[发明专利]一种相机安装姿态校准方法及装置

说明书

本发明提供了一种相机安装姿态校准装置，包括：光源组件(1)，包括以等腰三角形分布排列的三个光源；成像相机(2)，位于所述等腰三角形几何中心；基板(3)，竖直安装于所述校准装置内，所述三个光源组件(1)、成像相机(2)固定安装于基板(3)正面；惯导组件(4)，固定安装于所述基板(3)背面；机械臂(5)，水平位于所述校准装置底部，所述基板(3)连带光源组件(1)、成像相机(2)以及惯导组件(4)安装于所述机械臂(5)上，所述机械臂(5)提供方位和俯仰二维运动；工控机(6)，用于对所述机械臂(5)进行二维运动控制，利用惯导数据和基准数据进行比对，给出所述成像相机俯仰角及方位角的测试结果。

技术领域

本发明涉及光学校准领域，尤其涉及一种相机安装姿态校准方法及装置。

背景技术

当前，随着机器视觉的应用推广，具有机器视觉的设备越发普及，在应用过程中，带有测量功能的机器视觉设备对相机的安装精度具有一定的要求，相机的安装精度将直接对测量结果产生影响，如何保证相机的安装精度，是前期硬件研发过程需解决的关键问题，将直接影响到后期系统的标定环节、软件的修正环节以及系统的测试精度。

当用两个以上的广角相机实现大角度或全景拼接时，由于大角度相机本身的畸变问题，如安装位置不准确，会对拼接精度产生影响，严重的情况会造成拼接失真，本发明主要致力于解决对相机整机安装过程中俯仰角、方位角的准确定位，实现高精度的相机安装，从而保证拼接图像的准确、真实。

因此，如何对相机应用过程中的姿态角校准就成为拍摄质量优劣的重要问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够准确校准相机姿态的方法及装置。

本发明提供一种相机安装姿态校准装置，包括：光源组件1，包括以等腰三角形分布排列的三个光源，用于为成像相机提供目标；成像相机2，位于所述等腰三角形几何中心，用于观测初始对准情况；基板3，竖直安装于所述校准装置内，所述三个光源组件1、成像相机2固定安装于基板3正面；惯导组件4，用于提供姿态调整的准确值，进行数据计算，所述惯导组件4固定安装于所述基板3背面；机械臂5，水平位于所述校准装置底部，所述基板3连带光源组件1、成像相机2以及惯导组件4安装于所述机械臂5上，所述机械臂5提供方位和俯仰二维运动；工控机6，用于对所述机械臂5进行二维运动控制，利用惯导数据和基准数据进行比对，给出所述成像相机2俯仰角及方位角的测试结果。

进一步的，所述三个光源成一定角度空间排列，该角度为精确标定后的角度，角度精度不低于0.01°。

进一步的，该惯导组件4和三个光源之间的标定精度在2″以内。

进一步的，所述光源还包括光窗11，用于过滤掉不必要的杂散光。

进一步的，所述三个光源与所述成像相机2中轴线之间夹角为23.5°。

进一步的，上方光源方位角为0°，俯仰角为23.5°；下方两个光源的方位角分别为+20.2°、-20.2°，俯仰角均为11.5°；三个光源彼此夹角为40.4°。

另外，本发明提供一种采用如上任一所述相机安装姿态校准装置进行姿态校准的方法，包括如下步骤：

(1)将相机姿态校准装置置于大理石平台上，给所述惯导组件上电，实时测量惯导组件的滚转角及俯仰角，调节大理石平台，使惯导组件滚转角及俯仰角读数基本为零，此时认为惯组水平；

(2)调整好三个光源之间的夹角，使下面两个光源的俯仰角差的绝对值＜1°；

(3)用莱卡经纬仪对其中一个光源进行准直，测得光源发光方向在水平与正北方向的夹角为ψ1，光源的俯仰为θ1，此时定义光源的滚转角γ1为0；此时惯导组件(4)的姿态角分别为ψ0、θ0、γ0；

(4)光源及惯导组件姿态角通过多次测试取平均值，则光源与惯导组件的姿态角夹角关系如下：