[发明专利]相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法

说明书

本申请涉及相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法，所述相机标定设备包括：线性导轨、滑块及标定板；所述标定板固定设置于所述滑块上，所述滑块滑动设置于所述线性导轨上，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动。上述相机标定设备，利用标定板设计了三维空间位点，具有构思巧妙、实现方便的优点，无需在测量空间中布置多个标志点，且技术原理决定了标定精度由滑块移动精度及标定板位置精度而限定，密度由滑块移动距离及标定板的标志点分布而限定，深度由滑块移动距离及预设方向而限定，因此有利于提供高精度、高密集度、大深度的大量空间点以进行相机自动标定。

技术领域

本申请涉及机器视觉领域，特别是涉及相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法。

背景技术

相机在工业领域中，有重要的应用。在生产用于三维测量的相机时，需要对相机的参数进行标定。其中，相机参数标定，是为了实现三维空间点和相机二维像素点之间的映射，即从人们熟知的世界坐标系转换为相机坐标系，再从相机坐标系转换为图像坐标系，由于每个相机在结构细微之处必然存在差异，因此需要标定相机内参数及相机外参数，以准确地将世界坐标系转换为图像坐标系。其中，相机内参数亦称相机内部参数，相机外参数亦称相机外部参数。

例如，在相机针孔模型中，相机内参数实现了三维空间点和相机二维像素点之间的映射。其中，针孔相机模型的计算，如以下公式所示。

其中，A是相机内参数，包括焦距、像主点坐标等，相机外参数包括旋转及平移等，上述公式中，R是旋转矩阵，T是平移矩阵，世界坐标系下空间点坐标Pw(xw,yw,zw)，像素(u,v)是Pw在相机上的成像点。在上述公式中，Pw(xw,yw,zw)和像素(u,v)已知，忽略镜头畸变的影响，求解A、R和T即完成了相机标定。由空间投影关系可知，一个像素点对应多个空间点。因此，在求解上述公式时，空间点满足以下三个条件，可以提高相机标定精度：

1)空间点具有精确的三维坐标；

2)空间点在相机中的成像的像素点，均匀覆盖整个相机图像；

3)所有参与相机标定的空间点，深度范围(Z值范围)越大越好。

因此，准确的三维空间点能够提高相机参数的求解精度，提高相机三维视觉测量的精度。

但在传统方法中，通过测量空间中布置的多个标志点，获取标志点的三维坐标。相机通过拍摄这些标志点，计算相机的参数。在传统方法中构造高精度、密集、大深度空间点的方法，比较复杂和困难，且布置标志点的方式，存在布置困难、标定点个数较少和三维精度不高的问题，造成相机参数标定精度不高。

发明内容

基于此，有必要提供一种相机标定设备、相机生产系统、相机及其标定方法。

一种相机标定设备，其包括：线性导轨、滑块及标定板；

所述标定板固定设置于所述滑块上，所述滑块滑动设置于所述线性导轨上，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动。

上述相机标定设备，利用标定板设计了三维空间位点，具有构思巧妙、实现方便的优点，无需在测量空间中布置多个标志点，且技术原理决定了标定精度由滑块移动精度及标定板位置精度而限定，密度由滑块移动距离及标定板的标志点分布而限定，深度由滑块移动距离及预设方向而限定，因此有利于提供高精度、高密集度、大深度的大量空间点以进行相机自动标定。

进一步地，所述滑块用于在受力状态下，沿所述线性导轨按预设方向移动以使相机获得所述标定板上的特征点的三维坐标。