[發明專利]基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法

有效

• 申請號: 202011382690.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112634373B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 孫增玉;劉柯;王杏;高越;吳桐;鮑晨星;袁媛
• 申請（專利權）人: 北京航天計量測試技術研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/70;G06N3/04;G06N3/08;G01M9/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

1.基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：

在所述視覺測量系統的被測視場空間內放置零膨脹陶瓷標定板，所述零膨脹陶瓷標定板上設置有四個以上圓形靶點；

首先對所述視覺測量系統進行靜態參數標定，包括內部參數和外部參數的標定，由此確定視覺測量系統中每個相機的內參數矩陣、每個相機的畸變模型以及各相機相對于基準相機的外參數矩陣；

測量時，所述視覺測量系統中的各相機進行實時圖像采集，通過各相機采集到的被測視場空間內所述零膨脹陶瓷標定板的圖像，提取得到所述零膨脹陶瓷標定板上各靶點的圖像坐標，然后計算各非基準相機采集的圖像中的靶點相對基準相機的重投影誤差e；若es，表明需要進行參數校正，如e≤s，則無需進行參數校正；其中s為預設的重投影誤差閾值；

所述參數校正過程為：

零膨脹陶瓷標定板上各靶點的空間相對坐標為己知標準值，令為真實值；令所述視覺測量系統在靜態參數標定調節下測得的各靶點的空間相對坐標為預測值，建立零膨脹陶瓷標定板上各靶點的真實值與預測值之間的關系，進而得到畸變校正模型；

針對重投影誤差超出預設的重投影誤差閾值需要進行參數校正的圖像對，將所述視覺測量系統靜態參數標定條件下直接計算出的測點空間相對坐標輸入到所述畸變校正模型中進行計算，其輸出值即為畸變校正后的測點空間三維坐標。

2.如權利要求1所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：通過神經網絡建立畸變校正模型，構建神經網絡時，以每個靶點靜態參數標定條件下測得的空間相對坐標為輸入數據樣本，每個空間相對坐標的己知標準值為輸出數據樣本，優化并訓練網絡，得到畸變校正模型。

3.如權利要求1或2所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：通過下述公式計算重投影誤差e：

其中：e_x為相機圖像坐標系中行坐標的重投影誤差；e_y為相機圖像坐標系中列坐標的重投影誤差；x為非基準相機圖像中靶點的行坐標；y為非基準相機圖像中靶點的列坐標；f為非基準相機的焦距；X、Y、Z為視覺測量系統計算得到的靶點在空間坐標系下三維坐標；X_S、Y_S、Z_S為靶點在空間坐標系下三維坐標真實值；x₀和y₀為視覺測量系統中基準相機的主點坐標；r₁至r₉分別為外參數中旋轉矩陣的各參數；δ_x指x方向的畸變，δ_y指y方向的畸變。

4.如權利要求1或2所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：所述零膨脹陶瓷標定板平面度優于10^-2δ，所述零膨脹陶瓷標定板上靶點的位置度和圓度優于10^-2δ，其中δ為視覺測量系統的測量誤差的最大值。

5.如權利要求1或2所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：在所述被測視場空間內放置兩塊以上零膨脹陶瓷標定板，所述零膨脹陶瓷標定板布置在被測物周圍。

6.如權利要求1或2所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：所述零膨脹陶瓷標定板上的靶點成正方形矩陣排列。

7.如權利要求1或2所述的基于零膨脹陶瓷標定板的視覺測量系統動態校正方法，其特征在于：所述零膨脹陶瓷標定板上靶點的形成方式為：在所述零膨脹陶瓷標定板基準面上加工盲孔；然后在每個所述盲孔中放置填充圓柱，所述填充圓柱與盲孔過盈配合；所述零膨脹陶瓷標定板基體顏色為白色，所述填充圓柱顏色為深色或黑色，由此形成靶點。