專利名稱：一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置及標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量用的標(biāo)定裝置，更特別地說(shuō)，是指一種利用三維冰形檢測(cè)儀上的多臺(tái)攝像機(jī)來(lái)采集標(biāo)定靶上特征點(diǎn)，最后通過(guò)圖像處理計(jì)算機(jī)使得標(biāo)定方法得以實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
飛機(jī)表面結(jié)冰探測(cè)技術(shù)，主要是在飛機(jī)表面易于結(jié)冰的位置安裝結(jié)冰探測(cè)器，以確定飛機(jī)在飛行中表面是否結(jié)冰以及結(jié)冰的厚度，并提供結(jié)冰信號(hào)，但不包括對(duì)結(jié)冰冰形的測(cè)量，然而，飛機(jī)部件表面結(jié)冰冰形對(duì)其氣動(dòng)、操穩(wěn)等特性有重要影響。飛機(jī)部件表面結(jié)冰冰形預(yù)測(cè)是飛機(jī)結(jié)冰研究的重要內(nèi)容。對(duì)于飛機(jī)部件表面的三維結(jié)冰目前往往采用數(shù)值模擬的辦法獲得，但數(shù)值模擬結(jié)果的正確與否必須與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，才能得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。對(duì)于地面結(jié)冰試驗(yàn)，采用三維冰形檢測(cè)儀采集冰形數(shù)據(jù)。由于結(jié)冰試驗(yàn)所處的環(huán)境溫度較低，對(duì)攝像機(jī)鏡頭會(huì)產(chǎn)生畸變影響，因此在常溫下標(biāo)定出的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)和其相對(duì)位置在低溫時(shí)會(huì)發(fā)生改變，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差。所以三維冰形檢測(cè)儀的最佳使用方式是在試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容
為了方便簡(jiǎn)易在試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，本發(fā)明提供了一種基于標(biāo)定板的標(biāo)定裝置和標(biāo)定方法，該標(biāo)定裝置能夠?qū)崿F(xiàn)三維冰形檢測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)快速標(biāo)定，通過(guò)一次性采集幾張圖像就可以完成對(duì)攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)及攝像機(jī)相對(duì)位置關(guān)系的標(biāo)定，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率(三維冰形測(cè)量?jī)x的標(biāo)定效率，為昂貴的結(jié)冰實(shí)驗(yàn)節(jié)省了時(shí)間)。采用本發(fā)明的機(jī)械裝置改變了以往手持自由靶標(biāo)的標(biāo)定方式，避免了由于手的抖動(dòng)帶來(lái)的標(biāo)定誤差，提高了標(biāo)定的精度。另外，該裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)三維冰形檢測(cè)儀的標(biāo)定，還可以作為被測(cè)物固定平臺(tái)， 實(shí)現(xiàn)了標(biāo)定與測(cè)量的一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省了裝置的制造材料和加工成本。再者，對(duì)于單臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，手持的方式完全可以滿足要求，但對(duì)于多臺(tái)攝像機(jī)相對(duì)位置關(guān)系的標(biāo)定，要求標(biāo)定靶標(biāo)必須是靜止的，因此，手持標(biāo)定靶標(biāo)的方式，是無(wú)法保證標(biāo)定靶標(biāo)靜止的。所以必須借助于固定標(biāo)定靶標(biāo)的裝置。本發(fā)明的一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置，所述三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)包括有圖像處理計(jì)算機(jī)、三維冰形檢測(cè)儀和標(biāo)定靶標(biāo)裝置，其特征在于該標(biāo)定靶標(biāo)裝置包括有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)(1)、三角架O)、運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件C3)和標(biāo)定板(IOA)；轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)(1)用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置在水平方向上的旋轉(zhuǎn)和垂直角度可調(diào)；三角架(2)用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置的高度調(diào)節(jié)和與三維冰形檢測(cè)儀之間的距離；運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件(3)包括有標(biāo)定板安裝架(31)、A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)、B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)、A 