CN104408729A - 标定板以及基于该标定板的热红外相机标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种标定板及利用该标定板的热红外相机标定方法。标定板包括一方形基板,所述基板上设有用于可见光机相机标定的棋盘格层,所述棋盘格层位于所述基板的前表面上,所述棋盘格层是由尺寸相同的黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层;其中,在每一黑方格的前表面安装有一用于热红外相机标定的温度可控的圆形加热片,所述圆形加热片连接至加热电路;所述圆形加热片的圆心与所述黑方格的中心重合,且所述圆形加热片位于每一所述黑方格的边界内。采用该标定板进行热红外相机标定时,标校方法简单准确,且该标定板制作方便,成本低,方便推广,可直接应用于气象、航空和测绘等红外成像仪器的标校领域。
Description
技术领域
本发明属于相机标定技术领域,具体涉及一种标定板以及基于该标定板的热红外相机标定方法。
背景技术
目前相机自标定技术和理论研究主要集中在可见光波段,由于热红外相机分辨率低,图像缺乏细节信息,采用现有的标定方法无法得到很好的标定精度,红外相机接收到的是目标物的热红外辐射,无法采用传统的标定板进行标定;而现有的红外相机标定靶主要采用圆形钢球和高精度三维姿态仪价格昂贵,而且标校时需要辅助热源,标校程序较复杂。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种结构简单、制作方便且成本低的用于热红外相机标定使用的标定板以及基于该标定板的热红外相机标定方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种标定板,包括一方形的基板,所述基板上设有用于可见光机相机标定的棋盘格层,所述棋盘格层位于所述基板的前表面上,所述棋盘格层是由尺寸相同的黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层;其中,在每一黑方格的前表面安装有一用于热红外相机标定的温度可控的圆形加热片,所述圆形加热片连接至加热电路;所述圆形加热片的圆心与所述黑方格的中心重合,且所述圆形加热片位于每一所述黑方格的边界内。
所述圆形加热片为陶瓷加热片。
所述加热电路连接可调电源。
本发明的目的还在于提供一种热红外相机标定方法,采用所述标定板进行,包括以下步骤:
加热所述圆形加热片后,用可见光相机及热红外相机分别拍摄多幅所述标定板不同方位下的可见光图像及红外图像;
根据该可见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定;
利用对所述可见光相机标定后参数得到所述可见光图像中每一所述圆形加热片的中心点坐标;
以所述红外图像中圆形加热片的中心点为标志点,将所述圆形加热片的中心点坐标作为所述红外相机标定的输入参数,对所述热红外相机进行标定。
所述根据该见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定时,采用opencv棋盘格标定方法,通过检测所述黑白方格相间处的角点对所述可见光相机的内方位元素进行标定而得到所述标定后参数。
较优的,加热所述圆形加热片时,应使该圆形加热片的温度保持在一预设恒温,再拍摄所述的可见光图像及红外图像。
采用张正友标定方法对所述热红外相机进行标定。
本发明提出的标定板由于仅是在基板上设有用于可见光机相机标定的棋盘格层,所述棋盘格层是由尺寸相同的黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层;在每一黑方格的前表面安装有一用于红外相机标定的圆形加热片作为热红外图像标志点,所述圆形加热片连接至加热电路,具有结构简单,制作方便成本低的特点,可同时适用于可见光和红外两个波段。
采用本发明提出的标定板不但可用于可见光相机标定,最主要的是还可用于热红外相机的标定,且标校方法简单,可直接应用于气象、航空和测绘等红外成像仪器的标校领域。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供标定板的结构示意图;
