一種線陣ccd相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，涉及視覺系統(tǒng)攝像機(jī)校準(zhǔn)的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用繪制有豎線條組和斜線條組的校準(zhǔn)板完成線陣CCD相機(jī)的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時使用相機(jī)自帶調(diào)節(jié)軟件進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅確定掃描線的具體位置、判斷掃描線是否水平，還能實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)的焦距調(diào)節(jié)不需要額外的硬件支持，降低成本，不需要移動標(biāo)準(zhǔn)板即可實(shí)現(xiàn)快速有效的校準(zhǔn)，操作靈活。
【專利說明】
一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，涉及視覺系統(tǒng)攝像機(jī)校準(zhǔn)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]線陣CCD相機(jī)的檢測對象通常做勻速運(yùn)動，其工作方式是每次只掃描物體的一條線作為圖像中的一條線，其精度高且非常適用于對運(yùn)動目標(biāo)的圖像采集。但由于線陣CCD相機(jī)一次只能掃描被測對象的一條線，無法一次獲得被測物體的完整圖像，因此很難有效定位其掃描位置并進(jìn)行調(diào)整，從而影響采集到的圖像質(zhì)量。
[0003]申請?zhí)枮?01310425241.6，發(fā)明名稱為“一種CCD攝像機(jī)校準(zhǔn)對位方法”的專利，將校準(zhǔn)樣品固定于對位平臺上，對位平臺水平面上做定量的偏移和旋轉(zhuǎn)，兩個CCD攝像機(jī)記錄每次運(yùn)動后Mark點(diǎn)所在坐標(biāo)，通過計算Mark點(diǎn)的變換，得出(XD攝像機(jī)的坐標(biāo)系與對位平臺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，兩個CCD攝像機(jī)校準(zhǔn)完成之后，即可以利用轉(zhuǎn)換關(guān)系對待加工產(chǎn)品進(jìn)行對位，整個方法需要多次精確地控制對位平臺的平移和旋轉(zhuǎn)并計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，需要額外硬件支持以完成平臺運(yùn)動的控制，操作復(fù)雜且計算量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述【背景技術(shù)】的不足，提供了一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，提出了一種用于線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的校準(zhǔn)板，利用該校準(zhǔn)板實(shí)現(xiàn)了線陣CCD相機(jī)的自動調(diào)節(jié)，解決了現(xiàn)有方法中對準(zhǔn)精度難以保證，校準(zhǔn)系統(tǒng)復(fù)雜，操作復(fù)雜的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
一種線陣C⑶相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟:
A、將校準(zhǔn)板垂直放置于位于被檢測對象所在區(qū)域內(nèi)的檢測平臺上，所述校準(zhǔn)板包括:用于線陣CCD相機(jī)離拍攝對象較遠(yuǎn)時對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的上半部分以及用于線陣CCD相機(jī)離拍攝對象較近時對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的下半部分，上半部分和下半部分分別繪制有間距相等且相互平行的豎線條組，上半部分豎線條之間的間距大于下半部分豎線條之間的間距，上半部分和下半部分分別繪制有與豎線條組夾角為四十五度的斜線條組、與豎線條組夾角為一百三十五度的斜線條組，每個斜線條組中的斜線間距相等且相互平行；
B、采集線陣CCD相機(jī)連續(xù)掃描校準(zhǔn)板同一位置獲取的清晰圖像；
C、由步驟B獲取的清晰圖像確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置并判斷掃描線是否水平:在掃描線傾斜時，調(diào)節(jié)線陣CCD相機(jī)位置后返回步驟B;在掃描線水平時完成對準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
[0006]作為所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟B中采集的清晰圖像:在線陣CCD相機(jī)離校準(zhǔn)板較遠(yuǎn)時為掃描線在校準(zhǔn)板上半部分中的成像，在線陣CCD相機(jī)離校準(zhǔn)板較近時為掃描線在校準(zhǔn)板下半部分中的成像，清晰圖像包括多根表征掃描線與斜線交點(diǎn)位置信息的豎線。
