CN208569701U - 相机标定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相机标定装置，包括：光源，用于发射光束；均化器，用于接收所述光束并产生均匀光束；标定板，背向所述光源的一面配置有标定图案，当光源打开时，所述均匀光束入射到标定板以照亮所述标定图案。通过将光源设置于标定板的正面并将标定图案配置在标定板的背面，光源发出的光束经均化器均化后入射到标定板并照亮标定图案，可以使相机拍到高对比度的标定图案，从而达到提升标定精度的效果。

Description

相机标定装置

技术领域

本实用新型涉及光学测量及制造领域，具体涉及一种相机标定装置。

背景技术

在机器视觉领域中，相机标定是***最为关键的步骤，标定的精度决定了***测量的精度。在双目视觉、单目结构光视觉等视觉测量***中，不仅涉及到单个相机的标定，同时也涉及到多相机之间的标定，此外，当多相机的感光波长不同时，比如对红外相机以及彩色相机进行标定时，标定程序的复杂度将会加大。

已有标定技术中，利用一块或多块标定板进行标定，通过在标定板前面设置相机以及光源，光源提供照明，比如可见光照明、红外光照明等，相机采集多幅标定板图像进而实施标定。这种方案有着成本低的优点，但也存在一些缺点。由于标定板一般体积较大使得照明不均匀，另外对于需要移动标定板的标定方案则同时也需要移动光源，大大地提升了标定的复杂度，最终导致标定精度差、标定速度缓慢。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种相机标定装置，其标定精度高、集成程度高且使用方便。

本实用新型提供了一种相机标定装置，包括：光源，用于发射光束；均化器，用于接收所述光束并产生均匀光束；标定板，背向所述光源的一面配置有标定图案，当光源打开时，所述均匀光束入射到标定板以照亮所述标定图案。

在一些实施例中，所述标定图案蚀刻在所述标定板的表面；在另一些实施例中，所述标定图案印刻在标定纸上，所述标定纸固定在所述标定板的表面。

在一些实施例中，所述光源包含发光二极管、激光光源中的至少一种；所述光源包括单光源或光源阵列。

在一些实施例中，所述光源为阵列光源，且包含至少两组发射不同波长的子光源。所述子光源包含白光子光源以及红外光子光源。

在一些实施例中，所述子光源被独立控制或整体控制。

在一些实施例中，所述均化器包含漫射板或衍射光学元件。

在一些实施例中，所述标定图案包含棋盘格图案、圆形标记点图案、二维码图案、编码标记点图案中的一种或多种。

在一些实施例中，还包括支撑件，用于支撑所述光源、所述均化器以及所述标定板。

在一些实施例中，还包括光源支架，用于固定所述光源；所述光源支架还安装有散热器，用于对所述光源进行散热。

本实用新型的有益效果：

1.通过将光源设置于标定板的正面并将标定图案配置在标定板的背面，光源发出的光束经均化器均化后入射到标定板并照亮标定图案，可以使相机拍到高对比度的标定图案，从而达到提升标定精度的效果。

2.现有技术中，光源和标定板是分开的装置，每一次标定板位置/角度发生变化，光源照射到标定图案上的均匀度是有所差异的，进而使得每一次所采集到的标定图案的对比度不同，最终造成标定精度不同。而本申请中光源和标定板是集成在一起的，避免了这种误差，进一步提升了标定精度。

3.相机标定装置以及相机集成在一个***中，相机或者相机标定装置可以通过支架或是底座进行移动、下降、升起、旋转等姿态调整，调整地更精确，使用度更高也更方便。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的相机标定***示意图。