支撐架(3幻』支撐架(33)、橫梁(34)、A載物臺(tái)C^)、B載物臺(tái)(36)、角度調(diào)節(jié)件(37)、舵機(jī)(38)；標(biāo)定板安裝架(31)為U形結(jié)構(gòu)件，標(biāo)定板安裝架(31)用于安裝標(biāo)定板(IOA)；標(biāo)定板安裝架(31)的A連接邊梁(311)連接在A轉(zhuǎn)動(dòng)件(31 上；標(biāo)定板安裝架(31)的B 連接邊梁(31 連接在B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)上。A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)的連接板面與標(biāo)定板安裝架(31)的A連接邊梁(311)連接，A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)的連接軸與舵機(jī)(38)的舵盤連接。B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)的連接板(314A)與標(biāo)定板安裝架(31)的B連接邊梁(312)連接， B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)的連接軸(314B)連接在角度調(diào)節(jié)件(37)的基座上。A支撐架(32)的正板面(322)上設(shè)有A通孔(321)，該A通孔(321)用于A轉(zhuǎn)動(dòng)件(31A)的連接軸穿過(guò)且與舵機(jī)(38)的舵盤連接；A支撐架(3 的側(cè)板面(32 上設(shè)有B 通孔(3M)，該B通孔(324)與舵機(jī)安裝架(38A)上的通孔配合，并且螺釘實(shí)現(xiàn)將舵機(jī)安裝架(38A)安裝在A支撐架(32)上；A支撐架(32)的下端安裝在橫梁(34)的一端上，A支撐架(32)的上端安裝有A載物臺(tái)(35)。B支撐架(33)的正板面(332)上設(shè)有C通孔(331)，該C通孔(331)用于B轉(zhuǎn)動(dòng)件(31B)的連接軸穿過(guò)；B支撐架(3 的下端安裝在橫梁(34)的另一端上，B支撐架(33) 的上端安裝有B載物臺(tái)(36)。橫梁(34)安裝在底板(39)的溝槽(391)里。角度調(diào)節(jié)件(37)包括有基座(371)、旋鈕(37 和緊頂螺釘(373)，所述基座 (371)上設(shè)有D通孔(371A)和E通孔(371B)，D通孔(371A)的一端用于放置旋鈕(372)， D通孔(371A)的另一端用于B轉(zhuǎn)動(dòng)體(314)的連接軸(314B)穿過(guò)且連接在旋鈕(372)上； E通孔(371B)用于放置緊頂螺釘(373)。本發(fā)明標(biāo)定裝置的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本裝置調(diào)節(jié)標(biāo)定靶標(biāo)的位姿有手動(dòng)(角度調(diào)節(jié)件)和自動(dòng)(舵機(jī)驅(qū)動(dòng))兩種操縱方式，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的使用方式。(2)采用轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)與標(biāo)定板位姿調(diào)節(jié)架的組合設(shè)計(jì)，構(gòu)件少，拆裝方便，性能穩(wěn)定，制造成本低，利于普及推廣。C3)采用本發(fā)明的標(biāo)定裝置減少了機(jī)器視覺(jué)多目視覺(jué)標(biāo)定與測(cè)量的成本，提高了標(biāo)定與測(cè)量的速度，為研究人員或?qū)嶒?yàn)人員研究算法節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。(4)實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)的位姿調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單，可大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)或測(cè)量的時(shí)間，尤其對(duì)特定環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定與測(cè)量具有重要應(yīng)用價(jià)值。(5)在結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定中可以通過(guò)一次性圖像采集，完成攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)，多個(gè)攝像機(jī)相對(duì)位置以及結(jié)構(gòu)光平面的標(biāo)定。本發(fā)明標(biāo)定方法的優(yōu)點(diǎn)在于⑴圖像處理計(jì)算機(jī)中的圖像標(biāo)定方法以一次圖像信息采集進(jìn)行標(biāo)定，即可完成整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定，減少了圖像采集的次數(shù)和系統(tǒng)的標(biāo)定時(shí)間。