[0007]作為所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法的再進(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟C中由步驟B獲取的清晰圖像確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置的方法為:讀取清晰圖像中每根豎線與其相鄰豎線條之間的距離，由每根豎線與其相鄰豎線條之間的距離確定掃描線和斜線的交點(diǎn)，連接各交點(diǎn)即確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置。
[0008]作為所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法的更進(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟C中判斷掃描線是否水平的方法為:當(dāng)掃描線和同一斜線條組中斜線的交點(diǎn)與各自同一側(cè)豎線條之間的距離相等時，掃描線水平;否則，掃描線傾斜。
[0009]進(jìn)一步的，一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法步驟A中所述的校準(zhǔn)板為白色背景，豎線條和斜線條為黑色線條，上半部分豎線條之間的間距與下半部分豎線條之間的間距比例為二比一。
[0010]進(jìn)一步的，所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法中，線陣CCD相機(jī)自帶有用于調(diào)節(jié)和實(shí)時顯示掃描圖像的DALSA QuickCam軟件。
[0011 ]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
(1)采用繪制有豎線條組和斜線條組的校準(zhǔn)板完成線陣CCD相機(jī)的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時使用相機(jī)自帶調(diào)節(jié)軟件DALSA QuickCam進(jìn)行調(diào)節(jié)，不需要額外的硬件支持，降低成本，不需要移動標(biāo)準(zhǔn)板即可實(shí)現(xiàn)快速有效的校準(zhǔn)，操作靈活；
(2)本發(fā)明涉及的調(diào)整方法不僅確定掃描線的具體位置、判斷掃描線是否水平，還能實(shí)現(xiàn)線陣相機(jī)的焦距調(diào)節(jié)，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0012]圖1(a)、圖1(b)是兩種校準(zhǔn)板的示意圖。
[0013]圖2(a)、圖2(b)分別是線陣CCD相機(jī)掃描線為水平時掃描圖1(a)、圖1(b)所示校準(zhǔn)板的不意圖。
[0014]圖3是掃描線在圖2(a)所示位置時獲得的相機(jī)掃描圖像。
[0015]圖4是線陣CCD相機(jī)掃描線為傾斜時掃描圖1(a)所示校準(zhǔn)板的示意圖。
[0016]圖5是掃描線在圖4所示位置時獲得的相機(jī)掃描圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下以近視場調(diào)節(jié)為例，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]參見圖1，圖中所示為本發(fā)明中校準(zhǔn)板的示意圖。使用時，將圖1直接用A4紙打印出來貼在一塊剛性扁平板上即可使用。如圖1所示，校準(zhǔn)板分為上半部分和下半部分兩個部分，上半部分豎線條間的間距為下半部分豎線條間間距的兩倍。上半部分可用于相機(jī)離拍攝目標(biāo)較遠(yuǎn)時的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)(即為遠(yuǎn)視場調(diào)節(jié))，下半部分可用于相機(jī)離拍攝目標(biāo)較近時的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)(即為近視場調(diào)節(jié))，上半部分、下半部分都繪制有與豎線條夾角為四十五度的斜線條組以及與豎線條夾角為一百三十五度的斜線條組，每個斜線條組中的斜線間距相等。以下半部分為例，有9條等間距平行豎直線條和四條斜線條，斜線條比豎直線條粗且相互平行，以便于后續(xù)在掃描圖像中的識別，圖1(a)和圖1(b)給出了兩種校準(zhǔn)板的示意圖。
[0019]參見圖2，圖2(a)為當(dāng)線陣CCD相機(jī)掃描線為水平時掃描圖1(a)所示校準(zhǔn)板的示意圖、圖2(b)為當(dāng)線陣CCD相機(jī)掃描線為水平時掃描圖1(b)所示校準(zhǔn)板的示意圖，為了便于理解，圖中用黑色點(diǎn)劃線表示相機(jī)的掃描線位置。
[0020]參見圖3，圖中所示為當(dāng)線陣CCD相機(jī)掃描線在圖2(a)所示位置時獲得的相機(jī)掃描圖像。為表述方便，圖中用黑色雙點(diǎn)劃線表示斜線條在掃描圖像中的位置。當(dāng)掃描線為水平時，會有兩條線之間有四條固定的豎線條且這兩條線距離其前一條豎線條的距離相等，在圖3中即al=bl。根據(jù)圖3也能判斷出掃描線的位置。具體方法為:第一條雙點(diǎn)劃線在第2、3條豎線之間，與第2條豎線距離為al，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第2、3條豎線之間，距離第2條豎線al的位置;第二條雙點(diǎn)劃線在第6、7條豎線之間，與第6條豎線距離為bl，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第6、7條豎線之間，距離第6條豎線bl的位置;第三條雙點(diǎn)劃線在第7、8條豎線之間，距離第7條豎線為Cl，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第7、8條豎線之間，距離第7條豎線Cl的位置，唯一能通過這三點(diǎn)確定的直線只有一條，即為圖2中點(diǎn)劃線所在的位置，據(jù)此就能判斷出線陣相機(jī)掃描線的位置。隨著掃描線位置的變化，掃描線與斜線的交點(diǎn)也隨之變化。對于水平掃描線來說，線陣CCD相機(jī)掃描圖1(a)所示校準(zhǔn)板時，水平掃描線與兩條和豎線條夾角為四十五度的斜線、一條和豎線條夾角為一百三十五度的斜線相交(如圖2