图2为本实用新型一个实施例的相机标定装置示意图。

图3为本实用新型一个实施例的光源组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

图1所示的是根据本实用新型一个实施例的相机标定***示意图。相机标定***100包括相机标定装置10、相机40以及计算设备50，此外根据实际需要还可以包含支架20、底座30、移动部件60等组件。相机标定装置10面向相机40 一侧一般包含一个标定板，相机40可以拍摄该标定板的标定图像，计算设备50 接收到标定图像后进行处理以完成相机标定过程，比如计算相机的内、外部参数等。支架20用于支撑相机40，在一个实施例中，支架20也可以对相机的姿态进行调整，比如下降、升起、旋转等姿态调整功能。底座30用于支撑相机标定装置10、支架20或者相机40，在一个实施例中，底座30包含导轨，可以使得相机标定装置10和/或支架20进行移动，或者底座30也可以包含旋转、起降等装置(比如移动部件60)以使得相机标定装置10和/或支架20进行姿态控制。计算设备50根据需要与相机标定装置10、相机40、支架20以及底座30等进行连接，以实现控制、数据传输、计算等功能。

相机40包括可见光相机、红外相机等，一般用于采集二维图像，比如可见光图像(包括彩色图像、灰度图像等)、红外图像等。

可以理解的是，相机40与计算设备50之间没有明确的界限，二者可以是独立的器件也可以合成的器件，比如一个含有深度成像功能的计算终端，如平板、计算机、手机等。

可以理解的是，图1中相机标定装置10与相机40横向摆放，底座安装在底部，在一些实施例中，相机标定装置10与相机40也可以纵向或其他方向摆放，底座也可以安装在其他合适的位置。因此图1仅示例性提供了一个实施例的参考，并非是***100结构设置上的限制。

另外，相机40的数量也可以为多个，由此可以使得本***100同时对多个相机进行标定等功能，从而提高***100的工作效率。

图2所示的是根据本实用新型一个实施例的相机标定装置10的示意图。相机标定装置10包括光源103、均化器104以及标定板105，标定板105背向光源的一面配置有标定图案106。光源103用于发射出光束，均匀器104接收光源发射出的光束后形成亮度分布均匀的均匀光束，均匀光束入射到标定板105以照亮标定图案106。

光源103可以是发光二极管(LED)、激光等任意形式的光源中的一种或多种。在一个实施例中，光源103为LED阵列，比如图1所示，多个LED灯珠103布置在同一个电路板102上。光源103的波长可以包括可见光以及红外、紫外等不可见光，具体的波长设置可以根据具体的需求进行设置。

均化器104可以是漫射板，比如通过在玻璃表面磨砂以形成漫射板。在一些实施例中，均化器104也可以是衍射光学元件，通过衍射的方式实现对光束的均化效果。可以理解的是，这里的均匀效果可以允许有一定的容差，比如光束强度分布均匀度达到某一阈值就认为达到了均化效果，比如阈值设置为80％等。

标定板105为透明底板，比如透明玻璃，由漫射板104出射的均匀光束可以穿透标定板105以照亮标定图案106。标定图案106可以是棋盘格图案、圆形图案、二维码图案、其他标记图案中的一种或多种的组合图案。在一个实施例中，标定图案106以蚀刻的方式生成在标定板105的表面；在一个实施例中，标定图案106首先打印在透明或非透明薄纸上，再将薄纸粘贴在标定板105上，薄纸可以是相纸、胶纸等等。需要说明的是，标定图案106需要位于面向相机40的一侧，亦即背向光源103的一侧，以使得相机40可以拍到高对比度的标定图案，从而达到提升标定精度的效果。

光源103设置在电路板等光源驱动102上，通过外接电源来控制光源103进行发光。不同的相机，其参数不同，故本实施例中光源103的亮度在一定的范围内可调，以使得可以实现不同亮度的照明，保证不同性能的相机都能采集到较佳的图像(比如二维图像、深度图像等)。在一个实施例中，当需要的光源103数量较多时(比如增加光源数量以提高照射均匀度等)，可以将多个光源驱动102进一步被安装在光源支架101上，光源支架101一般由金属等材料制成，为了更好地对光源进行散热，还可以在光源支架101或光源驱动102上设置散热器108，比如叶片形式的铝制散热槽、散热风扇等散热器。