( 轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)與標(biāo)定組件的組合，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)定靶標(biāo)在三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的位姿改變，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，既可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，又可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，減少了靶標(biāo)位姿調(diào)整所需的時(shí)間。 可以通過(guò)移動(dòng)三角架的位置調(diào)節(jié)靶標(biāo)與三維冰形檢測(cè)儀的距離且使靶標(biāo)總是位于多個(gè)攝像機(jī)的公共視野范圍內(nèi)。如果沒(méi)有一個(gè)用于安裝、固定、調(diào)節(jié)標(biāo)定靶標(biāo)的裝置，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下很難確保靶標(biāo)位于多臺(tái)攝像機(jī)的公共視野范圍內(nèi)，即難以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)相對(duì)位置的標(biāo)定。 (3)該標(biāo)定方法操作簡(jiǎn)易，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的非專業(yè)人員可以快速掌握，且標(biāo)定所使用的2D平面靶標(biāo)制作簡(jiǎn)便，用激光打印機(jī)在普通的打印紙上打印出等邊長(zhǎng)的黑白方格圖案，之后粘貼到平板上即可，靶標(biāo)制作成本低廉，不再需要制作高精度的3D靶標(biāo)。


圖1是本發(fā)明標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖IA是三維冰形檢測(cè)儀與標(biāo)定靶標(biāo)組件的相對(duì)位置圖。圖2是本發(fā)明帶有標(biāo)定板的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2A是本發(fā)明帶有被測(cè)物的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明安裝標(biāo)定板時(shí)的運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件的結(jié)構(gòu)圖。圖3A是本發(fā)明安裝被測(cè)物時(shí)的運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件的結(jié)構(gòu)圖。圖;3B是本發(fā)明安裝標(biāo)定板時(shí)的運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件的分解圖。圖3C是本發(fā)明角度調(diào)節(jié)件的分解圖。圖中 1.轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)2.三角架3.運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件31.
安裝架311. A連接邊梁312. B連接邊梁連接板314B.連接軸 32. A支撐架板面324. B通孔 33. B支撐架 35. A載物臺(tái) 36. B載物臺(tái)37.
371B. E 通孔 372.旋鈕373.
標(biāo)定板 314A. 323.側(cè)
313. A轉(zhuǎn)動(dòng)件 314. B轉(zhuǎn)動(dòng)件 321. A通孔322.正板面
331. C通孔332.正板面 34.橫梁
角度調(diào)節(jié)件 371.基座371A.D通孔
緊頂螺釘 38.舵機(jī)38A.舵機(jī)安裝
架39.底板391.溝槽10A.標(biāo)定板 10B.被測(cè)物
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。三維冰形檢測(cè)儀(其結(jié)構(gòu)參考申請(qǐng)?zhí)?01010159240. 8專利中公開的內(nèi)容)在使用之前先要對(duì)其攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，以確定被測(cè)物的形狀和距離與攝像機(jī)圖像之間的映射關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)圖像信息在圖像處理計(jì)算機(jī)中多個(gè)攝像機(jī)坐標(biāo)系下進(jìn)行轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)拼接，得到在一幅圖像中完整的三維冰形數(shù)字圖像，還要對(duì)多個(gè)攝像機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。參見圖1、圖IA所示，一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)包括有圖像處理計(jì)算機(jī)、三維冰形檢測(cè)儀和標(biāo)定靶標(biāo)組件。所述圖像計(jì)算機(jī)中運(yùn)行有圖像標(biāo)定方法，利用該圖像標(biāo)定方法對(duì)接收到的圖像信息進(jìn)行拼接，得到在一幅圖像中完整的三維冰形數(shù)字圖像。而借助的計(jì)算機(jī)硬件是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。最低配置為CPU 2GHz，內(nèi)存2GB，硬盤180GB;操作系統(tǒng)為windows 2000/2003/XP。