标定板的制作方法

1.本实用新型涉及标定技术领域，具体地，涉及一种标定板。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，相机的各项硬件及参数不断地提升。相机更多的应用于生产生活中，例如机器视觉、图像测量、摄影测量等。
3.为保证相机检测和测量结果的准确性，通常需要对相机进行标定。标定过程一般是通过操控相机拍摄带有固定间距图案的标定板，经过标定算法的计算，得出相机成像的几何模型。根据得到的几何模型，对相机的镜头畸变进行校正，确定物理尺寸和像素间的换算关系。
4.标定板包括二维标定板和三维标定板，二维标定板用于对二维相机进行标定，三维标定板对三维相机进行标定。现有的二维标定板仅可以对相机二维平面内的参数进行标定，无法标定第三维度的参数(例如二维方向为长度方向和宽度方向时，第三维度为高度方向)，限制了二维标定板的使用范围。并且，由于无法标定第三维度的参数，使得被标定的相机的成像几何模型准确度较差，影响该相机检测和测量结果的准确性。


技术实现要素：

5.为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本实用新型的一个方面，提供一种标定板。该标定板包括透光层；设于透光层上的第一标定区域，第一标定区域内设有第一标定符号；以及设于透光层上的第二标定区域，第二标定区域与第一标定区域位于不同平面，第二标定区域内设有第二标定符号，其中，第一标定符号在预定视角下与第二标定符号错开设置。
6.示例性地，第一标定符号在第二标定区域上的正投影与第二标定符号相互错开；或者第二标定符号在第一标定区域上的正投影与第一标定符号错开设置。
7.示例性地，第一标定符号与第二标定符号不同。
8.示例性地，第一标定符号呈圆形。
9.示例性地，第二标定符号呈十字形。
10.示例性地，透光层包括透光玻璃板。
11.示例性地，第一标定区域和第二标定区域相互平行。
12.示例性地，第一标定区域和第二标定区域分别位于透光层的两个相对的表面上。
13.示例性地，标定板还包括不透光基层，透光层设置在不透光基层上。
14.示例性地，透光层包括叠加在一起的第一层与第二层，第一标定区域设置于第一层背离第二层的表面上，第二标定区域设置于第一层与第二层之间，不透光基层设置于第二层背离第一层的表面上。
15.示例性地，第一标定符号为多个且呈矩阵式排布。
16.示例性地，第二标定符号为多个且呈矩阵式排布。
17.本方案中，透光层的设置可以保证设于透光层上且位于不同平面的第一标定区域的第一标定符号和第二标定区域的第二标定符号均可以透过透光层被拍摄到。其中，在第一视角(优选为与第一标定区域或第二标定区域垂直方向上的视角)下拍摄第一标定符号与第二标定符号的组合以实现二维方向上的标定，然后再在第二视角(与第一视角呈锐角的倾斜视角)下拍摄第一标定符号与第二标定符号组合，根据上述两个视角下第一标定符号与第二标定符号之间的间距变化值及两个视角角度差值即可实现第三维度上的标定，即确定在第三维度上标定板的尺寸与图像尺寸的对应关系。第三维度可以垂直于第一标定区域和/或第二标定区域所在的二维平面。例如，若二维平面为标定板的长度方向和宽度方向所组成的平面，第三维度则是指的标定板的厚度方向。这样，本方案中的标定板可以实现对三个维度的标定，使标定板的使用范围更大。并且具有三个维度的参数，使得相机成像的几何模型更全面、更精准，提升相机检测和测量结果的准确性。预定视角可以为上述第一视角也可以为上述第二视角。
18.在实用新型内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不是限定要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不是限定试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
19.以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。
附图说明
20.本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
21.图1为根据本实用新型的一个示例性实施例的标定板的主视图；
22.图2为根据本实用新型的一个示例性实施例的标定板的左视图；
23.图3为根据本实用新型的另一个示例性实施例的标定板的左视图；以及
24.图4为根据本实用新型的又一个示例性实施例的标定板的左视图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.100、标定板；110、第一标定区域；111、第一标定符号；120、第二标定区域；121、第二标定符号；130、透光层；131、第一层；132、第二层；140、不透光基层。
具体实施方式
27.在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本实用新型。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本实用新型的优选实施例，本实用新型可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。
28.为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
