[发明专利]一种非接触式视频引伸计的校准方法

权利要求书

1.一种非接触式视频引伸计的校准方法，所述非接触式视频引伸计包括万能试验机(32)、万能试验机(32)上的上夹头(36)和下夹头(37)、摄像机(38)、以及用于对摄像机(38)内图像进行采集和处理的计算机，该方法使用的校准装置包括控制箱(1)、设置在控制箱(1)顶部的上标定竖板(2)、下标定竖板(3)和用于夹装上标定竖板(2)的上夹装机构、设置在控制箱(1)内且用于带动下标定竖板(3)升降的垂直升降机构、以及设置在控制箱(1)内且用于测量下标定竖板(3)位移量的位移测量机构，所述垂直升降机构的顶部穿出控制箱(1)顶板且设置有用于夹装下标定竖板(3)的下夹装机构，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、校准装置的安装：

将所述校准装置整体安装在下夹头(37)上，所述上标定竖板(2)的标定面上设置有多个呈矩形阵列布设的上标定圆点(4)，所述下标定竖板(3)的标定面上设置有多个呈矩形阵列布设的下标定圆点(5)，多个上标定圆点(4)的列数与多个下标定圆点(5)的列数相同且一一对应，上标定圆点(4)的列数不小于3列，多个上标定圆点(4)的行数大于多个下标定圆点(5)的行数，上标定圆点(4)与下标定圆点(5)直径相同，相邻的两个上标定圆点(4)的圆心之间的间距与相邻的两个下标定圆点(5)的圆心之间的间距相同，相邻的两个上标定圆点(4)的圆心距为上标定圆点(4)直径的2倍，上标定竖板(2)与下标定竖板(3)同轴布设；

调整控制箱(1)在下夹头(37)上的位置，使上标定竖板(2)的标定面、下标定竖板(3)的标定面、以及上夹头(36)与下夹头(37)的轴线均位于同一竖直面内；

步骤二、摄像机相机畸变的测量：

步骤201、调整摄像机(38)的放大倍数，使多个上标定圆点(4)中的一个3×3的上标定圆点(4)阵列所占区域覆盖摄像机(38)整个正方形视野，此时上述3×3的上标定圆点(4)阵列中第二行第二列的上标定圆点(4)位于摄像机(38)正方形视野的中心，调整摄像机(38)焦距，使人眼观察到的计算机的显示屏上的图像清晰；

步骤202、摄像机(38)采集上述3×3的上标定圆点(4)阵列的图像并传输至计算机；

步骤203、使用像素测量工具测量步骤202采集到的图像中，位于第二行第二列的上标定圆点(4)的直径对应的像素数、第一行第一列的上标定圆点(4)与第三行第三列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数、第一行第三列的上标定圆点(4)与第三行第一列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数、第二行第一列的上标定圆点(4)与第二行第三列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数、第一行第二列的上标定圆点(4)与第三行第二列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数，以上数据均各测量i次；

步骤204、根据公式计算摄像机(38)的相机畸变q，并确定摄像机(38)相机畸变的类型；其中，q₁为第一行第一列的上标定圆点(4)的圆心与第三行第三列的上标定圆点(4)的圆心的连线方向上的相机畸变，为i个第一行第一列的上标定圆点(4)与第三行第三列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数的平均值，为i个第二行第二列的上标定圆点(4)的直径对应的像素数的平均值，q₂为第一行第三列的上标定圆点(4)的圆心与第三行第一列的上标定圆点(4)的圆心的连线方向上的相机畸变，为i个第一行第三列的上标定圆点(4)与第三行第一列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数的平均值，q₃为第二行第一列的上标定圆点(4)的圆心与第二行第三列的上标定圆点(4)的圆心的连线方向上的相机畸变，为i个第二行第一列的上标定圆点(4)与第二行第三列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数的平均值，q₄为第一行第二列的上标定圆点(4)的圆心与第三行第二列的上标定圆点(4)的圆心的连线方向上的相机畸变，为i个第一行第二列的上标定圆点(4)与第三行第二列的上标定圆点(4)的圆心距对应的像素数的平均值；

步骤三、非接触式视频引伸计的纵向标距和横向标距的校准：

步骤301、调整摄像机(38)的放大倍数和焦距，使上标定竖板(2)在摄像机(38)视野内清晰成像；

步骤302、在上标定竖板(2)的任意一列上标定圆点(4)中，选择两个上标定圆点(4)记作纵向被测的上标定圆点(4)，两个纵向被测的上标定圆点(4)的圆心距即为当前纵向标距；

步骤302、通过计算机中的试验机软件采集两个纵向被测的上标定圆点(4)的圆心距，重复测量3次；

步骤303、根据公式计算当前纵向标距的相对误差q_Lc，其中，为试验机软件采集的两个纵向被测的上标定圆点(4)的圆心距的平均值，L_s为两个纵向被测的上标定圆点(4)的圆心距；

步骤304、在上标定竖板(2)的任意一行上标定圆点(4)中，选择两个上标定圆点(4)记作横向被测的上标定圆点(4)，两个横向被测的上标定圆点(4)的圆心距即为当前横向标距；

步骤305、通过计算机中的试验机软件采集两个横向被测的上标定圆点(4)的圆心距，重复测量3次；

步骤306、根据公式计算当前横向标距的相对误差q_La，其中，为试验机软件采集的两个横向被测的上标定圆点(4)的圆心距的平均值，L_B为两个横向被测的上标定圆点(4)的圆心距；

步骤四、非接触式视频引伸计的纵向示值的校准：

步骤401、调整摄像机(38)的放大倍数和焦距，使上标定竖板(2)和下标定竖板(3)在摄像机(38)视野内清晰成像；

步骤402、控制所述垂直升降机构带动下标定竖板(3)上升至其最高高程的80％处；

在上标定竖板(2)上任意选择一个上标定圆点(4)记做待测上标定圆点(4)，在上标定竖板(2)上任意选择一个上标定圆点(4)记做待测的上标定圆点(4)，在下标定竖板(3)上选择一个与待测的上标定圆点(4)位于同列的下标定圆点(5)记做待测的下标定圆点(5)，待测的上标定圆点(4)和待测的下标定圆点(5)的圆心距即为当前试验标距；

步骤403、此时，将所述位移测量机构测量的位移量清零，上标定竖板(2)固定不动，启动所述垂直升降机构带动下标定竖板(3)缓慢向下运动，期间，所述位移测量机构每检测到下标定竖板(3)下降0.1mm，计算机中的试验机软件采集一次待测的上标定圆点(4)和待测的下标定圆点(5)的圆心距，直至下标定竖板(3)下降至其最低高程；

步骤404、控制所述垂直升降机构带动下标定竖板(3)上升至其最高高程的80％处，循环两次步骤403；

步骤405、根据公式计算下标定竖板(3)下降至第m个采集点时非接触式视频引伸计纵向示值的相对误差q_m，其中，为第m个采集点试验机软件3次读取的待测的下标定圆点(5)圆心的位移量平均值，l_m—第m个采集点所述位移测量机构检测到的下标定竖板(3)标准位移量。