图2 所示为本发明实施例提供的热红外相机标定方法的流程图。
具体实施方式
下面,结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明,但本发明并不局限于所列的实施例。
请参见图1,该图1示出了本发明的标定板的结构,该标定板,包括一方形的基板100,所述基板上设有用于可见光机相机标定的棋盘格层101,所述棋盘格层位于所述基板的前表面上,所述棋盘格层是由尺寸相同的黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层;其中,在每一黑方格的前表面安装有一用于红外相机标定的圆形加热片102,所述圆形加热片的温度可控,连接至温度可控的加热电路;所述圆形加热片的圆心与所述黑方格的中心重合,且所述圆形加热片位于每一所述黑方格的边界内。
较优的,所述圆形加热片为陶瓷加热片。当然,所述的圆形加热片也可以采用其它可用的材质的加热片,并不限于陶瓷加热片,也可以采用金属加热片或其它非金属加热片制成,
较优的,所述加热电路连接可调电源,通过设有可调电源,方便对加热温度进行有效控制,保证加热到合适的温度后拍摄红外图像使用。
具体实现上的,所述标定板基板可以是采用一个500mm×500mm大小的方形电路基板,每一个圆形加热片的电阻值选型在0.5欧姆左右,配备1安培、30伏特的可调电源。
本发明的标定板由于在黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层的每一个黑方格的前表面安装有一用于红外相机标定的圆形加热片,不但可用于可见光相机的标定,也可以用于热红外相机的标定,由于其仅是在黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层的每一个黑方格的前表面安装有一用于红外相机标定的圆形加热片,结构简单,制作方便,成本低,创造性地解决了现有技术下,由于热红外相机分辨率低,图像缺乏细节信息,采用现有的标定方法无法得到很好的标定精度,红外相机接收到的是目标物的热红外辐射,无法采用传统的标定板进行标定;而现有的红外相机标定靶主要采用圆形钢球和高精度三维姿态仪价格昂贵,而且标校时需要辅助热源,标校程序较复杂的技术问题。
本发明的目的还在于提供一种热红外相机的标定方法,该方法首先采用标定板的棋盘格检测标志点对可见光相机进行标定,利用圆形检测技术检测到可见光图像中的(陶瓷)加热片中心点,利用已标定的可见光相机得到每个加热片中心点相对于原点的二维坐标,再通过红外相机拍摄标定板,以(陶瓷)加热片作为标志点,将(陶瓷)加热片中心坐标作为红外相机标定的输入参数,采用张正友标定方法对红外相机进行标定。
参见图2所示, 该热红外相机的标定方法,具体步骤如下:
S101:加热所述圆形加热片后,用可见光相机及红外相机分别拍摄多幅所述标定板不同方位下的可见光图像及红外图像;
所述的多幅所述标定板不同方位下的可见光图像及红外图像,可以是各拍摄20幅,或者其它数量,一般来讲拍摄20幅就可以了。
S102:根据该可见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定;
S103:利用对所述可见光相机标定后参数得到所述可见光图像中每一所述圆形加热片的中心点坐标;
S104:以所述红外图像中圆形加热片的中心点为标志点,将所述圆形加热片的中心点坐标作为所述红外相机标定的输入参数,对所述热红外相机进行标定。
具体实现上,步骤S101中,在加热所述圆形加热片时,应使该圆形加热片的温度保持在一预设恒温,待圆形加热片温度稳定后,然后再拍摄所述标定板的可见光图像及红外图像,如接通可调电源等待1分钟左右,使圆形加热片温度稳定后再进行图像的采集,这样可以更进一步的保证热红外相机标定的精度。
