一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法
【專利摘要】本發明屬于測控【技術領域】，具體涉及一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法，目的是解決現有技術中點位精度不高和標定板尺寸較小的問題。所述的標定板包括標定板基板（1）、標志點（2）和加強筋（3），標定板基板（1）為正方形金屬制薄板，在標定板基板（1）正面均勻設有標志點（2），形成標志點（2）陣列；在標定板基板背面安裝有加強筋（3）。所述的制作方法包括加工基準面、加工盲孔陣列、穩定處理、穩定后精加工、加工填充圓柱和腐蝕處理六個步驟。采用本制作方法制作的標定板對相機參數進行標定，與采用噴塑方法加工的標定板標定結果進行比較，重投影誤差前者結果為0.18pix，后者為0.58pix，標定精度提高3倍多。
【專利說明】一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于測控【技術領域】，具體涉及一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法。
【背景技術】
[0002]在機器視覺和攝影測量領域，完成測量任務的主要設備為相機，對其參數進行準確標定是完成測量任務的前提。基于平面標定板的相機標定模型具有便攜性好，標定流程簡單，可現場標定等優點，因此基于平面標定板的相機標定技術越來越受重視，應用也越來越廣。
[0003]目前，用于相機參數標定的標定板主要有以下幾種制作方法:紙質打印；玻璃鍍膜；塑料噴繪；液晶材料；陶瓷材料等。其中使用最廣泛的是打印的方式獲得，將打印出來的標定板圖案粘貼于表面平整的基板上，打印方式獲得的點位精度一般±0.1mm。玻璃鍍膜工藝制作的標定板在小尺寸范圍內精度較高，能得到微米量級，大尺寸范圍制作成本很高，而且由于玻璃表面為鏡面反射，會因周圍環境雜散反射影響標定板圖像質量，嚴重時無法提取標志點2。塑料噴繪制作方法簡單，精度較低，一般為±0.1mm，且同樣存在鏡面反射的缺點。使用液晶面板制作的標定板圖案可以靈活設置，具有較強的通用性，但精度較低，一般為±0.1mm。陶瓷材料可以制作較高精度的標定板，并且表面為漫反射具有較好的環境適應性，但僅限于小尺寸(一般為IOOmmX 100mm)，對于大尺寸制作成本很高，而且陶瓷屬脆性材料，使用不方便。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決現有技術中點位精度不高和標定板尺寸較小的問題，提出一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法。
[0005]本發明是這樣實現的:
[0006]一種用于相機參數標定的高精度標定板，包括標定板基板、標志點和加強筋，標定板基板為正方形金屬制薄板，在標定板基板正面均勻設有標志點，形成標志點陣列；在標定板基板背面安裝有加強筋。
[0007]如上所述的標定板基板由硬鋁制成。
[0008]如上所述的標志點陣列中，相鄰標志點幾何中心間距準確度在±0.02mm范圍內，標志點圓度ΦΟ-Olmm。
[0009]如上所述的加強筋的材料為金屬。
[0010]如上所述的加強筋的材料為硬鋁。
[0011]如上所述的加強筋共有四條，呈“米”字形。
[0012]如上所述的標定板外包絡尺寸500mm X 500mm，采用7X7點陣，標志點直徑20mm，間距68mm,標定半平面度0.0lmm,點位間距誤差小于±0.015mm,圓度誤差小于0.01mm。
[0013]根據如上所述的用于相機參數標定的高精度標定板的制作方法包括如下步驟:[0014]第一步:加工基準面；
[0015]在金屬基體上加工基準面，使基準面平面度不高于0.0lmm ;然后將基準面翻轉，以加工面為基準進行背面加工，加工出加強筋；
[0016]第二步:加工盲孔陣列；
[0017]將第一步得到的結構翻轉，以加強筋為基準加工盲孔陣列，盲孔孔距準確度在±0.02mm范圍內，盲孔圓度為ΦΟ.ΟΙι?πι;
[0018]第三步:穩定處理；
[0019]對第二步得到的結構進行時效處理，釋放機械加工應力；
[0020]弟四步:穩定后精加工；
