[实用新型]基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于精密平移和转台的摄像机内参数校准装置，能够实现对像机每个像素点处畸变量的精确求解。

背景技术

目前常用的摄像机内参数校准多采用统一的内参数校准模型，即将摄像机传感器畸变信息用一组畸变系数来表示，通过建立空间三维点坐标和像机图像坐标之间的关系，最终解算出当前传感器下的各项畸变系数。在实际成像系统中摄像机内参数包含有效焦距(c)、摄像机原点坐标(x0，y0)、径向畸变(k1，k2，k3)、切向畸变(p1，p2，p3)以及仿射和非正交变形项(b1，b2)等变化或非线性项。然而通过分析畸变曲线发现，摄像机实际畸变量分布却非均匀，其畸变特性主要表现为径向畸变和切向畸变，但又并不局限于此两种形式。径向畸变网格模型说明，径向畸变为对称畸变，它由光学中心开始，沿着径向产生并逐渐增大。切向畸变网格模型说明，切向畸变同样镜头中心部位的畸变量较小，而随着距离中心半径的增大其畸变量逐渐增大，在边角处达到最大值，且切向畸变为不对称畸变。根据上述像机畸变的物理分布可知，传统摄像机内参数校准方法由于采用综合优化方法，不具备实际对应的物理意义。同时对于由摄像机镜头非球面误差等因素造成的畸变非均匀性等因素没有考虑，因此不能满足精密测量的要求。

因此本设计采用平移台和转台对像机畸变等参数进行精确校准，最终实现高精度视觉三维坐标测量的目的。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种精确性高的基于精密平移及转台的像机内参数校准装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置包括：精密平移台、精密旋转台、光学实验平台、电移台控制器和主控计算机；其中：光学实验平台为一长方形平台，设置在地面上；精密平移台和精密旋转台分别固定在光学实验平台表面两端；电移台控制器与精密平移台相连接，用于控制精密平移台的位置，同时通过串行数据线与主控计算机相连接；主控计算机为整个装置的操控核心，其与待校准摄像机相连接，用于完成对精密平移台上部件的控制。

所述的精密平移台包括：X轴方向运动电机、X轴方向导轨、LED灯托盘、LED灯、Y轴方向导轨和Y轴方向运动电机；其中：X轴方向导轨沿光学实验平台的横向水平设置在光学实验平台的表面一端；Y轴方向导轨垂直设置，其下端以滑动的方式连接在X轴方向导轨上，并且能在X轴方向运动电机的推动下沿X轴方向导轨左右移动；LED灯托盘以滑动的方式连接在Y轴方向导轨上面向精密旋转台的侧面，并且能在Y轴方向运动电机的推动下沿Y轴方向导轨上下移动；LED灯为红外LED发光器件，固定在LED灯托盘的正面，并通过控制线与电移台控制器相连接；X轴方向运动电机安装在X轴方向导轨的一侧端，并通过控制线与电移台控制器相连接，用于控制Y轴方向导轨的位置；Y轴方向运动电机安装在Y轴方向导轨的顶端，并通过控制线与电移台控制器相连接，用于控制LED灯托盘的位置。

如图3所示，所述的精密旋转台包括：像机托架、角度微调平台、两个角度微调旋钮、两个支撑球、Z轴方向微调平移台、Z轴方向微调旋钮、X轴方向微调平移台、X轴方向微调旋钮、Y轴方向微调平移台、Y轴方向微调旋钮、旋转角度调节支撑台和转台支撑立柱；其中：转台支撑立柱垂直设置，下端固定在光学实验平台的表面另一端中部；旋转角度调节支撑台为板状，水平设置在转台支撑立柱的上端；Y轴方向微调平移台为板状，水平设置在旋转角度调节支撑台的上表面，通过调整安装在其一侧的Y轴方向微调旋钮能够在Y轴方向上改变Y轴方向微调平移台与旋转角度调节支撑台之间的相对位置；X轴方向微调平移台为板状，水平设置在Y轴方向微调平移台的上表面，通过调整安装在其一侧的X轴方向微调旋钮能够在X轴方向上改变X轴方向微调平移台与Y轴方向微调平移台之间的相对位置；Z轴方向微调平移台为板状，水平设置在X轴方向微调平移台的上表面，通过调整安装在其一侧的Z轴方向微调旋钮能够在Z轴方向上改变Z轴方向微调平移台与X轴方向微调平移台之间的相对位置；角度微调平台由平行设置的两层方形平板构成，其中下层平板水平设置在Z轴方向微调平移台的上表面，上下两板之间的对角处分别设有一个支撑球；两个角度微调旋钮分别设置在角度微调平台的两侧，通过调整角度微调旋钮能够改变上层平板与下层平板之间的角度；像机托架的下端安装在角度微调平台的上表面上，上端用于固定待校准摄像机。

本实用新型提供的基于精密平移及转台的摄像机内参数校准装置具有如下有益效果：

(1)本装置可保证摄像机成像过程中的精确性，使系统误差减小到最低；