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CN115375681A - 一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法 - Google Patents

一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法 Download PDF

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CN115375681A
CN115375681A CN202211299501.5A CN202211299501A CN115375681A CN 115375681 A CN115375681 A CN 115375681A CN 202211299501 A CN202211299501 A CN 202211299501A CN 115375681 A CN115375681 A CN 115375681A
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Changzhou Mingseal Robotic Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，包括以下步骤：第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；第2步骤、计算相机的像素当量；第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；第4步骤、将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标；第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。该方法不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量。

Description

一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法
技术领域
本发明涉及机器视觉的技术领域，尤其是一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法。
背景技术
在制造行业中，需要对工件进行测量，用于检测加工工艺是否满足要求，视觉成像的方法已经被广泛应用于工件测量领域。但是针对于大尺寸的工件，需要定制对应尺寸的光源，以及相应的大靶面相机与镜头，一方面造价成本太高，另一方面尺寸太大不便于机械结构的设计与安装；具体地，在对常规大尺寸工件进行测量时，为保证测量精度，需要相对应的大尺寸远心镜头，光源与大分辨率相机，硬件成本较高；同时尺寸大、重量重，会占用较大的设备安装空间，影响设备的整体空间设计。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量。
根据本发明实施例的基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，包括以下步骤：
第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；
第2步骤、计算相机的像素当量；
第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；
第4步骤、分别在不同拍照位置拍照，得到多张图像，将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；
第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标，具体计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在待测目标中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、最后，将求积后的数值再加上待测目标中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和；
第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。
本发明的有益效果是，有效克服常规大尺寸工件测量用设备硬件成本高、占用空间大的缺陷，本发明使用小视野的视觉系统完成大尺寸目标测量，不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量，可以有效降低成本，节省空间。
根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，标定板的总尺寸大于待测量工件的尺寸。
根据本发明一个实施例，在选型小视野的成像视觉硬件时，需要保证在相机成像中最少包含四个二维码信息。
根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，每个二维码方框与相邻二维码方框的实际物理加工距离均相等。
根据本发明一个实施例，在所述第1步骤中，每个二维码的解析信息为以左上角二维码为原点的物理坐标。
根据本发明一个实施例，所述第4步骤，具体包括以下步骤：
第4.1步骤、对相机进行像素当量的标定，得到图像的像素尺寸，并且利用测量仪器测量出标定板的实际物理距离，相机对标定板拍照成像，对图像中的任意一个二维码方框进行拟合，得到对应二维码方框长度方向上的像素间距和宽度方向上的像素间距；
第4.2步骤、分别在两个拍照位置处拍摄标定板，得到两张标定板局部图片，每张标定板局部图片中均包含有若干二维码，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到每个二维码的像素中心坐标，同时解析出该二维码的实际物理坐标信息。
根据本发明一个实施例，在所述第4.2步骤中，具体步骤如下：
第4.2.1步骤、设定在位置A和位置B这两个拍照位置处拍摄标定板，在位置A处拍摄标定板对应得到第一张标定板局部图片，在位置B处拍摄标定板对应得到第二张标定板局部图片，第一张标定板局部图片中包含有若干二维码，第二张标定板局部图片中包含有若干二维码；
第4.2.2步骤、通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第一张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；同时，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第二张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；
