攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置及方法，旨在解決增加至少兩路輔助激光的單目攝像測量相機(jī)的目標(biāo)定位問題。檢測裝置包括基準(zhǔn)引出單元和檢測單元；基準(zhǔn)引出單元包括自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀；自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀位于攝像測量相機(jī)和檢測單元之間，用于引出攝像測量相機(jī)的視軸，并將所引視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上；檢測單元包括平面反射鏡和二維轉(zhuǎn)臺；平面反射鏡置于二維轉(zhuǎn)臺之上，兩者配合將輔助激光沿原光路返回至所述輔助激光器的發(fā)射口。本發(fā)明具有檢測方便、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)檢測領(lǐng)域，涉及一種攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攝像測量相機(jī)是通過對動靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行拍攝得到其二維數(shù)字圖像，再通過分析二維數(shù)字圖像重建目標(biāo)三維信息的設(shè)備。攝像測量相機(jī)一般分為雙目相機(jī)和單目相機(jī)，雙目相機(jī)可以通過交會測量確定任意形式目標(biāo)的三維幾何信息，而單目相機(jī)在不增加輔助約束的情況下，只能確定目標(biāo)的視線角方向，無法確定目標(biāo)到相機(jī)的距離。
[0003]目前，針對單目攝像測量均是通過增加單目相機(jī)的視覺約束來解決其定位問題。對于增加至少兩路輔助激光這種形式的攝像測量相機(jī)，需通過輔助激光與其光軸的夾角信息，解決其對目標(biāo)的定位問題。因而，準(zhǔn)確的檢測出攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸的夾角，對于測量相機(jī)定位的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
[0004]傳統(tǒng)測試方法是通過在相機(jī)的不同物距處放置目標(biāo)靶板，根據(jù)對應(yīng)物距的間隔、激光在靶板上光點(diǎn)的間距，計(jì)算出相機(jī)視軸與激光光軸的夾角。這種方法簡便易操作，但是受到所測物距、激光在靶板上光點(diǎn)的間距、靶板與測試光軸的不垂直等測試誤差的制約，精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于以上背景，針對增加至少兩路輔助激光的單目攝像測量相機(jī)的目標(biāo)定位問題，本發(fā)明提供了一種檢測方便、準(zhǔn)確度高的攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置及方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置，所述輔助激光器安裝在攝像測量相機(jī)上;其特殊之處在于:該檢測裝置包括基準(zhǔn)引出單元和檢測單元;所述基準(zhǔn)引出單元包括自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀;所述自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀位于攝像測量相機(jī)和檢測單元之間，用于引出攝像測量相機(jī)的視軸，并將所引視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上;所述檢測單元包括平面反射鏡和二維轉(zhuǎn)臺；所述平面反射鏡置于二維轉(zhuǎn)臺之上，兩者配合將輔助激光沿原光路返回至所述輔助激光器的發(fā)射口。
[0008]基于上述檢測裝置檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0009]I)利用自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀引出攝像測量相機(jī)視軸；
[0010]2)將所引出的攝像測量相機(jī)的視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上；
[0011 ] 3)測量輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角。
[0012]上述步驟I)具體為:
[0013]1.2)固定攝像測量相機(jī)的位置，并將其物方朝向平面反射鏡；
[0014]1.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀置于攝像測量相機(jī)與平面反射鏡之間，并將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡朝向攝像測量相機(jī)；
[0015]1.3)打開自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的十字光標(biāo)，利用攝像測量相機(jī)對所述十字光標(biāo)成像，調(diào)節(jié)自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光標(biāo)的像落在攝像測量相機(jī)的中心處，即可引出攝像測量相機(jī)的視軸。
[0016]上述步驟2)具體為:
[0017]2.1)記錄自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀俯仰方向與水平面的夾角Θ，然后將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向清零；
[0018]2.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向旋轉(zhuǎn)180°，使自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡朝向平面反射鏡，同時調(diào)整自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀俯仰方向，使其俯仰方向與水平面的夾角為-Θ，調(diào)整好后固定自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀位置不動；