[0021]對做過穩定處理的結構進行進一步加工得到平面度穩定的基準平面，平面度優于0.0lmm ；
[0022]第五步:加工填充圓柱；
[0023]在第四步得到的結構上加工填充圓柱，填充圓柱直徑公差大于盲孔直徑，圓柱上端面與基體基準面不重合度不大于0.01mm，且填充完成后填充物不高出基準平面；
[0024]第六步:腐蝕處理；
[0025]對第五步得到的結構進行酸化腐蝕處理。
[0026]如上所述的加工填充圓柱步驟中:填充圓柱直徑公差大于盲孔直徑，使填充圓柱與盲孔過盈配合過盈量不超過0.0lmm,圓柱顏色使用便于和基體區分的深色或黑色。
[0027]如上所述的腐蝕處理步驟，腐蝕深度不小于0.05mm。
[0028]本發明的有益效果是:
[0029]本發明采用上述六步步驟，制作了一塊高精度平面標定板，標定板外包絡尺寸500mmX500mm，采用7X7點陣，標志點2直徑20mm，間距68mm，經過實際測量標定半平面度0.0lmm,點位間距誤差小于±0.015mm,圓度誤差小于0.01mm。解決了現有技術中點位精度不高和標定板尺寸較小的問題。利用該方法制作的標定板對相機參數進行標定，與采用噴塑方法加工的標定板標定結果進行比較，重投影誤差前者結果為0.1Spix,后者為
0.58pix，標定精度提高3倍多。進行實際測量實驗，相機據目標2m遠，目標長度lm，前者測量誤差0.6mm，后者測量誤差2.1mm，測量精度提高3倍多。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明的一種用于相機參數標定的高精度標定板正面的結構示意圖；
[0031]圖2是本發明的一種用于相機參數標定的高精度標定板反面的結構示意圖；
[0032]圖3是本發明的一種用于相機參數標定的高精度標定板制作方法的流程圖；
[0033]圖中，L標志點，2.標定板基板，3.加強筋。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明的一種用于相機參數標定的高精度標定板及其制作方法進行介紹:
[0035]如圖1、2所示，一種用于相機參數標定的高精度標定板，包括標定板基板1、標志點2和加強筋3，標定板基板I為正方形金屬制薄板，以硬鋁為最佳。在標定板基板I正面均勻設有標志點2，形成標志點陣列，相鄰標志點2幾何中心間距根據實際需要選擇，相鄰標志點2幾何中心間距準確度在±0.02mm范圍內，標志點2圓度Φ 0.0lmm0在標定板基板背面安裝有加強筋3，加強筋3的材料為金屬，可以采用與標定板基板I相同或不同的材料；加強筋3的形狀根據實際需要選擇，在本實施例中，加強筋3共有四條，呈“米”字形。在本實施例中，標定板外包絡尺寸500mmX500mm，采用7X7點陣，標志點2直徑20mm，間距68mm，經過實際測量標定半平面度0.0lmm,點位間距誤差小于±0.015mm,圓度誤差小于0.01mm。
[0036]通過采用加強筋3，既減輕標定板重量，又不至發生變形。
[0037]如圖3所示，一種用于相機參數標定的高精度標定板制作方法，包括如下步驟:
[0038]第一步:加工基準面；
[0039]在金屬基板上采用現有技術加工基準面，使基準面平面度不高于0.0lmm ;然后將基準面翻轉，以加工面為基準進行背面加工，加工出加強筋3，上述金屬基板材料一般采用硬鋁，填充材料一般采用黑色硬化橡膠。
[0040]第二步:加工盲孔陣列；
[0041]將第一步得到的結構翻轉，以加強筋為基準采用現有技術加工盲孔陣列，相鄰盲孔幾何中心間距根據實際需要選擇，盲孔孔距準確度在±0.02mm范圍內，盲孔圓度為Φ 0.01mm。
[0042]第三步:穩定處理；
[0043]對第二步得到的結構進行時效處理，釋放機械加工應力。
[0044]弟四步:穩定后精加工；
[0045]對做過穩定處理的結構采用現有技術進行進一步加工得到平面度穩定的基準平面，平面度優于0.0lmm ；
[0046]第五步:加工填充圓柱；
[0047]在第四步得到的結構上采用現有技術加工填充圓柱，填充圓柱直徑公差大于盲孔直徑，使填充圓柱與盲孔過盈配合過盈量不超過0.0lmm,圓柱顏色使用便于和基板區分的深色或黑色，圓柱上端面與基板基準面不重合度不大于0.0lmm,且填充完成后填充物不高出基準平面。
[0048]第六步:腐蝕處理；