第4.2.3步骤、计算在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值、在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值、在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值以及在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值；
第4.2.4步骤、对位置A成像的n个二维码和位置B成像的n个二维码内容进行解析，其中n是大于等于4的正整数，得到位置A处二维码的解析物理坐标信息和位置B处二维码的解析物理坐标信息；
第4.2.5步骤、计算位置A的X方向物理坐标平均值、位置A的Y方向物理坐标平均值、位置B的X方向物理坐标平均值以及位置B的Y方向物理坐标平均值。
根据本发明一个实施例，在所述第5步骤中，计算位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标和位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标。
根据本发明一个实施例，位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在A位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
根据本发明一个实施例，位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在B位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的流程图；
图2是具有二维码信息的专用标定板示意图；
图3是大尺寸工件的整体结构示意图；
图4是与图3相对应的专用标定板的结构示意图；
图5是大尺寸工件上位置A处待测目标对应拍摄得到的标定板成像；
图6是大尺寸工件上位置B处待测目标对应拍摄得到的标定板成像；
图7是大尺寸工件上位置A处待测目标对应拍摄得到的待测目标成像；
图8是大尺寸工件上位置B处待测目标对应拍摄得到的待测目标成像。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面参考附图具体描述本发明实施例的基于图像拼接的大尺寸目标测量方法。
见图1，本发明的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，包括以下步骤：
第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析，见图2。
其中，在第1步骤中，标定板的总尺寸大于待测量工件的尺寸。具体地，当需要测量的工件尺寸为
Figure 643353DEST_PATH_IMAGE001
，则标定板的总尺寸要略大于该尺寸
Figure 170280DEST_PATH_IMAGE001
。
在选型小视野的成像视觉硬件时，需要保证在相机成像中最少包含四个二维码信息，用于提高检测精度。
每个二维码方框与相邻二维码方框的实际物理加工距离均相等，且每个二维码的解析信息为以左上角二维码为原点的物理坐标。具体地，设每个二维码方框中心与相邻二维码方框中心的实际物理加工距离为L，以左上角的二维码方框作为原点建立标定板物理坐标系，则将二维码的信息依次进行设计：左上角二维码解析信息为物理坐标（0，0），从左至右二维码信息的x坐标依次增加L，从上至下二维码信息的y坐标依次增加L。
第2步骤、计算相机的像素当量。
第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置。
见图3和图4，当需要测量如图3工件中位置A处的圆形到位置B处的矩形的中心距离，需要分别对应位置A与位置B对标定板进行拍照，拍摄标定板得到如图5和图6所示的对应成像。
第4步骤、分别在不同拍照位置拍照，得到多张图像，将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下。
第4步骤，具体包括以下步骤：
第4.1步骤、对相机进行像素当量
Figure 950017DEST_PATH_IMAGE002
的标定，得到图像的像素尺寸
Figure 814068DEST_PATH_IMAGE003
，其中，
Figure 628440DEST_PATH_IMAGE004
表示相机像素当量标定所得图像宽度方向上的像素尺寸，
Figure 247640DEST_PATH_IMAGE005
表示相机像素当量标定所得图像长度方向上的像素尺寸，并且利用测量仪器测量出标定板的实际物理距离，相机对标定板拍照成像，对图像中的任意一个二维码方框进行拟合，得到对应二维码方框长度方向上的像素间距和宽度方向上的像素间距
Figure 514674DEST_PATH_IMAGE006
。具体地，对相机进行X方向像素当量
Figure 57782DEST_PATH_IMAGE007
与Y方向像素当量
Figure 726660DEST_PATH_IMAGE008
的标定：对标定板图像中的任意一矩形块进行拟合，得到对应矩形块长度方向上的像素间距
Figure 454445DEST_PATH_IMAGE009
和宽度方向上的像素间距
Figure 5512DEST_PATH_IMAGE010
。
结合标定板设计的实际物理加工距离，X方向像素当量的计算公式如下：
Figure 742524DEST_PATH_IMAGE011
（1）
其中，公式（1）中的各个符号所表示的含义具体如下所示：
Figure 610117DEST_PATH_IMAGE012
表示X方向像素当量；
L表示实际物理加工距离；
Figure 39961DEST_PATH_IMAGE013
表示宽度方向上的像素间距。
结合标定板设计的实际物理加工距离L，Y方向像素当量的计算公式如下：
Figure 16007DEST_PATH_IMAGE014
（2）
其中，公式（2）中的各个符号所表示的含义具体如下所示：
Figure 291131DEST_PATH_IMAGE015
表示Y方向像素当量；
L表示实际物理加工距离；
Figure 528077DEST_PATH_IMAGE016
表示长度方向上的像素间距。
第4.2步骤、分别在位置A和位置B这两个拍照位置处拍摄标定板，得到两张标定板局部图片，每张标定板局部图片中均包含有若干二维码，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到每个二维码的像素中心坐标，同时解析出该二维码的实际物理坐标信息。
在第4.2步骤中，具体步骤如下：