所述三維冰形檢測(cè)儀在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，利用三維冰形檢測(cè)儀上的攝像機(jī)對(duì)標(biāo)定靶標(biāo)組件上的標(biāo)定板上的特征點(diǎn)進(jìn)行圖像獲取。參見圖2、圖2A所示，本發(fā)明的一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置，該裝置包括有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)1、三角架2、運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3和標(biāo)定板10A。(一)轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)1參見圖2、圖2A所示，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)1用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置在水平方向上的旋轉(zhuǎn)和垂直角度可調(diào)。轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)1選用濟(jì)南飛越機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的FY-SP1010 智能云臺(tái)。該云臺(tái)能夠在水平0 360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直角度士60°、士45°、士30°可選。(二)三角架 2參見圖2、圖2A所示，在本發(fā)明中，三角架2用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置的高度調(diào)節(jié)和與三維冰形檢測(cè)儀之間的距離。三角架2選用百諾精密工業(yè)(中山)有限公司生產(chǎn)的百諾 C-428三腳架。三角架的作用為支撐云臺(tái)，并改變標(biāo)定靶與三維冰形測(cè)量?jī)x之間的距離，使需要圖像采集的部分最大限度的位于攝像機(jī)的采集范圍之內(nèi)，避免發(fā)生遮擋造成視覺(jué)盲區(qū)。(三)運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3參見圖2、圖2A、圖3、圖3A、圖;3B所示，運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3包括有標(biāo)定板安裝架31、 A轉(zhuǎn)動(dòng)件313、B轉(zhuǎn)動(dòng)件314、A支撐架32、B支撐架33、橫梁34、A載物臺(tái)35、B載物臺(tái)36、 角度調(diào)節(jié)件37、舵機(jī)38。參見圖;3B所示，標(biāo)定板安裝架31為U形結(jié)構(gòu)件，標(biāo)定板安裝架31用于安裝標(biāo)定板IOA ；標(biāo)定板安裝架31的A連接邊梁311連接在A轉(zhuǎn)動(dòng)件313上；標(biāo)定板安裝架31的B 連接邊梁312連接在B轉(zhuǎn)動(dòng)件314上。參見圖:3B所示，A轉(zhuǎn)動(dòng)件313的連接板面與標(biāo)定板安裝架31的A連接邊梁311連接，A轉(zhuǎn)動(dòng)件313的連接軸與舵機(jī)38的舵盤連接。參見圖;3B所示，B轉(zhuǎn)動(dòng)件314的連接板314A與標(biāo)定板安裝架31的B連接邊梁312 連接，B轉(zhuǎn)動(dòng)件314的連接軸314B連接在角度調(diào)節(jié)件37的基座上。參見圖:3B所示，A支撐架32的正板面322上設(shè)有A通孔321，該A通孔321用于 A轉(zhuǎn)動(dòng)件3IA的連接軸穿過(guò)且與舵機(jī)38的舵盤連接；A支撐架32的側(cè)板面323上設(shè)有B通孔324，該B通孔3 與舵機(jī)安裝架38A上的通孔配合，并且螺釘實(shí)現(xiàn)將舵機(jī)安裝架38A安裝在A支撐架32上；A支撐架32的下端安裝在橫梁34的一端上，A支撐架32的上端安裝有A載物臺(tái)35。參見圖;3B所示，B支撐架33的正板面332上設(shè)有C通孔331，該C通孔331用于 B轉(zhuǎn)動(dòng)件31B的連接軸穿過(guò)；B支撐架33的下端安裝在橫梁34的另一端上，B支撐架33的上端安裝有B載物臺(tái)36。橫梁34安裝在底板39的溝槽391里。參見圖3C所示，角度調(diào)節(jié)件37包括有基座371、旋鈕372和緊頂螺釘373，所述基座371上設(shè)有D通孔371A和E通孔371B，D通孔371A的一端用于放置旋鈕372，D通孔 371A的另一端用于B轉(zhuǎn)動(dòng)體314的連接軸314B穿過(guò)且連接在旋鈕372上；E通孔371B用于放置緊頂螺釘373。舵機(jī)38選用北京博創(chuàng)科技有限公司的SolidMotion CDS5401舵機(jī)。在標(biāo)定時(shí)，將標(biāo)定板IOA安裝在運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3的標(biāo)定板安裝架31上時(shí)，標(biāo)定板安裝架31與A支撐架32之間存在有一定的夾角，該夾角既是安裝角 β (-45° ( β彡+45° )。在一定安裝角β范圍內(nèi)調(diào)節(jié)標(biāo)定板IOA相對(duì)與攝像機(jī)的位置， 有利于取得不同位置下標(biāo)定板IOA的靶面照片。通過(guò)運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3調(diào)節(jié)標(biāo)定板10Α，使標(biāo)定板IOA位于不同的位置，當(dāng)標(biāo)定完成后取下標(biāo)定板10Α。 