[发明专利]一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的装置和方法

说明书

本发明涉及一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的装置和方法，以标准格式的张正友标定板内角点为圆心，开设小孔，小孔的半径小于黑白格边长的一半；在小孔内安装白炽灯泡，白炽灯泡的底座通过调节装置与电源连通；在张正友标定板上方架设传感器支架，传感器支架上安装工业双目摄像头和红外线热成像仪，两者对标定的装置拍摄时视角重合；本发明不仅设计简单、操作简单、成本低廉，能够同时标定两摄像头。

技术领域

本发明涉及一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的装置和方法，属于相机标定方法。

背景技术

在背景多变、地形地物遮挡等复杂地形环境中，或者在雨天、雾霾、黑暗等能见度低的自然环境中，为了获取目标对象的完整性、可靠性、精确性的多维度信息，往往采取多传感器联合观测的方法。其中，工业双目摄像头不仅可以获得丰富的纹理信息，而且可获得图像的深度信息，而红外热成像仪可以获得温度信息；因此，工业双目摄像头与红外热成像仪联合测量的方法得到广泛应用。

当工业双目摄像头和红外热成像仪不使用同步触发电路或者不共用一个镜头时，就必须标定它们的内参矩阵与外参矩阵，即要确定空间点的三维几何位置与其在图像对上的对应点之间的几何关系。利用标定装置与标定方法来确定这些参数的过程就称为相机标定。在现有技术中，单独标定工业双目摄像头或红外热成像仪的方法数不胜数，将张正友标定板黑白棋盘格改装成热源棋盘格的方法也有很多；其方法虽然有效，但工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的装置和方法，不仅设计简单、操作简单、成本低廉，能够同时标定两摄像头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的装置，以标准格式的张正友标定板内角点为圆心，开设小孔，小孔的半径小于黑白格边长的一半；

在小孔内安装白炽灯泡，白炽灯泡的底座通过调节装置与电源连通；

在张正友标定板上方架设传感器支架，传感器支架上安装工业双目摄像头和红外线热成像仪，两者对标定的装置拍摄时视角重合；

一种工业双目摄像头与红外热成像仪联合标定的方法，包括以下步骤：

第一步：以标准格式的张正友标定板内角点为圆心，开设至少一个小孔，小孔内安装白炽灯泡，白炽灯泡的底座固定连接调节装置，调节装置与电源连通；

第二步：将工业双目摄像头与红外热成像仪固定在传感器支架上，传感器支架架设在张正友标定板上方，保证工业双目摄像头与红外热成像仪对标定的装置拍摄时角度重合；

第三步：不断转换标定装置的角度和位置，保证拍摄到标定装置各个不同旋转与倾斜角度的照片，在采集20张照片后，停止拍摄；工业双目摄像头拍摄到的图像是在内角点位置安装白炽灯泡的张正友标定板，红外热成像仪拍摄的图像是具有热源的小灯泡；

第四步：求取白炽灯泡的圆心点与原标准格式的张正友标定板内角点的偏移矩阵P；

第五步：载入20张照片，以标定装置白炽灯泡的圆心作为像点与物点的定位点，利用现有的标定工具箱可求出两者之间的内参矩阵和外参矩阵。

作为本发明的进一步优选，前述的第四步中，包括以下步骤：

步骤4A：用最小二乘法拟合直线的方法，拟合出张正友标定板黑白棋盘格交界处直线，并由此求出原张正友标定板内角点处坐标矩阵；

步骤4B：用最小二乘法拟合椭圆的方法，拟合出白炽灯泡圆形轮廓与圆心点坐标矩阵；

步骤4C：根据内角点处坐标矩阵与圆心点处坐标矩阵，既可求出偏移矩阵P；

作为本发明的进一步优选，前述的第五步中，包括以下步骤：