第4.2.1步骤、设定在位置A和位置B这两个拍照位置处拍摄标定板，在位置A处拍摄标定板对应得到第一张标定板局部图片，在位置B处拍摄标定板对应得到第二张标定板局部图片，第一张标定板局部图片中包含有若干二维码，第二张标定板局部图片中包含有若干二维码；
第4.2.2步骤、通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第一张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；同时，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第二张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；
第4.2.3步骤、计算在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值、在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值、在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值以及在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值；
第4.2.4步骤、对位置A成像的n个二维码和位置B成像的n个二维码内容进行解析，其中n是大于等于4的正整数，得到位置A处二维码的解析物理坐标信息和位置B处二维码的解析物理坐标信息；
第4.2.5步骤、计算位置A的X方向物理坐标平均值、位置A的Y方向物理坐标平均值、位置B的X方向物理坐标平均值以及位置B的Y方向物理坐标平均值。
位置A得到的四个二维码像素中心坐标和位置B得到的四个二维码像素中心坐标，具体如下表1所示：
表1：
Figure 410714DEST_PATH_IMAGE017
其中，表格1中各个符号所表示的含义如下所示：
Figure 139635DEST_PATH_IMAGE018
表示在A位置拍照图像中第1个二维码X像素中心坐标；
Figure 687291DEST_PATH_IMAGE019
表示在A位置拍照图像中第1个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 185269DEST_PATH_IMAGE020
表示在B位置拍照图像中第1个二维码X像素中心坐标；
Figure 815970DEST_PATH_IMAGE021
表示在B位置拍照图像中第1个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 766609DEST_PATH_IMAGE022
表示在A位置拍照图像中第2个二维码X像素中心坐标；
Figure 117956DEST_PATH_IMAGE023
表示在A位置拍照图像中第2个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 470440DEST_PATH_IMAGE024
表示在B位置拍照图像中第2个二维码X像素中心坐标；
Figure 954599DEST_PATH_IMAGE025
表示在B位置拍照图像中第2个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 251588DEST_PATH_IMAGE026
表示在A位置拍照图像中第3个二维码X像素中心坐标；
Figure 672205DEST_PATH_IMAGE027
表示在A位置拍照图像中第3个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 613616DEST_PATH_IMAGE028
表示在B位置拍照图像中第3个二维码X像素中心坐标；
Figure 727065DEST_PATH_IMAGE029
表示在B位置拍照图像中第3个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 199766DEST_PATH_IMAGE030
表示在A位置拍照图像中第4个二维码X像素中心坐标；
Figure 424074DEST_PATH_IMAGE031
表示在A位置拍照图像中第4个二维码的Y像素中心坐标；
Figure 79046DEST_PATH_IMAGE032
表示在B位置拍照图像中第4个二维码X像素中心坐标；
Figure 97818DEST_PATH_IMAGE033
表示在B位置拍照图像中第4个二维码的Y像素中心坐标；
分别计算在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值
Figure 510345DEST_PATH_IMAGE034
、在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值
Figure 882551DEST_PATH_IMAGE035
、在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值
Figure 64134DEST_PATH_IMAGE036
以及在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值
Figure 50545DEST_PATH_IMAGE037
。
在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值
Figure 950368DEST_PATH_IMAGE038
的计算公式如下：
Figure 250899DEST_PATH_IMAGE039
（3）
在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值
Figure 552567DEST_PATH_IMAGE040
的计算公式如下：
Figure 257349DEST_PATH_IMAGE041
（4）
在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值
Figure 644468DEST_PATH_IMAGE042
的计算公式如下：
Figure 811007DEST_PATH_IMAGE043
（5）
在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值
Figure 170444DEST_PATH_IMAGE044
的计算公式如下：
Figure 967499DEST_PATH_IMAGE045
（6）
同时对上述位置A成像的四个二维码和位置B成像的四个二维码内容进行解析。
位置A处二维码的四个解析物理坐标信息和位置B处二维码的四个解析物理坐标信息，如下表2所示：
表2：
