[發(fā)明專利]高速相機對焦片狀激光平面的標定板及對焦方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810943346.3
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109151456B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳方;劉洪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;G06T7/80
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種高速相機對焦片狀激光平面的標定板及對焦方法，標定板由9層相同尺寸玻璃板構(gòu)成，由螺栓螺母相互固定，每層玻璃板上刻有不同的數(shù)字。標定板表層有超過1/2的面積呈現(xiàn)激光光亮?xí)r，標定板表層與片狀激光平面重合。通過高速相機圖像顯示數(shù)字的異同，調(diào)節(jié)相機角度完成焦平面與標定板平面平行。完成高速相機的焦平面與片狀激光平面對焦。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流動顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高速相機對焦片狀激光平面的標定板及對焦方法。

背景技術(shù)

流動顯示技術(shù)作為實驗手段分析流場結(jié)構(gòu)起著重要作用。高速相機與激光器的聯(lián)合使用有效地提高了成像技術(shù)的空間分辨率。然而激光器所產(chǎn)生的片光作為一種非實體存在介質(zhì)，高速相機很難精準對焦調(diào)節(jié)，所拍攝的非精準對焦的圖片會產(chǎn)生大量虛像以及噪聲背景，極大影響對精細結(jié)構(gòu)的捕捉，是制約高速相機與片狀激光在流場顯示技術(shù)中聯(lián)合使用的主要因素。

目前所使用的標定板多為單點對焦標定板。標定板平面等效替代激光器片光平面，高速相機可以單點對焦于標定板某處，實現(xiàn)相機對激光平面的對焦調(diào)節(jié)。實際結(jié)果卻并不讓人滿意，主要表現(xiàn)在：圖像焦距定位不準，單點對焦只能保證圖像上某點圖像清晰顯示，而整幅圖像模糊，激光平面與高速相機焦距面并未完全重合。

有鑒于此，本發(fā)明集中于標定板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作流程設(shè)計，有效解決高速相機對焦與片狀激光平面的問題，將進一步推進高速相機和激光器聯(lián)合使用在流動顯示技術(shù)的發(fā)展，特別是流場結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高速相機對焦片狀激光平面的標定板及對焦方法，實現(xiàn)高速相機調(diào)節(jié)焦距平面與片狀激光平面重合。

為了實現(xiàn)這個目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高速相機對焦片狀激光平面的標定板，其特點在于包括9塊尺寸相同高透玻璃板依次重疊排列并通過螺釘固定而成，每層玻璃板上平均劃分成6乘6的36個數(shù)字組，每個數(shù)字組又平均劃分3乘3的9個網(wǎng)格，每層玻璃板上刻有相同的數(shù)字，自上而下依次是“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、“7”、“8”、“9”，9塊玻璃板相同的數(shù)字組填寫在不同的網(wǎng)格中，每層玻璃板的數(shù)字排列方式成中軸線對稱；遠離中心軸的數(shù)字小于靠近中心軸的數(shù)字，上層的數(shù)字小于下一層的數(shù)字。

利用上述高速相機對焦片狀激光平面的標定板進行高速相機與片狀激光平面對焦的方法，該方法包括下列步驟：

1)采用水平儀調(diào)整實驗平面與相機的水平面；

2)調(diào)整激光器觸發(fā)的片狀激光照射到指定實驗平面；

3)觸發(fā)片狀激光，放置并調(diào)整標定板，直到第“1”層標定板底部超過1/2的面積呈現(xiàn)激光光亮；

4)調(diào)整高速相機焦距，將相機焦距調(diào)節(jié)到標定板范圍內(nèi)，觀察相機拍攝圖像，比較圖像左右兩端數(shù)字大小，當(dāng)右側(cè)數(shù)字大于左側(cè)數(shù)字時，逆時針旋轉(zhuǎn)相機；當(dāng)左側(cè)數(shù)字大于右側(cè)數(shù)字時，順時針旋轉(zhuǎn)相機，一直調(diào)節(jié)到圖像顯示的左右端數(shù)字相同；

5)調(diào)整相機焦距到第“1”層標定板平面，完成高速相機的焦平面與片狀激光平面對焦。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

1)層疊放置的數(shù)字避免了相互之間影響；遠離中心軸的數(shù)字放在表層，靠近中心軸的數(shù)字放在底層，有效的避免了透視原理影響前后排數(shù)字的相互影響。

2)在實施方案中標定板定位片狀激光平面，其中標定板平面與激光平面重合時，標定板呈現(xiàn)大面積的激光光亮。高速相機焦距平面平行于標定板平面，其中相機的焦距平面平行于標定板時，相機圖像左右兩部分清晰數(shù)字相同；相機的焦距平面不平行于標定板時，相機圖像左右兩部分清晰數(shù)字相異。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過高速相機焦距平面能夠精準的與非實體的片狀激光平面重合，實現(xiàn)高速相機與片狀激光平面對焦。