[0019]2.3)通過二維轉(zhuǎn)臺調(diào)整平面反射鏡的方位方向和俯仰方向，直到通過自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡可看到平面反射鏡返回的十字光標(biāo)像，并使該十字光標(biāo)像與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的刻劃中心重合，則自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀對平面反射鏡自準(zhǔn)直，此時平面反射鏡的法線與攝像測量相機(jī)視軸平行。
[0020]上述步驟3)具體為:
[0021]3.1)將二維轉(zhuǎn)臺的方位角和俯仰角全部清零；
[0022]3.2)撤掉自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀，僅打開一個輔助激光器，使其發(fā)射的輔助激光照射到平面反射鏡上；
[0023]3.3)調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺的方位角及俯仰角，直到輔助激光通過平面反射鏡反射后，沿原路返回至輔助激光器的發(fā)射口 ；
[0024]3.4)記錄二維轉(zhuǎn)臺顯示的方位角及俯仰角，即為攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸的二維夾角；
[0025]3.5)重復(fù)步驟3.1)?3.4)，直至測出所有輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0027]I)檢測方法簡便，利用自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀引出攝像測量相機(jī)光軸，并將所引光軸轉(zhuǎn)移至檢測單元，由檢測單元直接測出輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角，不受檢測環(huán)境因素制約，準(zhǔn)確度高，測角精度由于2〃。
[0028]2)適應(yīng)性好，可應(yīng)用于不同夾角的多個輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的測量。
[0029]3)可通過增加攝像測量相機(jī)與平面反射鏡的間距進(jìn)一步提高檢測精度。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的檢測裝置的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
:
[0031]參見圖1，攝像測量相機(jī)I上安裝有輔助激光器2，本發(fā)明所提供的攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置包括基準(zhǔn)引出單元和檢測單元。
[0032]基準(zhǔn)引出單元包括位于攝像測量相機(jī)I和檢測單元之間的自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3，用于引出攝像測量相機(jī)I的視軸，并將所引視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上。
[0033]檢測單元包括平面反射鏡4和二維轉(zhuǎn)臺5;平面反射鏡4置于二維轉(zhuǎn)臺5之上，兩者配合將輔助激光沿原光路返回至輔助激光器2的發(fā)射口。
[0034]基于上述檢測裝置，本發(fā)明還提供了一種檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，包括以下步驟:
[0035]I)利用自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3引出攝像測量相機(jī)I的視軸:
[0036]1.1)固定攝像測量相機(jī)I的位置，并將其物方朝向平面反射鏡4;
[0037]1.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3置于攝像測量相機(jī)I與平面反射鏡4之間，并將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的物鏡朝向攝像測量相機(jī)I ；
[0038]1.3)打開自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的十字光標(biāo)，利用攝像測量相機(jī)I對所述十字光標(biāo)成像，調(diào)節(jié)自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光標(biāo)的像落在攝像測量相機(jī)I的中心處，即可引出攝像測量相機(jī)I的視軸。
[0039]2)將所引出的攝像測量相機(jī)I的視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上:
[0040]2.1)記錄自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的俯仰方向與水平面的夾角Θ，然后將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的方位方向清零；
[0041 ] 2.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的方位方向旋轉(zhuǎn)180°，使自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的物鏡朝向平面反射鏡4，同時調(diào)整自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的俯仰方向，使其俯仰方向與水平面的夾角為-Θ，調(diào)整好后固定自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3位置不動；
[0042]2.3)通過二維轉(zhuǎn)臺5調(diào)整平面反射鏡4的方位方向和俯仰方向，直到通過自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的物鏡可看到平面反射鏡4返回的十字光標(biāo)像，并使該十字光標(biāo)像與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3的刻劃中心重合，則自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3對平面反射鏡4自準(zhǔn)直，此時平面反射鏡4的法線與攝像測量相機(jī)I的視軸平行。