Figure 186122DEST_PATH_IMAGE046
其中，表格2中各个符号所表示的含义如下所示：
Figure 359614DEST_PATH_IMAGE047
表示在A位置拍照图像中第1个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 839137DEST_PATH_IMAGE048
表示在A位置拍照图像中第1个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 807093DEST_PATH_IMAGE049
表示在B位置拍照图像中第1个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 699963DEST_PATH_IMAGE050
表示在B位置拍照图像中第1个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 411567DEST_PATH_IMAGE051
表示在A位置拍照图像中第2个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 620963DEST_PATH_IMAGE052
表示在A位置拍照图像中第2个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 494241DEST_PATH_IMAGE053
表示在B位置拍照图像中第2个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 77669DEST_PATH_IMAGE054
表示在B位置拍照图像中第2个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 124122DEST_PATH_IMAGE055
表示在A位置拍照图像中第3个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 109396DEST_PATH_IMAGE056
表示在A位置拍照图像中第3个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 763362DEST_PATH_IMAGE057
表示在B位置拍照图像中第3个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 834086DEST_PATH_IMAGE058
表示在B位置拍照图像中第3个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 621914DEST_PATH_IMAGE059
表示在A位置拍照图像中第4个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 461694DEST_PATH_IMAGE060
表示在A位置拍照图像中第4个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
Figure 535829DEST_PATH_IMAGE061
表示在B位置拍照图像中第4个二维码解析得到的在标定板坐标系下的X物理坐标；
Figure 375740DEST_PATH_IMAGE062
表示在B位置拍照图像中第4个二维码解析得到的在标定板坐标系下的Y物理坐标；
分别计算位置A的X方向物理坐标平均值
Figure 232838DEST_PATH_IMAGE063
、位置A的Y方向物理坐标平均值
Figure 395966DEST_PATH_IMAGE064
、位置B的X方向物理坐标平均值
Figure 47527DEST_PATH_IMAGE065
以及位置B的Y方向物理坐标平均值
Figure 951898DEST_PATH_IMAGE066
。
位置A的X方向物理坐标平均值
Figure 347107DEST_PATH_IMAGE067
的计算公式如下：
Figure 364742DEST_PATH_IMAGE068
（7）
位置A的Y方向物理坐标平均值
Figure 452783DEST_PATH_IMAGE064
的计算公式如下：
Figure 284865DEST_PATH_IMAGE069
（8）
位置B的X方向物理坐标平均值
Figure 342820DEST_PATH_IMAGE065
的计算公式如下：
Figure 746119DEST_PATH_IMAGE070
（9）
位置B的Y方向物理坐标平均值
Figure 473904DEST_PATH_IMAGE071
的计算公式如下：
Figure 228233DEST_PATH_IMAGE072
（10）
第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标，具体计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在待测目标中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、最后，将求积后的数值再加上待测目标中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
计算位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在A位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
计算位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标
Figure 512715DEST_PATH_IMAGE073
。
Figure 36100DEST_PATH_IMAGE074
（11）
计算位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在B位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
同理，计算位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标
Figure 59420DEST_PATH_IMAGE075
。
Figure 769887DEST_PATH_IMAGE076
（12）
至此标定完成。
第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。
作业执行过程：相机分别移至预先设定的位置A和位置B拍摄工件，得到的成像如图7和图8所示。
计算在位置A成像中圆心的像素坐标
Figure 310590DEST_PATH_IMAGE077