[0049]對第五步得到的結構進行酸化腐蝕處理，腐蝕深度不小于0.05mm,以消除加工過程中出現的鏡面反射效果的表面。
[0050]本發明采用上述六步步驟，制作了一塊高精度平面標定板，標定板外包絡尺寸500mmX500mm，采用7X7點陣，標志點2直徑20mm，間距68mm，經過實際測量標定半平面度0.0lmm,點位間距誤差小于±0.015mm,圓度誤差小于0.01mm。解決了現有技術中點位精度不高和標定板尺寸較小的問題。利用該方法制作的標定板對相機參數進行標定，與采用噴塑方法加工的標定板標定結果進行比較，重投影誤差前者結果為0.1Spix,后者為
0.58pix，標定精度提高3倍多。進行實際測量實驗，相機據目標2m遠，目標長度lm，前者測量誤差0.6mm，后者測量誤差2.1mm，測量精度提高3倍多。
【權利要求】
1.一種用于相機參數標定的高精度標定板，包括標定板基板(I)、標志點(2)和加強筋(3)，標定板基板(I)為正方形金屬制薄板，在標定板基板(I)正面均勻設有標志點(2)，形成標志點(2)陣列；在標定板基板背面安裝有加強筋(3)。
2.根據權利要求1所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的標定板基板(I)由硬鋁制成。
3.根據權利要求1所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的標志點(2 )陣列中，相鄰標志點(2 )幾何中心間距準確度在± 0.02mm范圍內，標志點(2 )圓度 Φ 0.0lmnin
4.根據權利要求1所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的加強筋(3)的材料為金屬。
5.根據權利要求4所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的加強筋(3)的材料為硬鋁。
6.根據權利要求4所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的加強筋(3)共有四條，呈“米”字形。
7.根據權利要求1所述的一種用于相機參數標定的高精度標定板，其特征在于:所述的標定板外包絡尺寸500mmX500mm，采用7X7點陣，標志點(2)直徑20mm，間距68mm，標定半平面度0.0lmm,點位間距誤差小于±0.015mm,圓度誤差小于0.01mm。
8.根據權利要求1-7任何一項所述的用于相機參數標定的高精度標定板的制作方法包括如下步驟: 第一步:加工基準面； 在金屬基體上加工基準面，使基準面平面度不高于0.0lmm ;然后將基準面翻轉，以加工面為基準進行背面加工，加工出加強筋(3)； 第二步:加工盲孔陣列； 將第一步得到的結構翻轉，以加強筋(3)為基準加工盲孔陣列，盲孔孔距準確度在±0.02mm范圍內，盲孔圓度為ΦΟ.ΟΙι?πι; 第三步:穩定處理； 對第二步得到的結構進行時效處理，釋放機械加工應力； 弟四步:穩定后精加工； 對做過穩定處理的結構進行進一步加工得到平面度穩定的基準平面，平面度優于0.0lmm ； 第五步:加工填充圓柱； 在第四步得到的結構上加工填充圓柱，填充圓柱直徑公差大于盲孔直徑，圓柱上端面與基體基準面不重合度不大于0.01mm，且填充完成后填充物不高出基準平面； 第六步:腐蝕處理； 對第五步得到的結構進行酸化腐蝕處理。
9.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于:所述的加工填充圓柱步驟中:填充圓柱直徑公差大于盲孔直徑，使填充圓柱與盲孔過盈配合過盈量不超過0.0lmm,圓柱顏色使用便于和基體區分的深色或黑色。
10.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于:所述的腐蝕處理步驟，腐蝕深度不小于 0.05mm。
【文檔編號】G01C25/00GK103697907SQ201210366757
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】宋金城, 梁雅軍, 劉柯, 孫增玉 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院