[发明专利]多镜头视觉采集装置的镜头位置校准方法

说明书

本发明涉及一种多镜头视觉采集装置的镜头位置校准方法，包括激光发射装置以及旋转台，在旋转台中心安装一相机板，在相机板上放置视觉采集装置，视觉采集装置上设置有多个镜头，激光发射装置位于回转台外且与回转台中心对齐。本发明提出的多镜头视觉装置的镜头位置校准方法采用激光聚焦光斑检测微调法和回转台精确角度旋转法，完成各个镜头光轴的水平校准和两镜头间的光轴预定角度校准，激光光斑检测是光学测量中的一项关键技术，旨在利用视觉测试技术远距离传输后的激光光斑，对光斑中心进行定位，该方法可用于立体视觉相机、全景相机等多镜头的视觉装置的镜头位置校准，准确性高、系统简单、成本低、可操作性强、应用广泛，可推广使用。

技术领域

本发明属于镜头校准技术领域，涉及机器视觉技术，尤其是一种多镜头视觉采集装置的镜头位置校准方法。

背景技术

在视觉装置严重影响图像拼接的质量。尤其在采用鱼眼镜头的全景视觉装置中，由于鱼眼图像的大畸中，需要进行立体视觉的图像采集时，往往需要使用多个镜头，为便于图像拼接则需要对各个镜头进行光轴的平行性检测及调整。立体视觉通过观测空间内一物点在多个不同视点所拍摄图像中对应像点间的视差来计算景物的深度。其有效三维重建区域是两个相机之间的公共视场，因此通常需要进行特征点匹配。若各镜头光轴中心不在同一水平面上，则会大大增加特征匹配时的复杂程度，且变特点，光轴的不平行和所成角度的不准确所带来的影响会更加严重。而越来越多的科研工作者利用短焦距镜头来扩大立体视觉的视场范围，比如鱼眼镜头、广角镜头等，这些镜头的视场角通常大于180°，同时图像也会产生很大的畸变，因此镜头的位置较准是极具必要性的。

由于激光具有良好的方向性，发散角小，所以目前很多测量系统都采用激光技术作为辅助测量手段。激光光斑位置的准确确定是决定测量系统精度高低的关键因素。通常在计算激光光斑中心位置前需要首先确定激光光斑的边缘位置，然后再计算出光斑中心位置。光斑边缘检测可以采用很多种边缘检测方法，如Canny算子(像素级定位)、八邻域方法(像素级定位) 以及矩方法(亚像素定位)等边缘检测方法对光斑边缘进行提取。对光斑中心的计算可以用重心法、曲线拟合法等方法进行。本发明利用Zernike矩进行激光光斑的边缘检测，Zernike矩方法对噪声不敏感，目标边缘的提取效果更为理想。再结合拟合法可以以较高精度获得光斑中心位置坐标。

回转台是带有可转动的台面，用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件。在圆台面上有工件定位用的中心孔和夹紧用的T型槽。台面外圆周上刻有360°的等分刻线。台面与底座之间设有蜗杆-蜗轮副，速比为90:1或120:1，用以传动和分度，蜗杆从底座伸出的一端装有细分刻度盘和手轮。转动手轮即可驱动台面，并由台面外圆周上的刻度与细分刻度盘读出旋转角度，分度精度一般为±60″。但是，激光聚焦光斑检测技术和回转台精确角度旋转技术在现有技术中并没有融入到镜头位置校准的应用中去。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种利用激光聚焦光斑检测微调法和回转台精确角度旋转法的多镜头视觉采集装置的镜头位置校准方法。

本发明采用的技术方案是：

一种多镜头视觉采集装置的镜头位置校准方法，包括激光发射装置以及旋转台，在旋转台中心安装一相机板，在相机板上放置视觉采集装置，视觉采集装置上设置有多个镜头，激光发射装置位于回转台外且与回转台中心对齐，本方法的具体操作步骤为：

⑴将视觉采集装置水平放置在回转台台面中心并固定，激光发射装置发射激光，激光光束穿过回转台中心；

⑵视觉采集装置上电并连接PC实时输出采集的图像，视觉采集装置的采集方式设置为连续采集，基于边缘检测算法和光斑中心检测算法将采集的图像中的激光光斑中心标记，然后通过PC计算图像中心，将图像中心和激光光斑中心作不同颜色的同种标记；

⑶将图像中心和激光光斑中心不同颜色的同种标记进行比较，同时调整相机板，使得两中心标记重合，调整完成后固定相机板，即完成了视觉采集装置中的一只镜头的调整，回转台刻度归零；