产品系列
联系我们
联系人:陈经理
联系人:陈经理
电话:0319-889755
邮箱:jilwvv@master-ss.com
新闻中心
当前位置:首页 > 新闻中心 > 正文
激光跟踪仪在摄像机标定中的应用

使用激光跟踪仪标定摄像机的方法主要解决 2 个问题: ( 1) 如何生成传统标定方法需要使用的控制点; ( 2) 如何精确测量控制点的三维世界坐标。在摄像机的视场中安放一块表面平整的标定板,然后把激光跟踪仪的测量光束直接投射在标定板的表面上,在标定板表面生成的指示光斑被用作标定摄像机的控制点。

用激光跟踪仪测量出标定板平面的方程,然后将测量光束看作一条直线,由测量光束和标定板平面的方程求解控制点的三维世界坐标。通过实验对该方法做了验证,实验结果表明: 该方法适合标定视场较大的摄像机,而且可以获得较高的测量精度。由于立体视觉测量技术具有成本低、效率高和系统组成灵活等特点,因此它在几何量测量、在线检测和反求工程等方面得到了广泛的应用。摄像机标定是实现立体视觉测量技术的关键,其标定结果的准确程度直接决定了视觉测量结果的准确程度。现有的摄像机标定方法主要有两种: 传统标定方法和自标定方法。相比较而言,传统标定方法可以获得较高的精度。

在使用传统标定方法时,通常在摄像机的视场中放置一个标定设备,而且在标定设备的表面,往往要人为印制特定的图案( 如棋盘格图案) 。在标定过程中,首先使用三坐标测量机精确测量出标定设备表面上的每个控制点的三维世界坐标,然后用摄像机拍摄标定设备的图像,并使用某种图像特征检测算子提取每个控制点成像的二维图像坐标,最后再利用这些控制点的三维世界坐标和二维图像坐标求解摄像机模型公式中的未知参数。在摄像机视场较大的情况下,如何制作标定设备以及如何精确测量控制点的三维坐标,是应用传统标激光跟踪仪的工作原理图 1 给出了典型激光跟踪仪的原理示意图。

激光器发出的光束首先由分束镜 1 分成两部分: 一部分射向角锥反射棱镜 3 形成参考光束; 另一部分射向光束导向平面镜 4 形成测量光束。在两台装有高精度光电码盘的电动机的驱动下,光束导向平面镜可分别绕水平轴和垂直轴旋转。测量光束入射到光束导向平面镜的回转中心,经反射后射向位于被测点的靶标。靶标通常采用猫眼或角锥棱镜的结构形式,这两种靶标都可以使入射到靶标中心的光束沿原路返回,未入射到靶标中心的光束则平行返回。若测量光束沿原路返回,它将与参考光束汇合并生成亮暗相间的干涉条纹,由光电计数器 5 累计亮暗条纹变化的次数,可测量出靶标的相对位移量。如果测量光束未能沿着原路返回,它就不能与参考光束汇合,进而不能测量出靶标的相对位移量。为了保证测量光束沿着原路返回,用分束镜 2 从返回的测量光束中分一部分光束,并让它射向二维位置敏感探测器 6 的感光面。

二维位置敏感探测器能够检测出返回的测量光束与原测量光束之间的偏差量,伺服控制器根据此偏差量的大小输出相应的控制信号给电动机7和8,电动机7和 8 带动光束导向平面镜同时绕水平轴和垂直轴旋转,直至测量光束入射到靶标中心并沿着原路返回。上述调节过程,也能保证激光跟踪仪实时跟踪靶标的位置变化,使测量光束始终入射到靶标的中心。在跟踪靶标过程中,激光跟踪仪也实时测量靶标中心的三维坐标。激光跟踪仪是一个球坐标测量系统,其坐标系原点与光束导向平面镜的回转中心相固连。假设点 P 是靶标中心点,点 P 至坐标原点的距离L 由干涉系统测量,点 P 的方位角 α 和俯仰角 β 由高精度光电码盘测量。由于干涉系统和光电码盘均为增量码测量系统,因此测量前必须预设 L、α 和 β 的初值。通常在激光跟踪仪的壳体上设置一个初始点,测量开始时,首先将靶标置于该初始点上,该点与光束导向平面镜回转中心的距离和方位角是固定且已知的,然后在此基础上分别测量 L、α 和 β 的绝对值。点 P的极坐标( L,α,β) 和直角坐标( x,y,z) 可相互转换[8]:x = Lsinβcosαy = Lsinβsinαz = Lcos{β( 1)2 控制点的生成及其坐标的测量。

( 1) 在激光跟踪仪的测量范围内安放 1 个表面平整的标定板,然后将靶标放在标定板的表面上,同时记录靶标中心点的三维坐标( X,Y,Z) 。

( 2) 在测量光束的光路上放置 1 个不透光的遮光板。根据激光跟踪仪的工作原理可知,此时激光跟踪仪的跟踪系统将失去作用,也就是说,若此时移动靶标,测量光束不会跟着改变方向。

( 3) 将靶标从标定板的表面上拿走,接着再移开遮光板。这样,激光跟踪仪的测量光束就会直接投射在标定板的表面上并形成一个指示光斑,此指示光斑就被用作标定摄像机的控制点

网站首页 摄像机监控工程监控器材新闻中心 联系我们 留言咨询
主营摄像机,监控工程,监控器材,远程监控,硬盘录像机,丙烯酸酯胶粘剂
电话:0319-889755 陈经理 地址:河北省邢台市
版权所有:河北省巨如摄像机有限公司