29.根据本实用新型的一个方面，提供一种标定板。结合参照图1和2，标定板100包括第一标定区域110、第二标定区域120和透光层130。第一标定区域110设于透光层130上，第
一标定区域110内设有第一标定符号111。第二标定区域120设于透光层130上，第二标定区域120内设有第二标定符号121。其中，第一标定符号111和第二标定符号121均可以为任意图案。第一标定符号111和第二标定符号121可以为多个，也可以为一个。
30.参照图2，第二标定区域120与第一标定区域110位于不同平面。第一标定符号111在预定视角下与第二标定符号121错开设置。具体地，上述错开设置可以包括第一标定符号111和第二标定符号121完全错开，即在预定视角下两者相互的投影不具有重合部分。还可以包括第一标定符号111和第二保定符号121部分错开，即在预定视角下两者的投影具有一定的重合部分。只需要保证第一标定符号111的边缘和第二标定符号121的边缘具有一定间距即可，此处不做过多限定。本方案中，透光层130的设置可以保证设于透光层130上且位于不同平面的第一标定区域110的第一标定符号111和第二标定区域120的第二标定符号121均可以透过透光层130被拍摄到。其中，第一标定符号111可以标定相机在第一标定区域110所在平面内的参数。同样的，第二标定符号121可以标定相机在第二标定区域120所在平面内的参数。可以理解为第一标定符号111和第二标定符号121均可以标定相机在二维平面内的参数，亦可以通过在第一视角下第一标定符号111与第二标定符号121的组合实现相机在二维平面内的标定，该第一视角可以为与第一标定区域110或第二标定区域120所在的平面垂直等。由于第一标定区域110和第二标定区域120位于不同平面，进而在第二视角下拍摄第一标定区域110和第二标定区域120时，由于第一视角与第二视角的角度不同，使得在第二视角下拍摄的第一标定符号111与第二标定符号121之间的间距与第一视角下拍摄的第一标定符号111与第二标定符号121之间的间距不同，然后根据该间距的变化及两个视角的角度差即可完成相机在第三维度上的标定，即标定相机在第三维度上的空间尺寸与图像尺寸的对应关系，预定视角可以为上述第一视角，也可以为上述第二视角。第三维度可以为垂直于第一标定区域110和/或第二标定区域120所在的二维平面。例如，若二维平面为标定板100的长度方向和宽度方向所组成的平面，第三维度则是指的标定板100的厚度方向。这样，本方案中的标定板100可以实现对三个维度的标定，使标定板100的使用范围更大。并且具有三个维度的参数，使得相机成像的几何模型更全面、更精准，提升相机检测和测量结果的准确性。
31.标定的过程可以这样理解，相机以第一视角和第二视角拍摄标定板100，该第一视角与第二视角朝向第一标定区域110及第二标定区域120，标定板100上的第一标定符号111及第二标定符号120在第一视角和第二视角下的间距以及第一视角与第二视角的角度差都是已知的，这样，根据相机拍摄出的标定板100的图像可以获得图像尺寸与空间尺寸上的对应关系，从而可以构建相机成像的几何模型。利用已经标定好的相机再拍摄待测物体时，根据待测物体的图像尺寸以及前述确定的对应关系，可以获得待测物体的三维空间尺寸。由此，保证相机的检测和测量的准确性，而且还可以对该相机的镜头畸变。预定视角可以为上述第一视角，亦可以为上述第二视角。
32.示例性地，参照图2，第一标定符号111在第二标定区域120上的正投影可以与第二标定符号121相互错开。其中，第一标定符号111在第二标定区域120上的正投影可以理解为投影线垂直于第二标定区域120所在的平面时，第一标定符号111在第二标定区域120上的投影。这样，相机在标定板100的正上方，以垂直于第二标定区域120所在的平面的视角或者使视角与第二标定区域120所在的平面具有较大的锐角夹角进行拍摄时，就可以拍摄到错
开设置的第一标定符号111和第二标定符号121，图像中图案之间的间隔更清晰，可以更好地标定相机在该平面内的参数，提高几何模型的精准度。预定视角与第二标定区域120所在的平面之间的夹角越小越容易导致图像的边缘出现畸变，由此可能会导致测量精度下降。或者，在另一实施方式中，第二标定符号121在第一标定区域110上的正投影可以与第一标定符号111错开设置。此处，第二标定符号121在第一标定区域110上的正投影为投影线垂直于第一标定区域110所在的平面时，第二标定符号121在第一标定区域110上的投影。与上文所述的标定过程的区别仅在于相机的拍摄方向以及进行标定的平面不同，并无实质性区别，此处不再赘述。
33.示例性地，参照图1，第一标定符号111与第二标定符号121可以不同。这样，第一标定符号111与第二标定符号121的差别更加明显，在标定过程中可以更好地被区分开。在拍摄的图像中，第一标定符号111和第二标定符号121之间的间距可以被更精准地识别，提升得到的相机成像的几何模型准确性。或者，在未示出的实施例中，第一标定符号和第二标定符号可以相同，同样可以根据对第一标定符号和第二标定符号的间距进行标定，得出相机成像的几何模型。
34.示例性地，参照图1，第一标定符号111可以呈圆形。这样，在拍摄的图像中，第一标定符号111的边缘为曲线。示例性地，第二标定符号121可以呈十字形。在拍摄的图像中，第二标定符号121的边缘为直线，使第一标定符号111和第二标定符号121在标定过程中可以更好地被区分开。并且，在拍摄的图片中，这样设置的第一标定符号111和第二标定符号121之间的间隔的形状较为规则，降低了标定过程的难度。在未示出的实施例中，第一标定符号和第二标定符号可以为棋盘格图案，或者其他任意规则或不规则的图案。