，结合标定的A图像中心的标定板物理坐标系下的坐标，可以计算出圆心在标定板物理坐标系下的物理坐标
Figure 298268DEST_PATH_IMAGE078
。
Figure 633435DEST_PATH_IMAGE079
（13）
同理，计算在位置B成像中中心的像素坐标
Figure 159094DEST_PATH_IMAGE080
，结合标定的B图像中心的标定板物理坐标系下的坐标，可以计算出中心在标定板物理坐标系下的物理坐标
Figure 237909DEST_PATH_IMAGE081
Figure 470307DEST_PATH_IMAGE082
（14）
至此将待测目标矩形坐标与待测目标圆形坐标统一至标定板物理坐标系，则可以计算出整体工件中圆形中心与矩形中心的物理距离
Figure 976375DEST_PATH_IMAGE083
，具体计算公式如下：
Figure 536800DEST_PATH_IMAGE084
（15）
本发明的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，通过图像拼接的方法将小视野的成像统一至同一个物理坐标系下，从而完成各项测量；首先根据待测目标设计拼接专用的标定板，同时计算相机的像素当量；之后使用标定板进行拼接标定：首先根据待测目标位置设定相机拍照的位置，在该位置拍摄标定板成像后，计算该图像中心在标定板坐标系下的物理坐标；标定完成进行作业：相机移动至设定位置，计算待测量目标的图像坐标系下的像素坐标，之后转换至标定板物理坐标系下，即将不同视野成像下待测目标统一在同一物理坐标系下，后续根据需求完成相应的测量。该方法使用小视野的视觉系统完成大尺寸目标测量，可以有效降低成本，节省空间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；
第2步骤、计算相机的像素当量；
第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；
第4步骤、分别在不同拍照位置拍照，得到多张图像，将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；
第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标，具体计算过程是：
第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；
第5.1.2步骤、然后，在第5.1.1步骤的基础上加上在待测目标中所有二维码的像素坐标平均值，求和；
第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、最后，将求积后的数值再加上待测目标中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和；
第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，标定板的总尺寸大于待测量工件的尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在选型小视野的成像视觉硬件时，需要保证在相机成像中最少包含四个二维码信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，每个二维码方框与相邻二维码方框的实际物理加工距离均相等。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，每个二维码的解析信息为以左上角二维码为原点的物理坐标。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：所述第4步骤，具体包括以下步骤：
第4.1步骤、对相机进行像素当量的标定，得到图像的像素尺寸，并且利用测量仪器测量出标定板的实际物理距离，相机对标定板拍照成像，对图像中的任意一个二维码方框进行拟合，得到对应二维码方框长度方向上的像素间距和宽度方向上的像素间距；
第4.2步骤、分别在两个拍照位置处拍摄标定板，得到两张标定板局部图片，每张标定板局部图片中均包含有若干二维码，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到每个二维码的像素中心坐标，同时解析出该二维码的实际物理坐标信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第4.2步骤中，具体步骤如下：
第4.2.1步骤、设定在位置A和位置B这两个拍照位置处拍摄标定板，在位置A处拍摄标定板对应得到第一张标定板局部图片，在位置B处拍摄标定板对应得到第二张标定板局部图片，第一张标定板局部图片中包含有若干二维码，第二张标定板局部图片中包含有若干二维码；
第4.2.2步骤、通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第一张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；同时，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第二张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；
第4.2.3步骤、计算在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值、在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值、在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值以及在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值；
第4.2.4步骤、对位置A成像的n个二维码和位置B成像的n个二维码内容进行解析，其中n是大于等于4的正整数，得到位置A处二维码的解析物理坐标信息和位置B处二维码的解析物理坐标信息；
第4.2.5步骤、计算位置A的X方向物理坐标平均值、位置A的Y方向物理坐标平均值、位置B的X方向物理坐标平均值以及位置B的Y方向物理坐标平均值。
8.根据权利要求7所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第5步骤中，计算位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标和位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标。
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