[发明专利]一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法

权利要求书

1.一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将要修正的手动位移台和相机分别固定于同一平面上，将标定板固定于位移台上；

步骤2，调节相机的焦距，对相机进行标定；

步骤3，调节位移台至不同刻度，每调节一次就拍摄一张图像，并记下对应的刻度，以其中的一张图像A作为基准帧；

步骤4，用视觉标定算法计算出每张图像中标定板特征点相对于基准帧的位移t；

步骤5，用位移台和标定板的工程参数以及每次的刻度，计算出每张图像中标定板特征点相对于基准帧的位移m；

步骤6，将m和t进行对比，建立位移台的误差模型并求解，从而修正位移台的误差；

步骤1中，相机的光轴垂直于位移台边沿，标定板竖直固定于位移台上且与位移台边沿平行；

步骤1中所述标定板为圆形标定板；

步骤3中，所述基准帧为将位移台调至中心刻度时拍摄的图像；

步骤4中所述标定板特征点为圆形标定板的每一个圆心；

当位移台为平移台或升降台时，步骤6中所述误差模型为线性误差，即：记s为位移台的刻度，t(s)和m(s)分别为步骤4所述位移t在位移方向上的维度和步骤5所述位移m在位移方向上的维度，t(s)和m(s)存在关系：t(s)＝a·m(s)+b，其中a，b分别为常数；

步骤6中所述建立位移台的误差模型并求解，包括：分别以m(s)和t(s)为横、纵坐标绘制散点图，记横轴为x轴，纵轴为y轴，观察到散点近似分布在一条偏离y＝x的直线上，对散点图用最小二乘法拟合直线，直线的系数为a和b，记基准帧的刻度为s₀，则对任意刻度s，实际的位移为as+(b-as₀)；

当位移台为摆动台时，步骤6中所述误差模型为角度的正比例误差，即：记摆动台的角度为θ，标定板的一特征点为P，此时步骤4所述位移t与θ和P的关联函数记为t(θ,P)，步骤5所述位移m与θ和P的关联函数记为m(θ,P)，存在关系：t(θ,P)＝m(kθ,P)，其中k为常数；

步骤6中所述建立位移台的误差模型并求解，包括：取m(θ,P)的水平、竖直两个维度m_x(θ,P)和m_y(θ,P)，取t(θ,P)的水平、竖直两个维度t_x(θ,P)和t_y(θ,P)，分别以同一维度的m(θ,P)和t(θ,P)为横、纵坐标绘制散点图，即对于每一组θ和P，绘制(m_x(θ,P),t_x(θ,P))和(m_y(θ,P),t_y(θ,P))两个散点，观察到散点近似分布在一条过原点斜率不为1的直线上，用最小二乘法拟合直线得到斜率k，对刻度显示的角度乘以k，从而得到真实的调节角度；

当位移台为摆动台时，步骤6中所述误差模型为旋转轴的高度不准确导致的误差，即：记实际旋转轴高度为R，而工程参数中标注的旋转轴高度为R′＝R+d_R0，其中d_R0为常数；

步骤6中所述建立位移台的误差模型并求解，包括：记摆动台的角度为θ，标定板的一特征点为P，此时步骤4所述位移t与θ和P的关联函数记为t(θ,P)，步骤5所述位移m与θ和P的关联函数记为m(θ,P)，取m(θ,P)的水平、竖直两个维度m_x(θ,P)和m_y(θ,P)，取t(θ,P)的水平、竖直两个维度t_x(θ,P)和t_y(θ,P)，分别以同一维度的m(θ,P)和t(θ,P)为横、纵坐标绘制散点图，即对于每一组θ和P，绘制(m_x(θ,P),t_x(θ,P))和(m_y(θ,P),t_y(θ,P))两个散点，用R′＝R+d_R代替R，其中d_R为任一常数，重新计算m(θ,P)并更新散点图，找到d_R使得所有特征点在散点图中的横纵坐标差的绝对值之和最小，这样的d_R即d_R0。