35.示例性地，参照图1和2，透光层130可以包括透光玻璃板。透光玻璃板的材质透光度更好，并且其透光度不会随使用时间的增加而降低，耐用性更佳，生产成本更低。或者，透光层还可以为透明玻璃钢、聚苯乙烯等任意具有透光性能的材质，此处不做过多限定。
36.示例性地，参照图2，第一标定区域110和第二标定区域120可以相互平行。这样，在拍摄的图像中，第一标定符号111和第二标定符号121均可以标定相机在同一个二维平面内的参数，以图中为例，该二维平面为水平平面。此时，根据第一标定符号111和第二标定符号121之间的间距可以标定相机在竖直方向上的参数。由于第一标定区域110和第二标定区域120平行，第一标定符号111和第二标定符号121之间的间距在竖直方向上的长度均相同，可以有效地提高标定效率。或者，在未示出的实施例中，第一标定区域和第二标定区域可以以特定角度及预定角度倾斜设置。
37.示例性地，第一标定区域110和第二标定区域120可以分别位于透光层130的两个相对的表面上。具体地，第一标定区域110可以设置在透光层130的上表面，第二标定区域120可以设置在透光层130的下表面。结构设置更简单，生产难度低。尤其是当透光层130为透光玻璃板时，第一标定区域110和第二标定区域120可以分别设置于透光玻璃板的上表面和下表面，生产难度低，更适用于量产。其中，透光玻璃板可以为一层玻璃板，也可以为多层叠加的玻璃板。
38.示例性地，参照图2，标定板100还可以包括不透光基层140，透光层130可以设置在不透光基层140上。这样，将标定板100放置于任何位置，不透光基层140都可以防止背景环境对标定板100的影响，使拍摄的图像中仅有不透光基层140以及位于不透光基层140上方
的第一标定符号111和第二标定符号121，保证标定效果。示例性地，不透光基层140可以为白色背景板。
39.示例性地，参照图2，透光层130可以包括叠加在一起的第一层131与第二层132。第一标定区域110可以设置于第一层131背离第二层132的表面上，第二标定区域120可以设置于第一层131与第二层132之间。不透光基层140可以设置于第二层132背离第一层131的表面上。这样，由上往下依次为第一标定区域110、第一层131、第二标定区域120、第二层132以及不透光基层140。结构设置更简单，生产难度低。或者，在另一实施例中，第一层131和第二层132可以为一体的，参照图3。透光层130可以为一个整体，第一标定区域110位于透光层的表面上，第二标定区域120位于透光层130的中部。或者，可以仅设置有第一层131，参照图4。第一标定区域110位于第一层131的上表面，第二标定区域120位于第一层131的下表面，第二标定符号121设置于不透光基层140上。需要说明的是，上述的第一层和第二层只是对其位置的限定，而不是对其结构的限定。第一层和第二层均可以由任意多层的透光材质所构成。
40.示例性地，参照图1，第一标定符号111可以为多个且呈矩阵式排布。这样，多个第一标定符号111之间边缘清晰且排布均匀，可使标定得出的相机成像的几何模型更准确，进而保证相机的拍摄以及测量精度。示例性地，第二标定符号121可以为多个且呈矩阵式排布。这样设置可以进一步保证相机的拍摄和测量的精度。多个第一标定符号111可以为尺寸相同的图案，也可以为不同尺寸的图案，如图2所示。多个第二标定符号121可以为尺寸相同的图案，也可以为尺寸不同的图案，只需要保证标定板100中每个图案的角点是已知并固定的即可。示例性地，经过对多个第一标定符号111和多个第二标定符号121的合理排布设置，在预定角度下，标定板100内的多个第一标定符号111和第二标定符号121可以相互错开且彼此间距相同。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“垂直”、“水平”和“顶”、“底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内”、“外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
42.为了便于描述，在这里可以使用区域相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述图中所示的一个或多个部件或特征与其他部件或特征的区域位置关系。应当理解的是，区域相对术语不但包含部件在图中所描述的方位，还包括使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件被整体倒置，则部件“在其他部件或特征上方”或“在其他部件或特征之上”的将包括部件“在其他部件或构造下方”或“在其他部件或构造之下”的情况。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。此外，这些部件或特征也可以其他不同角度来定位(例如旋转90度或其他角度)，本文意在包含所有这些情况。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组合。
44.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
45.本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。