在本發(fā)明中，將被測(cè)物IOB安裝在運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件3的A載物臺(tái)35和B載物臺(tái)36上時(shí)，標(biāo)定板安裝架31收縮回垂直方向，有利于在不出現(xiàn)視覺(jué)盲區(qū)的條件下對(duì)被測(cè)物IOB的上下兩個(gè)表面進(jìn)行圖像采集。(四)標(biāo)定板IOA參見圖2、圖2Α所示，在本發(fā)明中，標(biāo)定板IOA為不透明的平板，材料可為木質(zhì)，塑料，或金屬，平板表面粘貼有黑白相間的方格圖案紙，每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)是已知的，一般取 30mm或15mm等。方格的頂點(diǎn)即為標(biāo)定點(diǎn)，其局部世界坐標(biāo)是已知的。為了確定二維圖像信息與三維場(chǎng)景之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要對(duì)攝像機(jī)采集的圖像在圖像處理計(jì)算機(jī)中進(jìn)行標(biāo)定；第一步，建立標(biāo)靶平面與圖像平面之間的映射矩陣關(guān)系；第二步，求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣；第三步，求解攝像機(jī)外參數(shù)矩陣；第四步，求解兩個(gè)攝像機(jī)之間的位置關(guān)系。在本發(fā)明中，對(duì)攝像機(jī)標(biāo)定采用了標(biāo)靶平面與其圖像平面之間的映射矩陣方式。靶標(biāo)平面上的三維點(diǎn)記為任意一網(wǎng)格點(diǎn)(或稱特征點(diǎn))M= [xw，yw，zw]T，其圖像平
面上的二維點(diǎn)記為m= [u, V]T，相應(yīng)的齊次坐標(biāo)為i 二與m 二 |M,V,lf。
攝像機(jī)基于針孔成像模型，空間點(diǎn)M與圖像點(diǎn)m之間的攝影關(guān)系為^/ = A[R t]M， 其中，S為一任意的非零尺度因子，旋轉(zhuǎn)矩陣R與平移向量t稱為攝像機(jī)外部參數(shù)矩陣，
A稱為攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)矩陣，且W =
ay分別是u軸和ν軸的尺度因子，Y是u軸和ν軸不垂直因子。不失一般性，可以假設(shè)靶標(biāo)平面位于世界坐標(biāo)系平面上，即Zw = 0。記旋轉(zhuǎn)矩陣R的第i列記為則有
權(quán)利要求
1.一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置，所述三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)包括有圖像處理計(jì)算機(jī)、三維冰形檢測(cè)儀和標(biāo)定靶標(biāo)裝置，其特征在于該標(biāo)定靶標(biāo)裝置包括有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)(1)、三角架(2)、運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件(3)和標(biāo)定板(IOA)；轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)(1)用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置在水平方向上的旋轉(zhuǎn)和垂直角度可調(diào)； 三角架( 用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)定靶標(biāo)裝置的高度調(diào)節(jié)和與三維冰形檢測(cè)儀之間的距離； 運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件C3)包括有標(biāo)定板安裝架(31)、A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)、B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)、A支撐架(32)、B支撐架(33)、橫梁(34)、A載物臺(tái)(35)、B載物臺(tái)(36)、角度調(diào)節(jié)件(37)、舵機(jī) (38)；標(biāo)定板安裝架(31)為U形結(jié)構(gòu)件，標(biāo)定板安裝架(31)用于安裝標(biāo)定板(IOA)；標(biāo)定板安裝架(31)的A連接邊梁(311)連接在A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)上；標(biāo)定板安裝架(31)的B連接邊梁(312)連接在B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)上。A轉(zhuǎn)動(dòng)件(313)的連接板面與標(biāo)定板安裝架(31)的A連接邊梁(311)連接，A轉(zhuǎn)動(dòng)件 (313)的連接軸與舵機(jī)(38)的舵盤連接。B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)的連接板(314A)與標(biāo)定板安裝架(31)的B連接邊梁(312)連接，B轉(zhuǎn)動(dòng)件(314)的連接軸(314B)連接在角度調(diào)節(jié)件(37)的基座上。