[发明专利]一种大型工件的标定系统及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种大型工件的标定方法，属于大型工件标定的技术领域。

背景技术

在各种专业测量领域中，图像用于检测物体形貌的趋势越来越先进，但是随着数码相机或者单反相机的普及，其拍摄图像所存在的对于图像展现的畸变越来越明显，这所造成的物体变形、视觉误差以及数据错误等等问题，给技术人员带来更多的困扰。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的技术缺陷，即为了校正图像的审视角度及数据误差，本发明公开了一种大型工件的标定系统及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种大型工件的标定系统，包括设置在工件表面的标识装置、用于测量标识装置之间距离的测量装置、用于拍摄工件图片的数据采集装置以及数据处理装置，所述的测量装置包括距离测量仪，所述的距离测量仪上设有拉线端，且所述的距离测量仪还与开始测量按钮、停止测量按钮和距离数值显示屏相连，所述的距离测量仪、数据采集装置均与数据处理装置相连。

所述的标识装置包括一个粘贴在工件表面的一个标识条，在所述的标识条上设有一维编码与黑色圆形特征点，且特征点在一维编码后面的确定区域内。

所述的数据采集装置为一个相机。

所述的数据处理装置为一个单片机或者计算机等。

一种大型工件的标定方法，包括以下步骤：

步骤1、根据所采集的大型工件的尺寸大小，设计符合实际大小情况的一维编码与黑色圆形特征点，且特征点在一维编码后面的确定区域内，以利于系统快速对特征点的位置加以识别，并将一维编码及标志点粘贴与大型工件表面处的四个边角位置；

步骤2、进行大型工件图像采集之前，对其表面上的4个特征点利用距离测量器进行测量，确定四个特征点中每两个特征点之间的距离尺寸，测量完成之后并按此顺序依次记录保存数值，完成大型工件图像标定的第一步初始参数设置；

步骤3、利用高清相机对步骤2中所描述的大型工件表面进行拍摄采集图像，并保证所拍摄的图像中都包含有四个编码特征点；

步骤4、将步骤3中采集的大型工件的图像输入计算机中，并对每一幅图像进行处理，根据一维编码本身的特征、特征点自身的特点和一位编码与特征点之间的关系，对步骤2中实际测量的4个特征点进行依次识别，确定每一个特征点在图像中的像素坐标值，并且按照左上、左下、右上、右下的顺序依次进行记录保存数值，完成大型工件图像标定的第二步初始参数设置；

步骤5、根据步骤2和步骤3获得的初始参数值，利用世界坐标系向二维图像坐标系转换的关系函数，进一步求得各个特征点对应的参数变量，获得最终完整的转换关系式，以便于对畸变图像进行优化；

步骤6、根据转换函数式和畸变图像中各个像素点，求得图像标定之后的真实像素值，再利用所有的值对图像元点进行重新组合，完成整幅图像的标定过程。

步骤2中所述的4个特征点分别是左上点、左下点、右上点和右下点。

步骤2中所述的四个特征点中每两个点之间的距离尺寸，包括左上点与左下点之间的尺寸、右上点与右下点之间的尺寸、左上点与右上点之间的尺寸、左下点与右下点之间的尺寸以及左上点与右下点之间的尺寸。

步骤2中5个所述的尺寸的测量顺序如下：

第一测量左上点与左下点之间的尺寸、第二测量右上点与右下点之间的尺寸、第三测量左上点与右上点之间的尺寸、第四测量左下点与右下点之间的尺寸、第五测量左上点与右下点之间的尺寸。

步骤5的详细过程如下：

大型工件的图像标定原理是根据单应矩阵的特性来进行标定的，对于单应矩阵的应用，它是一个3*3的矩阵，即：

包含有8个未知参数值，因此至少需要4对特征点才可求出单应矩阵中所有的未知参数值，因此，根据步骤2测量距离和步骤3识别特征点所获取的所有数值作为初始数据。

对于世界坐标系向二维图像坐标系转换的关系函数，是一组方程式，即：