[0043]3)測量輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角:
[0044]3.1)將二維轉(zhuǎn)臺5的方位角和俯仰角全部清零；
[0045]3.2)撤掉自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀3，僅打開一個輔助激光器，使其發(fā)射的輔助激光照射到平面反射鏡4上；
[0046]3.3)調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺5的方位角及俯仰角，直到輔助激光通過平面反射鏡4反射后，沿原路返回至輔助激光器的發(fā)射口 ；
[0047]3.4)記錄二維轉(zhuǎn)臺5顯示的方位角及俯仰角，即為攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸的二維夾角；
[0048]3.5)重復(fù)步驟3.1)?3.4)，直至測出所有輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的檢測裝置，所述輔助激光器安裝在攝像測量相機(jī)上;其特征在于:所述檢測裝置包括基準(zhǔn)引出單元和檢測單元； 所述基準(zhǔn)引出單元包括自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀;所述自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀位于攝像測量相機(jī)和檢測單元之間，用于引出攝像測量相機(jī)的視軸，并將所引視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上； 所述檢測單元包括平面反射鏡和二維轉(zhuǎn)臺；所述平面反射鏡置于二維轉(zhuǎn)臺之上，兩者配合將輔助激光沿原光路返回至所述輔助激光器的發(fā)射口。2.采用權(quán)利要求1所述的檢測裝置檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)利用自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀引出攝像測量相機(jī)視軸； 2)將所引出的攝像測量相機(jī)的視軸轉(zhuǎn)至檢測單元上； 3)測量輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，其特征在于:所述步驟I)具體為: 1.1)固定攝像測量相機(jī)的位置，并將其物方朝向平面反射鏡； 1.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀置于攝像測量相機(jī)與平面反射鏡之間，并將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡朝向攝像測量相機(jī)； 1.3)打開自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的十字光標(biāo)，利用攝像測量相機(jī)對所述十字光標(biāo)成像，調(diào)節(jié)自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向和俯仰方向，直到所述十字光標(biāo)的像落在攝像測量相機(jī)的中心處，即可引出攝像測量相機(jī)的視軸。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，其特征在于:所述步驟2)具體為: 2.1)記錄自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀俯仰方向與水平面的夾角Θ，然后將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向清零； 2.2)將自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的方位方向旋轉(zhuǎn)180°，使自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡朝向平面反射鏡，同時調(diào)整自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀俯仰方向，使其俯仰方向與水平面的夾角為-Θ，調(diào)整好后固定自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀位置不動； 2.3)通過二維轉(zhuǎn)臺調(diào)整平面反射鏡的方位方向和俯仰方向，直到通過自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的物鏡可看到平面反射鏡返回的十字光標(biāo)像，并使該十字光標(biāo)像與自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀的刻劃中心重合，則自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀對平面反射鏡自準(zhǔn)直，此時平面反射鏡的法線與攝像測量相機(jī)視軸平行。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸夾角的方法，其特征在于:所述步驟3)具體為: .3.1)將二維轉(zhuǎn)臺的方位角和俯仰角全部清零； .3.2)撤掉自準(zhǔn)直經(jīng)瑋儀，僅打開一個輔助激光器，使其發(fā)射的輔助激光照射到平面反射鏡上； .3.3)調(diào)整二維轉(zhuǎn)臺的方位角及俯仰角，直到輔助激光通過平面反射鏡反射后，沿原路返回至輔助激光器的發(fā)射口； .3.4)記錄二維轉(zhuǎn)臺顯示的方位角及俯仰角，即為攝像測量相機(jī)視軸與輔助激光光軸的二維夾角；.3.5)重復(fù)步驟3.1)?3.4)，直至測出所有輔助激光光軸與攝像測量相機(jī)視軸的夾角。
【文檔編號】G01C1/02GK106017404SQ201610460581
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】張潔, 薛勛, 趙建科, 王爭鋒, 郭毅, 胡丹丹, 徐亮, 陳永權(quán), 賽建剛, 鄭黨龍, 張歡, 焦璐璐
【申請人】中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所