一種圖像測量系統的現場標定和校正方法
2023-06-19 08:05:26 1
專利名稱：一種圖像測量系統的現場標定和校正方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像測量系統的現場標定和校正方法，屬於信息技術領域。
背景技術：
一般二維圖像測量系統主要由照明系統、光學成像系統、CXD攝像機、圖像卡和計算機及其軟體組成，CCD攝像機把帶有尺寸信息的光學信號變為視頻信號，經圖像採集卡送人計算機處理。因此，圖像處理的數據是數位訊號，而所得結果的單位是用像素來表示的， 如果要給出工件的尺寸，必須建立數圖像像素與實際尺寸的對應關係。目前，二維圖像測量系統的標定方法大都採用標準件法，S卩加工高精度的網格板或圓孔板作為靶標件，將靶標件的精確尺寸傳遞給數字圖像，然後，進行標定。此方法標定結果的重複性與準確度受到靶標件製造精度和測量精度的影響，且標定時調整困難並會帶來誤差。
發明內容
為了克服以上缺點，本發明提出一種新的現場標定和分區線性畸變校正法，此方法操作簡便，並有較高的精度。其步驟包括 (1)加工靶標件
加工一個具有一個圓孔的靶標件用於標定，圓心為標定需要的特徵點。靶標件的圓孔不要求較高的加工精度，直徑一般根據系統的成像區域大小而定。因為圓孔過小，會使圓的成像邊緣點過少，圖像圓心提取參數穩定性不好；而圓孔過大，會使得標定時圓孔容易偏離標定區域。(2)對應特徵點獲取
二維圖像測量系統中，被測工件上某一點在儀器坐系中的坐標由CCD攝像機在儀器坐標系中的坐標值(由導軌上的光柵尺數值來體現)和該點在圖像坐標系中的坐標值共同決定，可以表示為。s =l+f (d), (A)
式中s為待測點在儀器坐標系中的坐標，是需要的測量結果；1為CCD攝像機在儀器坐標系中的坐標值，一般分別由x，y方向導軌上的光柵尺示值來體現；d為該點的圖像坐標值以)即為所要標定的圖像坐標系和儀器坐標系的轉換關係。由於測量時對同一點來說位置不變，所以，Δ S=0，則可得Δ 1= -Δ f(d)。標定時，求出標定特徵點在圖像坐標系中的位置( ，，Yd)，並求出此時CXD攝像機在儀器坐標系中的坐標值(X1, Y》。讓CXD攝像機在導軌上移動，可以得到一組標定特徵點，並可以獲得多組Δ 1和d的對應值，從而可求出f 。(3)標定參數計算
由於圖像中心部分畸變較小，所以，採用圖像中心部分標定點進行線性標定。
(4)分區線性畸變校正
在視覺檢測的研究和應用中，所使用的光學鏡頭一般都由多片透鏡組成。分析時，將這些光學系統按照理想化的小孔成像原理工作，存在著模型誤差；攝像機裝配過程中可能出現CXD晶片平面與攝像機光軸不嚴格垂直的情況，這會產生透視誤差，因此，二維測量圖像存在不同程度的畸變。本發明採用分區線性畸變修正法進行校正。首先，將前面求出的標定參數代入式 (A)，求出圖像中心部分各特徵點轉換到儀器坐標系坐標值的平均值；作為標準值，然後，將所有標定特徵點的值代入式(A)，求出的儀器坐標系坐標值s與s的差Δ s,認為是該標定特徵點的畸變值。標定特徵點將圖像分成若干區域，因此，可以對每個區域進行線性的畸變校正，儘管每一個區域內存在一定程度的非線性畸變，但是，這種畸變的非線性的影響會因為區域的縮小而減弱。假設某一區域圖像的4個角點坐標分別為A Cx1, Y1), B Cx1, Y1), C Cx1, Y1), D (X1, Y1)每點的誤差分別為 fA=f (X1^y1), fB=f (X^Yi),^ (X1^y1), fD=f (X1^y1),設該區域內的誤差呈線性分布，則該區域的任一點G(x，y)的誤差為
權利要求
1.一種圖像測量系統的現場標定和校正方法其步驟包括 (1)加工靶標件加工一個具有一個圓孔的靶標件用於標定，圓心為標定需要的特徵點；(2)獲取對應特徵點被測工件上某一點在儀器坐系中的坐標由CXD攝像機在儀器坐標系中的坐標值，表示為s =l+f(d), (A)式中s為待測點在儀器坐標系中的坐標，是需要的測量結果；1為CCD攝像機在儀器坐標系中的坐標值，由x，y方向導軌上的光柵尺示值來體現；d為該點的圖像坐標值以)即為所要標定的圖像坐標系和儀器坐標系的轉換關係，求出標定特徵點在圖像坐標系中的位置 (Xd, ,Yd),並求出此時CXD攝像機在儀器坐標系中的坐標值(X1, Y1),讓CXD攝像機在導軌上移動，可以得到一組標定特徵點，並可以獲得多組Δ 1和d的對應值，從而可求出f ，(3)標定參數計算採用圖像中心部分標定點進行線性標定。
2.根據權利要求1所述的一種圖像測量系統的現場標定和校正方法，其校正方法為 將步驟(3)求出的標定參數代入式(A)，求出圖像中心部分各特徵點轉換到儀器坐標系坐標值的平均值；作為標準值，然後，將所有標定特徵點的值代入式(A)，求出的儀器坐標系坐標值s與s的差Δ s,為該標定特徵點的畸變值；將標定特徵點將圖像分成若干區域，可以對每個區域進行線性的畸變校正，區域圖像的4個角點坐標分別為A Cx1, Y1), B Cx1, Y1), C Cx1, Y1), D (x1; Y1)每點的誤差分別為 fA=f (X1, Y1), fB=f (X1, Y1), fc=f (X1, Y1), fD=f Cx1, Y1),設該區域內的誤差呈線性分布，則該區域的任一點G(x，y)的誤差為
全文摘要
本發明所提出的二維圖像測量系統的標定和分區線性畸變校正法具有方法簡單，精度高的特點靶標件加工容易、加工精度要求不高；事先不需要對靶標件進行測量；標定過程中靶標件的調整很容易，易於實現現場標定。其步驟包括加工一個具有一個圓孔的靶標件用於標定，圓心為標定需要的特徵點；獲取對應特徵點；標定參數計算；分區線性畸變校正。
文檔編號G01B11/00GK102338618SQ201110258608
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月4日 優先權日2011年9月4日
發明者王強, 胡茂楊 申請人:成都強烽科技有限責任公司