在步骤S102中,在根据该可见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定时,可以采用现有技术下的opencv棋盘格标定方法,通过检测所述黑白方格相间处的角点作为标志点,基于张正友自标定方法对所述可见光相机的内方位元素进行标定而得到所述标定后参数,即,对20幅的可见光图像采用opencv棋盘格标定方法,检测棋盘黑白相间处的角点进行标定,根据标定后的参数,再对可见光图像中的陶瓷加热片进行圆形检测得到每个陶瓷片中心相对坐标(即二维坐标),再对红外图像进行圆形检测得到每个陶瓷片的中心,根据张正友标校方法(或称之为张正友自标定方法)对红外相机进行内方位元素标定(或标校),从而得到红外相机的内方位元素,具体的标定过程方法均为公知的技术,本发明在此不再进行详细说明。
在步骤S104中,以所述红外图像中圆形加热片的中心点为标志点,将所述圆形加热片的中心点坐标作为红外相机标定的输入参数,对红外相机进行标定,采用现有技术下的张正友标定方法对热红外相机进行标定,即对热红外相机的内方位元素进行标定。
需要说明的是,由于红外图像分辨率较低,缺乏细节信息,如果采用传统的角点匹配方法,会造成很大匹配误差,因此,本发明创造性采用圆形目标通过寻找中心的方法有效地解决了匹配误差问题。
另外,由于红外相机接收到的是目标物的热红外辐射,无法采用传统的棋盘格标定板进行标定, 本发明通过控制经过(陶瓷)加热片的电流大小,对(陶瓷)加热片进行加热,使红外相机能够清晰的分辨目标物,又因为可见光对温度不敏感,因此加热后的(陶瓷)加热片不影响可见光图像。
由于(陶瓷)加热片安装过程会存在安装误差,理论上处于方板的中心,但实际安装中会存在误差,如果不考虑的话,会导致(陶瓷)加热片之间的相对位置不固定而影响标定精度,为此,本发明通过对已经做过标定的可见光相机对标定板进行一次性测量,得到每个(陶瓷)加热片中心的相对位置,再利用(陶瓷)加热片作为标志点,对红外相机进行标定,从而大大提高了热红外相现的标定精度。
从以上分析可看出,本发明在该标定板的基础上,基于张正友自标定方法,以圆形加热片作为热红外图像标志点对热红外相机进行标定,具有标定方法简单,方便施行的特点,且由于加热片温度可控,安装精度要求不高,因此该标定板具有制作简单,成本低方便使用的特点,且该标定板可同时能够对可见光和红外波段相机进行标定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种标定板,其特征在于,包括一方形的基板,所述基板上设有用于可见光机相机标定的棋盘格层,所述棋盘格层位于所述基板的前表面上,所述棋盘格层是由尺寸相同的黑白方格阵列形成的国际象棋棋盘图案层;其中,在每一黑方格的前表面安装有一用于热红外相机标定的温度可控的圆形加热片,所述圆形加热片连接至加热电路;所述圆形加热片的圆心与所述黑方格的中心重合,且所述圆形加热片位于每一所述黑方格的边界内。
2.根据权利要求1所述标定板,其特征在于,所述圆形加热片为陶瓷加热片。
3.根据权利要求1或2所述标定板,其特征在于,所述加热电路连接可调电源。
4.一种热红外相机标定方法,其特征在于,采用权利要求1-3任一项所述标定板进行,包括以下步骤:
加热所述圆形加热片后,用可见光相机及热红外相机分别拍摄多幅所述标定板不同方位下的可见光图像及红外图像;
根据该可见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定;
利用对所述可见光相机标定后参数得到所述可见光图像中每一所述圆形加热片的中心点坐标;
以所述红外图像中圆形加热片的中心点为标志点,将所述圆形加热片的中心点坐标作为所述热红外相机标定的输入参数,对所述热红外相机进行标定。
5.根据权利要求4所述热红外相机标定方法,其特征在于,所述根据该可见光图像中棋盘格层对所述可见光相机进行标定时,采用opencv棋盘格标定方法,通过检测所述黑白方格相间处的角点对所述可见光相机的内方位元素进行标定而得到所述标定后参数。
6.根据权利要求4所述热红外相机标定方法,其特征在于,加热所述圆形加热片时,应使该圆形加热片的温度保持在一预设恒温,再拍摄所述的可见光图像及红外图像。
7.根据权利要求4所述热红外相机标定方法,其特征在于,采用张正友标定方法对所述热红外相机进行标定。
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