机a与相机b视角构成的平面角为θ_ab，相机c作为居中相机，与相机a和相机b视角构成平面之间的夹角为θ_c。在本实施例中靶标的使用参数为：θ_ab＝90°

θ_c＝45°

(2)3角度成像***的3个角度采用相同的视场(FOV)和景深(DOF)：

在本实施例中靶标的适用参数分别为：

FOV＝H_FOV×V_FOV[140mm×100mm]

DOF＝100mm，则前景深距离d1，后景深距离d2，d1＝d2＝DOF/2＝50mm。

本实施例还提出了一种基于多参考面结构体靶标装置的3视角相机***的定标测试方法，包括：

步骤一：在靶标装置的9个平面上适当位置处，粘贴若干黑白相间的风车圆和棋盘格靶标，粘贴效果参考图2所示。

步骤二：靶标与相机***通过测量或专用工装适配定位，使得靶标的三面直角顶点位于视场空间中的预设参考坐标点。

步骤三：3角度相机***的相机拍摄参数(例如增益、曝光等)，获取适当的成像效果，对粘贴测试标准图案的靶标装置进行图像的拍摄存储。3相机取样空间如图1所示。

步骤四：依据ISO12233和ISO17850，根据图像中的黑白边计算空间频率响应(SFR)，根据图像中的棋盘或点阵计算几何畸变(GD)。

步骤五：根据SFR_i,k,j和GD_i,k,j的测量结果进行成像性能的评估判断。其中i为不同平面序号的角标，i＝{front,std,back}，分别表示前景深面、标准面和后景深面。

k为3个成像角度序号。k＝{left,mid,right}，分别表示左视角、中间视角和右视角。

j为平面内不同位置序号，每个平面有n个测试点。

设SFR_th和GD_th分别是空间频率响应合格阈值和几何畸变的合格阈值。

则SFR_i,k,j>SFR_th且GD_i,k,j<GD_th时，认为空间频率响应和畸变性能合格。

注:SFR_th根据实际应用需求进行设置；

例如设SFR_th＝[email protected]/P,GD_th＝0.4％

步骤六：对3个视角成像的景深能力进行评估判断。

根据靶标的9个平面可以得到9组计算结果。根据SFR判断景深。首先每个平面上的多处SFR计算该平面的平均值，按下面公式计算：

则且/>时，认为景深合格。

注:DOF_th根据实际应用需求进行设置，例如设为DOF_th＝0.6。

结构体中心参考点用于3路相机图像位置对准调节的效果如图18所示。本实施例能够有效地解决传统的多角度相机特性测试方法中，采用多轴调整座通过调整平面靶标依次与每一个相机光轴成垂直正交并调定工作距离后，再进行拍摄测试方式中的人为影响和调整过程时间长的问题。采用本实施例所涉及的多参考面结构体的方式，可以快速配装测试，消除人工定位调整过程中人为影响因素。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种多参考面结构体靶标装置的制备方法，其特征在于，包括：

基于3视角相机***的光学参数，获取多参考面结构体靶标装置的基本几何体；

所述3视角相机***的光学参数包括：视场、前景深距离、后景深距离、3视角相机***中的2个视角夹角参数；其中，所述2个视角夹角参数包括：相机A与相机B视角构成的平面角、相机C与相机A和相机B视角构成平面之间的夹角，相机C居中；

对所述基本几何体，进行第一次切削包括：

其中，两个有切边结构的所述基本几何体的两个正交面分别为所述初始前景深参考面，两个正交的不包括切边结构的截面分别为所述初始标准景深参考面；

进行所述第二次切削包括：

绘制所述第二切削线包括：

其中，基于第一预设线段，切割获得第三个前景深参考面，基于第二预设线段，切割获得第三个标准景深参考面；所述第一预设线段为：第一象限内所述对角线的中心点到直角相交点的线段；所述二预设线段为：第二象限内所述基本几何体的几何中心点到上边相交的点的线段；

2.根据权利要求1所述的多参考面结构体靶标装置的制备方法，其特征在于，所述多参考面结构体靶标装置的基本几何体为：基于正立方体的初始几何形态；其中，正立方体的两个邻面作为景深参考面，三条临边相交的一个顶点作为采样空间中坐标的参考坐标轴。

3.根据权利要求1所述的多参考面结构体靶标装置的制备方法，其特征在于，进行第一次填补包括：

4.根据权利要求3所述的多参考面结构体靶标装置的制备方法，其特征在于，进行第二次填补包括：

切掉一个直角结构定位参考面包括：

以所述第三个标准景深参考面的最靠近所述初始后景深模块的端点为起始点，向下做所述第三个标准景深参考面的垂线，垂线长度为半景深，以半景深长度垂线的末端点为起点，再绘制半景深长度垂线向下的第一预设垂线，所述第一预设垂线对应的切面即为第三路后景深参考面，所述第一预设垂线的长度即为填补的平板结构的宽度，以所述第一预设垂线的末端点再做第二预设垂线交于第一次填补后的结构体的最后棱边，就构成了直角切削的定位，基于定位后的线段进行切削完成直角结构定位参考面的切除。

5.一种多参考面结构体靶标装置，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的多参考面结构体靶标装置的制备方法，所制备的一种多参考面结构体靶标装置。

6.一种基于多参考面结构体靶标装置的3视角相机***的定标测试方法，其特征在于，应用如权利要求5所述的一种多参考面结构体靶标装置，所述测试方法包括：

7.根据权利要求6所述的基于多参考面结构体靶标装置的3视角相机***的定标测试方法，其特征在于，

对所述3视角相机***的成像性能的评估判断包括：

预设空间频率响应合格阈值和几何畸变的合格阈值；

对所述3视角相机***的景深能力进行评估判断包括：

若且/>时，判定景深合格；

其中，SFR_i,k表示空间频率响应，SFR_i,k,j为特定参考面上的空间频率响应，i＝{front、std、back}用于表示前景深，标准景深和后景深，j为平面内不同位置序号，k＝{1、2、…、9}表示参考变的序号，n表示参考面上粘贴的SFR测试靶标的个数，SFR_front,k为前景深参考面上的第k个靶标测试结果，SFR_std,k为标准景深参考面上的第k个靶标测试结果，DOF_th为景深空间频率响应合格阈值，SFR_back,k为后景深参考面上的第k个靶标测试结果。