[发明专利]聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法

说明书

一种聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法，包括以下步骤：1)安装设备；2)校准相机内部参数；3)将一棋盘格贴于平面镜上，放置他们于设备前方；4)拍摄镜面反射目标靶上棋盘格的图片；5)计算相机与镜面的位置关系；6)计算相机与镜中目标靶成像的位置关系；7)计算出目标靶坐标系与相机坐标系的转化关系，即计算相机与目标靶的位置关系。本发明提供一种设备简单、操作容易，具有高效率、高精度的聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法。

技术领域

本发明属于聚光热发电领域聚光器方面技术，特别是曲面聚光反射镜的质量检测方面，涉及一种聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法

背景技术

随着化石能源的不断消耗，环境污染的日益加重，太阳能作为一种可持续的清洁能源越来越受到社会各界的关注。目前，太阳能利用技术主要包括聚光热发电技术和光伏热发电技术，前者采用抛物面型或者类抛物面型镜面汇聚阳光而产生高辐射密度的热源，从而推动发动机和发电机的运转，实现光能到电能的转化，具有较高的转化效率。光伏发电，为了提高其发电效率，目前也常常采用镜面汇聚阳光，称为聚光光伏。因此，聚光镜面对太阳能具有重要的意义，为了保证太阳能设备高效稳定的稳定，在进行实际安装前，镜面的质量需要进行检测。

聚光镜面常常为抛物面型，镜面整体曲率变化将会导致焦距的变化，而局部的曲率误差将使得反射阳光无法经过焦点，这些都将影响聚光效率。为了克服镜面反射的特点，实现镜面的三维重建，完成镜面焦距和曲率分布误差的测量，有人提出了一种基于Deflectometery技术的镜面检测技术。该技术将相机和反射目标靶放于被检测镜面前，相机拍摄镜面反射的目标靶的成像，通过光线追踪的方法，实现镜面的测量。但是，该技术的镜面检测精度依赖于相机与目标靶位置关系的高精度标定。

发明内容

为了克服已有技术的相机与目标靶位置关系标定精度较低的不足，本发明提供了一种操作容易、具有较高的精度和效率的聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚光镜面质量检测中相机与目标靶的位置标定方法，所述位置标定方法包括以下步骤：

1)安装设备，所述设备包括相机和目标靶，目标靶上的图片为棋盘格，单个格子为边长为L的正方形；设备安装于被测量聚光曲面镜的前方，调整相机的焦距和方向，使得图片中镜面和镜面反射的目标靶清晰；

2)校准相机内部参数，将棋盘格放置于相机前方，调整棋盘格的位置，使得棋盘格占尽可能多的图片区域，拍摄9张以上的不同姿态棋盘格图片，在得到以上图片后，利用MATLAB的相机校准工具实现相机的内部参数的计算；

3)将一棋盘格贴于平面镜上，放置于设备前方；此棋盘格不同于目标靶上的棋盘格，它的尺寸需要与平面镜匹配；平面镜放置于被测量曲面镜附近，调整它的姿态，使得相机不但能拍摄镜面上的棋盘格，而且能够拍摄到经其反射的目标靶上的棋盘格；

4)拍摄镜面反射目标靶上棋盘格的图片；

5)计算相机与镜面的位置关系，利用步骤2)中计算的相机内部参数，采用 MATLAB校准工具，利用单幅镜面上棋盘格图片，计算出相机与棋盘格间的位置关系；计算结果包括镜面坐标向相机坐标转化的旋转矩阵R_M2C, 平移向量T_M2C；

P_xc＝R_X2C·P_xx+T_X2C (1)

其中，P_xc为像中的一点在相机坐标系下的位置；P_xx为像中一点在像坐标系下的位置；R_X2C为像坐标系向相机坐标系转化的旋转矩阵；T_X2C为像坐标系向相机坐标系转化的平移矩阵；