[发明专利]单相机跨视野测距平台标定方法、测距方法和系统

说明书

本发明公开了一种单相机跨视野测距平台标定方法、测距方法和系统。标定方法包括：获得平台多个（如12个，本发明仅以12个为例进行说明）位置的图像中心点坐标和对应的平台坐标；求解变换矩阵（标定矩阵），获得图像坐标和平台坐标之间的关系。测距方法包括：由测距端点像素坐标与图像中心像素坐标偏差，通过标定矩阵计算出测距端点的平台坐标；根据测距端点平台坐标求出测距点间的距离。本发明实现了单相机、跨视野机器视觉，将具有多个视野范围的平台统一标定，获得一个统一的标定矩阵，从而通过一个相机能同时进行多个分散的区域的取图测量，实现了大区域内大距离的测量，避免了一个相机大视野情况下测量误差大及像素浪费的问题，也避免了多相机小视野的成本问题。本发明结构简单，使用方便，成本低廉，具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种测距平台标定方法、测距方法和系统。

背景技术

随着制造业的发展，利用机器视觉技术进行工件测量、产品检测成为提高生产效率和产品质量的重要手段。目前，对于测量单个相机视野内的小尺寸工件已有成熟的解决方案，而对于测量大尺寸工件，要么采用单个大视野相机，要么采用多个小视野相机，这都会增加测量系统的成本并降低测量的精度。因此，采用单相机跨视野测量大尺寸工件成为一种实际需求。但由于工件处于单个相机不同视野内，工件的测距端点位于不同的图像中，通过技术手段精确获得测距端点的世界坐标成为解决问题的关键。

发明内容

针对目前实际生产需要，本发明提供一种单相机跨视野测距平台标定方法、测距方法和系统。

本发明公开一种单相机跨视野测距平台标定方法，采用如下步骤：

步骤1、使用一块标定板，放置在平台上，标定板大小要能够覆盖测距平台的测距范围。移动平台，分别将标定板上的多个圆点（如12个圆点，本发明仅以12个圆点为例进行说明）大致对准相机光心，每对准一个点就控制相机拍摄一张图像；

步骤2、分别测出12张图像中离相机光心最近的圆点圆心的像素坐标，并分别记录每张图像对应的平台坐标；

步骤3、选择标定板左上角的圆点图像作为参考图像，根据标定板上圆点的圆心距，分别计算出另外11张图像中心点相对参考图像中心点的像素坐标；

步骤4、根据12组图像中心点像素坐标及其对应的平台坐标，求解变换矩阵（标定矩阵）。

本发明公开的一种单相机跨视野测距平台测距方法，采用如下步骤：

步骤1、根据测距需要，移动平台，使要测距的其中一个端点进入相机视野中心附近，控制相机拍摄一张图像，测出该端点与图像中心点的图像坐标偏差并记录平台坐标值，根据偏差值，使用变换矩阵（标定矩阵）求出测距端点对应的平台坐标值；

步骤2、用步骤5所述方法，获取另一个端点对应的平台坐标；

步骤3、根据两端点对应的平台坐标，即可求出两端点间的距离，实现测距要求；

本发明公开的一种机器视觉测距系统，包括：

标定板：大小要能够覆盖测距平台的测距范围，其上分布3行4列大小相同的12个圆点，要求圆点的行间距相等，列间距也相等；

测距平台：所述测距平台用于承载工件，下方设有光源系统；

相机：所述相机为小视野单相机，设于所述测距平台上方，所述相机与所述计算机连接，用于获取标定板图像和工件图像；

计算机：所述计算机根据所述相机拍摄的标定板图像，获得平台在跨视野移动时相机光心的像素坐标及对应的测距平台坐标，然后求取相机光心的像素坐标与平台坐标的映射关系，通过此映射关系，计算出工件测距端点像素坐标对应的测距平台坐标，进而计算得到工件测距端点间的距离。