在一个实施例中，光源103包含至少两种不同波长的子光源，即第一波长的第一子光源以及第二波长的第二子光源。图3是根据本实用新型一个实施例的光源组成示意图。以阵列光源为例，在光源驱动102上设置有阵列排列的多个光源 103，光源103被分成三类，分别为用于发射第一波长光束的子光源103a、发射第二波长光束的子光源103b以及发射第三波长光束的子光源103c，第一波长、第二波长以及第三波长可以根据需要设置成对应的波长，比如第一波长对应的是白光，第二波长对应的是940nm的红外光，第二波长对应的是850nm的红外光，不同波长的光源可以独立控制也可整体控制。设置超过两种波长的光源的好处在于可以使得该相机标定装置适用于其他不同波长的相机的标定等工艺流程中。

相机标定装置10还包括支撑件107，用于支撑光源103、均化器104以及标定纸106等组件。支撑件107可以设置在任意位置，比如图2中的下方，也可以同时在下方、上方均设置支撑件107以提升稳定性，或者可以在四周均设置有支撑件。支撑件107可以包括金属、塑料以及一些连接件等。

上述的相机标定装置10在进行对相机进行标定时，可以实现对单相机的标定也可以实现对多相机的标定。以下以对红外相机以及可见光相机的标定为例进行说明。

相机标定装置10中的光源103至少包含两种子光源，即白光子光源(用于可见光成像)以及红外光子光源(用于红外光成像)。首先打开白光子光源，可见光相机将会采集到可见光标定图像，随后将采集到的白光标定图像传输至计算设备中以进行可见光相机内参计算。其次打开红外光子光源，红外相机将会采集到红外光标定图像，随后将采集到的红外光标定图像传输到计算设备中以进行红外相机的内参计算。

在分别获取到可见光相机以及红外相机的内参之后，考虑到在采集过程中，分别由可见光相机采集到的可见光标定图像以及三维相机所采集到的红外光标定图像之间满足一一对应关系(源自同一个标定图案)，基于这一特性可以进一步计算出可见光相机以及三维相机之间的外参。换句话说，在分别对可见光相机以及红外相机进行标定时，可以以标定板中的某个点作为参照，选取相同的世界坐标系，分别计算出可见光相机以及红外相机相对于世界坐标系的相对外参，再结合相对外参计算出可见光相机与红外相机之间的外部参数。到此，单相机标定以及多相机的标定均实现。

在分别对可见光相机以及三维相机进行标定时，往往需要在不同角度下进行采集，由此可以借助于底座30或者支架20对相机进行姿态或位置调控以实现多个角度下的采集，或者利用移动部件60控制相机标定装置10的姿态或位置，从而实现多角度图像采集。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种相机标定装置，其特征在于，包括：

光源，用于发射光束；

均化器，用于接收所述光束并产生均匀光束；

标定板，背向所述光源的一面配置有标定图案，当光源打开时，所述均匀光束入射到标定板以照亮所述标定图案。

2.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述标定图案蚀刻在所述标定板的表面。

3.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述标定图案印刻在标定纸上，所述标定纸固定在所述标定板的表面。

4.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述光源包含发光二极管、激光光源中的至少一种；所述光源包括单光源或光源阵列。

5.如权利要求4所述的相机标定装置，其特征在于，所述光源为阵列光源，且包含至少两组发射不同波长的子光源。

6.如权利要求5所述的相机标定装置，其特征在于，所述子光源包含白光子光源以及红外光子光源。

7.如权利要求5所述的相机标定装置，其特征在于，所述子光源被独立控制或整体控制。

8.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述均化器包含漫射板或衍射光学元件。

9.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，所述标定图案包含棋盘格图案、圆形标记点图案、二维码图案、编码标记点图案中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的相机标定装置，其特征在于，还包括支撑件，用于支撑所述光源、所述均化器以及所述标定板。