[发明专利]全自动数控相机检校系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于非量测相机检校的全自动化数控相机检校系统，属于机电一体化、自动化控制及计算机视觉技术的综合交叉技术领域, 主要应用于近景摄影测量、机械模具设计与加工、工业在线检测与控制等视觉测量相关的应用领域。 

背景技术

相机检校指的是检查和校准相机内方位元素和光学畸变参数的过程，它是从二维数字影像获取三维欧氏空间信息的基础步骤和首要问题。传统相机检校或采用专业设备进行直接物理测定, 或基于待检校相机与参照物空间关系进行相机参数的间接解算。专业光学设备如准直管，不仅昂贵且需搭建专门的实验室环境，应用成本高,难以实用化; 以高精度三维控制场作为参照物进行相机检校，则存在三维控制场建立困难及定期专业维护的问题，且由于三维控制场无法移动，实际应用受到较大制约; 计算机视觉界提出的相机自标定技术, 以简单二维目标如平面网格、十字丝、圆形标志等为参照物, 仅仅依靠多视图对应关系进行标定，灵活、方便，应用前景广泛，但稳健性较差，所涉及的多视图摄影获取与处理过程不仅繁琐、周期长,且对检校作业人员存在较高专业技术门槛。近年来，高性价比CCD数码相机在计算机视觉、测绘、工业在线检测等视觉测量相关领域的广泛采用，促使寻求精度高、操作简单、对实施环境及条件依赖小的相机检校系统以解决多应用环境下的各种相机检校需求，本发明正是基于以上相机检校问题开发出的一套便携式、高精度、检校结果即检即得的全自动数控相机检校系统。 

本发明目的:提供一种媲美高精度检校场检校精度、检校环境不受限制以及具有傻瓜式全自动作业模式的便携式相机检校系统。它克服了现有相机检校专业技术门槛高、实施周期长、成本高以及依赖于特殊环境、场所等不足, 可方便拆卸、移动, 根据室内空间灵活进行布设,并通过“傻瓜”式的操作降低作业人员的专业技术门槛从而大大提高相机标定检校效率、可靠性以及精度, 能有效满足无人机航空摄影、数字城市三维建模、近景摄影测量、工业在线检测与控制以及其它图像视觉测量为目的的各种相机检校需求。 

发明内容

本发明综合利用嵌入式、计算机视觉以及自动通讯与控制技术、理论，发明了一套全自动数控相机检校系统，实现对相机多视图影像的高效、可靠采集以及相机参数的即时高精度解算，使得整个系统自动化程度高，用户只需一键操作即可完成多视图影像采集，单次相机检校最多15分钟即可完成，检校结果媲美高精度室外、室内检校场。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案： 

系统由LCD旋转平台、相机旋转平台、系统控制电路三部分组成；相机旋转平台由步进电机带动相机旋转平台沿X轴旋转及Y轴旋转；LCD旋转平台由步进电机带动LCD旋转平台沿X轴及Y轴旋转，LCD显示器旋转平台沿Z轴的旋转通过手动旋转实现。相机旋转平台及显示旋转平台其承重板材用钢质材料，非承重板材用铝质材料，LCD旋转平台可承载25Kg以内LCD显示屏；

LCD旋转平台其底脚由四个细纹的旋转螺母构成，可调节保证LCD旋转平台的水平；LCD旋转平台的支架立柱与底板及底板上的加强板之间采用偏心设计，使LCD显示屏在旋转过程中旋转平台的重心始终落在底板上的加强板上；在支架上X方向与Y方向各放置用于判断平台是否水平的水泡；LCD显示屏绕X、Y轴旋转电机采用步进电机加减速器的方式，Y轴减速器中的减速比为1：100，X轴减速器的减速比为1：180；LCD旋转平台上有一显示屏的中心调整板，保证LCD显示屏绕Z轴及X轴旋转的旋转中心始终处于显示屏的中心；在沿Z轴旋转板有定位销锁螺母，定位销锁上装有弹簧，当显示屏沿Z轴旋转90度是会自动栓入定位孔内，机械保证显示屏绕Z轴准确旋转90度，同时显示屏沿Z轴旋转板与旋转中心调整板上有对应的零度与90度的匹配标识。

相机旋转平台其相机固定板上方与相机接触平面贴有橡胶垫，与相机连接通过中心螺丝固定；相机X轴电机采用步进电机加减速器的方式，其减速比为1：15；相机Y轴旋转电机采用步进电机加减速器的方式，其减速比为1：10；相机旋转平台其支架采用铝质三脚支架，相机旋转平台底板与下方三脚支架平台进行固定，其上面在X方向与Y方向各有一个水泡，可准确判断系统是否处于水平状态；