专利名称：光栅投影式三维照相系统的标定板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光栅投影式三维照相系统及三维照片数据 采集所用的标定板。
技术背景已有的光栅投影式三维照相系统所使用的标定板，有基板， 基板面设置有排列分布的标点。这些标定板及标定方法做不到对相机和光 平面同时标定，目前国内的三维摄像技术的研制，对相机和光平面的标定 一直采用不同的标定板进行标定。
发明内容
本发明就是解决已有技术标定板存在的问题，提供一种对相机和光平 面同时标定的光栅^:影式三维照相系统的标定板。
为了解决上述问题，本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板， 有基板，其特征在于基板表面为白色漫反射表面层，基板表面的中心处 为黑色实心圆；以黑色实心圆圓心0为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴； 平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺。为了更精确 光平面，精密铟钢标尺的刻度面与标定板表面重合。两个相同的精密铟钢 标尺以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻 度线。这样本实用新型的标定板作为光栅投影平面的标定原理中的已知平 面E。标定板位于测量坐标系原点0时，微调相机的位置和状态，使相机 主光轴与标定板相交于0点。若一次调节达不到要求，则需进行多次调节， 直至符合要求。判断相机主光轴与标定板是否相交于原点0的方法为拍 摄一幅标定板处于原点0时的图像；将该图像输入到计算机中，检测黑色 实心圆所成之像(黑色实心圆所成的像为椭圆)的圆心位置；如果该圆心 位置同整个图像的中心位置误差不超过5个像素(假设相机主光轴同CCD 成像平面相交于图像的中心)，则认为相机主光轴与标定板相交于原点0。 4吏用本设计的标定板，不仅能顺利标定光栅格栅的实际尺寸，而且同时可
以进行数码照相机的标定。标尺是对光平面进行标定，黑色实心圆的圆点 是对相机进行标定，将数码相机标定板和投影仪标定板刻制在了同一张标 定板上，可以对光栅投影仪参数和数码相机参数是同时进行标定的。实践 结果表明，同时标定大大提高了三维照相系统的系统精度，这是本实用新 型的标定板突出优点，是其它标定板及标定方法做不到的。
附图表示了本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板 结构示意图，其中图1改进的防反放置模具整体结构剖视图。下面结合附 图的实例进一步说明。
具体实施方式
如附图表示的本实用新型光栅投影式三维照相系统的标定板，这种本 实用新型的标定板，为基板3表面为白色漫反射表面4，其宽度和高度均 为6 0 Omm;中心处制估夂一直径为15mm的黑色实心圆1;以黑色实心圆圆心 0为原点刻制X、 Y坐标轴；平行于X轴对称镶嵌两个相同的精密铟钢标尺 2 (标尺的刻度面与标定板表面重合)，两标尺外沿间距为400mm;标尺量 程为± 280鹏，标尺的最小刻度为0. 2mm;两标尺均关于Y轴对称，即Y 轴通过上下两标尺的零刻度线。本实用新型的标定板为了实现光栅投影仪
的标定，如附图所示的标定板，作为光栅投影平面的标定中的已知平面i:。
本实用新型的标定板与数码相机和光栅投影仪三者相对。建立测量坐标系 OXYZ,其中Z轴垂直于标定板平面。调整时，首先将两轴精密数控平台的 工作台面调整到水平位置(数控平台的运动由一台PC机控制)；其次将投 影仪标定板垂直于数控平台的纵轴，竖直安装在两轴精密数控平台的工作 台面上，标定板上的Y轴竖直向上；再其次将三脚架平稳地放在标定板正 面适当距离处(三脚架要求有足够的强度和抗震性，以减小整个系统的标 定误差)，把投影仪水平固定在三脚架上，将数码相机水平安装在投影仪的 一侧。当数控平台位于纵轴运动范围的中点时，调整三脚架到标定板的距 离，使光栅投影仪的镜头,2主点到投影仪标定板表面的距离约为
l500mm— — 3000 mm。在保持三脚架和数控平台间的距离不变的前提下，调 节光栅投影仪、数码相机两者的镜头焦距，使投影在标定板上的光栅和成 像在数码相机里的光栅均处于最清晰的状态；然后，控制数控平台运动， 使投影仪标定板从原点0出发沿其纵轴(Z轴)分别向前、向后移动50mm。 在该移动范围内的若干位置处，仔细检验光栅投影仪投影在标定板上所形 成的光栅的质量，以及这些光栅在数码相机上的成像质量；如果不能满足 三维照相系统软件的要求，则需微调相应的镜头焦距，直至符合要求，才 能进行下一步工作。
打开光栅投影仪电源，调节三脚架相关手柄，使光栅投影仪主光轴和 投影仪标定板垂直，且保证投影胶片中央基准明条紋的中心线对准标定板 上、下标尺的零刻度线(对准时要求误差不超过O. 5隱)；投影所形成光栅 的上、下有效区域关于X坐标轴基本对称。 .
当标定板位于测量坐标系原点0时，微调相机的位置和状态，使相机 主光轴与标定板相交于0点。若一次调节达不到误差的要求，则需进行多 次调节，直至符合要求。判断相机主光轴与标定板是否相交于原点0的方 法为拍摄一幅标定板处于原点0时的图像；将该图像输入到计算机中， 在本文开发的三维照相系统软件上，检测黑色实心圓所成之像(黑色实心 圆所成的像为椭圓)的圆心位置；如果该圆心位置同整个图像的中心位置 误差不超过5个像素(假设相机主光轴同CCD成像平面相交于图像的中心)， 则认为相机主光轴与标定板相交于原点0。
当光栅投影仪、数码相机和投影仪标定板调整完毕，将光栅投影仪、 数码相机以及投影仪标定板压紧固定，确保光栅投影仪与数码相机之间、 标定板与数控工作台之间的相对位置不再改变；特别需要指出的是，光栅 投影仪和数码相机的焦距也要固定下来，否则可能导致标定失败。标定完 成后，光栅投影仪与数码相机之间的相对位置必须保持标定时的状态，光 栅投影仪和数码相机的焦距也不能有任何变化，否则必须重新进行标定。
权利要求1、一种光栅投影式三维照相系统的标定板，有基板，其特征在于基板表面为白色漫反射表面层，基板表面的中心处为黑色实心圆；以黑色实心圆圆心为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴；平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺。
2、 如权利要求1所说的，其特征在于精密铟钢标尺的刻度面与标定 才反表面重合。
3、 、如权利要求1或2所说的，其特征在于两个相同的精密铟钢标尺 以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻度线。
专利摘要光栅投影式三维照相系统的标定板，有基板3，基板表面为白色漫反射表面层4，基板表面的中心处为黑色实心圆1；以黑色实心圆圆心0为原点刻制有X坐标轴和Y坐标轴；平行于X坐标轴的对称位置镶嵌有两个相同的精密铟钢标尺2。精密铟钢标尺的刻度面最好与标定板表面重合。两个相同的精密铟钢标尺以Y坐标轴为对称轴分布设置，即Y坐标轴通过精密铟钢标尺的零刻度线。这样的标定板作为光栅投影平面的标定已知平面∑，能顺利标定光栅格栅的实际尺寸，同时进行数码照相机的标定。
文档编号H04N17/00GK201191902SQ200820012168
公开日2009年2月4日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者甄恒洲 申请人:大连大学