A支撐架(32)的正板面(322)上設(shè)有A通孔(321)，該A通孔(321)用于A轉(zhuǎn)動(dòng)件 (31A)的連接軸穿過(guò)且與舵機(jī)(38)的舵盤連接；A支撐架(3 的側(cè)板面(32 上設(shè)有B通孔(3M)，該B通孔(324)與舵機(jī)安裝架(38A)上的通孔配合，并且螺釘實(shí)現(xiàn)將舵機(jī)安裝架 (38A)安裝在A支撐架(32)上；A支撐架(32)的下端安裝在橫梁(34)的一端上，A支撐架 (32)的上端安裝有A載物臺(tái)(35)。B支撐架(33)的正板面(332)上設(shè)有C通孔(331)，該C通孔(331)用于B轉(zhuǎn)動(dòng)件 (31B)的連接軸穿過(guò)；B支撐架(33)的下端安裝在橫梁(34)的另一端上，B支撐架(33)的上端安裝有B載物臺(tái)(36)。橫梁(34)安裝在底板(39)的溝槽(391)里。角度調(diào)節(jié)件(37)包括有基座(371)、旋鈕(37 和緊頂螺釘(373)，所述基座(371) 上設(shè)有D通孔(371A)和E通孔(371B)，D通孔(371A)的一端用于放置旋鈕(372)，D通孔 (371A)的另一端用于B轉(zhuǎn)動(dòng)體(314)的連接軸(314B)穿過(guò)且連接在旋鈕(372)上；E通孔 (371B)用于放置緊頂螺釘(373)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置，其特征在于在標(biāo)定時(shí)，將標(biāo)定板(IOA)安裝在運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件(3)的標(biāo)定板安裝架(31)上時(shí)，標(biāo)定板安裝架 (31)與A支撐架(32)之間存在有一安裝角-45° ( β ^+45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置，其特征在于標(biāo)定板 (IOA)為不透明的平板。
4.一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定方法，其特征在于為了確定二維圖像信息與三維場(chǎng)景之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用如下的標(biāo)定方法；第一步，建立標(biāo)靶平面與圖像平面之間的映射矩陣關(guān)系；靶標(biāo)平面上的特征點(diǎn)的三維位置記為M= [xw, yw, zw]T，其圖像平面上的二維點(diǎn)記為m =[U，V]T，相應(yīng)的齊次坐標(biāo)為TQr = Ixw,;^,Zw,If與m = ν,If。攝像機(jī)基于針孔成像模型，空間點(diǎn)M與圖像點(diǎn)m之間的攝影關(guān)系為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定方法，其特征在于如果對(duì)靶標(biāo)平面拍攝η幅圖像，將η個(gè)這樣的方程組疊起來(lái)，可得(2nX6)b ；如果η > 3，一般地，b可以在相差一個(gè)尺度因子的意義下唯一確定。如果η = 2，可以加上一個(gè)附加約束、=0，即 B12 = 0。因此可用
Xb = 0作為QnX6)b的最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維冰形數(shù)字圖像系統(tǒng)的標(biāo)定靶裝置及標(biāo)定方法，該標(biāo)定靶裝置包括有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、三角架、運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件和標(biāo)定板，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)安裝在三角架上，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)上安裝有運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件，運(yùn)動(dòng)標(biāo)定組件上安裝有標(biāo)定板。該標(biāo)定裝置能夠?qū)崿F(xiàn)三維冰形檢測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)快速標(biāo)定，通過(guò)一次性采集幾張圖像就可以完成對(duì)攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)及攝像機(jī)相對(duì)位置關(guān)系的標(biāo)定，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。采用本發(fā)明的機(jī)械裝置改變了以往手持自由靶標(biāo)的標(biāo)定方式，避免了由于手的抖動(dòng)帶來(lái)的標(biāo)定誤差，提高了標(biāo)定的精度。另外，該裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)三維冰形檢測(cè)儀的標(biāo)定，還可以作為被測(cè)物固定平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)定與測(cè)量的一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省了裝置的制造材料和加工成本。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102322816SQ20111015710
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者劉朝陽(yáng), 常士楠, 管章杰, 趙媛媛, 陳杜, 黎明中 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)