(a)所示)；線陣CCD相機(jī)掃描圖1(b)所示校準(zhǔn)板時，水平掃描線與一條和豎線條夾角為四十五度的斜線、兩條和豎線條夾角為一百三十五度的斜線相交(如圖2(b)所示)。
[0021]參見圖4，圖中所示為當(dāng)線陣CCD相機(jī)掃描線為傾斜時掃描圖1(a)所示校準(zhǔn)板的示意圖，黑色點(diǎn)劃線表示相機(jī)的掃描線位置。
[0022]參見圖5，圖中所示為當(dāng)線陣CCD相機(jī)掃描線在圖4所示位置時獲得的相機(jī)掃描圖像。圖中黑色雙點(diǎn)劃線表示斜線條在掃描圖像中的位置。根據(jù)圖5可以判斷出掃描線的位置，具體方法為:第一條雙點(diǎn)劃線在第2、3條豎線之間，與第2條豎線距離為a2，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第2、3條豎線之間，距離第2條豎線a2的位置;第二條雙點(diǎn)劃線在第6、7條豎線之間，與第6條豎線距離為b2，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第6、7條豎線之間，距離第6條豎線b2的位置;第三條雙點(diǎn)劃線在第8、9條豎線之間，距離第8條豎線為c2，對應(yīng)斜線段上一點(diǎn)在校準(zhǔn)板上第8、9條豎線之間，距離第8條豎線c2的位置，唯一能通過這三點(diǎn)確定的直線只有一條，即為圖4中點(diǎn)劃線所在的位置，據(jù)此就能判斷出線陣相機(jī)掃描線的位置。
[0023]本應(yīng)用于線陣CCD對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的校準(zhǔn)板的使用方法為:首先，將校準(zhǔn)板垂直放置于檢測平臺上，校準(zhǔn)板靜止。相機(jī)連接電腦并啟動成像軟件DALSA QuickCam在顯示屏上實(shí)時顯示成像圖像。用線陣CCD相機(jī)連續(xù)掃描校準(zhǔn)板的同一位置，得到的掃描圖像為一系列豎直線條，根據(jù)線條的具體位置可以判斷出掃描線的位置，具體過程如上實(shí)施例所述。另外，此發(fā)明還可用于線陣CCD相機(jī)焦距的調(diào)節(jié)，具體為:調(diào)節(jié)相機(jī)焦距可以看到成像圖像線條清晰度的變化，調(diào)節(jié)相機(jī)焦距直至得到最清晰的線條即可完成相機(jī)焦距的調(diào)節(jié)。
[0024]該實(shí)施例僅為近視場調(diào)節(jié)的例子，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于該實(shí)施例。根據(jù)本申請的記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠明確遠(yuǎn)視場調(diào)節(jié)的方案，也能夠明確校準(zhǔn)板中上半部分豎線條間距與下半部分豎線條間距之比為其它數(shù)值時的對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方案。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種線陣C⑶相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括如下步驟: A、將校準(zhǔn)板垂直放置于位于被檢測對象所在區(qū)域內(nèi)的檢測平臺上，所述校準(zhǔn)板包括:用于線陣CCD相機(jī)離拍攝對象較遠(yuǎn)時對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的上半部分以及用于線陣CCD相機(jī)離拍攝對象較近時對準(zhǔn)調(diào)節(jié)的下半部分，上半部分和下半部分分別繪制有間距相等且相互平行的豎線條組，上半部分豎線條之間的間距大于下半部分豎線條之間的間距，上半部分和下半部分分別繪制有與豎線條組夾角為四十五度的斜線條組、與豎線條組夾角為一百三十五度的斜線條組，每個斜線條組中的斜線間距相等且相互平行； B、采集線陣CCD相機(jī)連續(xù)掃描校準(zhǔn)板同一位置獲取的清晰圖像； C、由步驟B獲取的清晰圖像確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置并判斷掃描線是否水平:在掃描線傾斜時，調(diào)節(jié)線陣CCD相機(jī)位置后返回步驟B;在掃描線水平時完成對準(zhǔn)調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟B中采集的清晰圖像:在線陣CCD相機(jī)離校準(zhǔn)板較遠(yuǎn)時為掃描線在校準(zhǔn)板上半部分中的成像，在線陣CCD相機(jī)離校準(zhǔn)板較近時為掃描線在校準(zhǔn)板下半部分中的成像，清晰圖像包括多根表征掃描線與斜線交點(diǎn)位置信息的豎線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟C中由步驟B獲取的清晰圖像確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置的方法為:讀取清晰圖像中每根豎線與其相鄰豎線條之間的距離，由每根豎線與其相鄰豎線條之間的距離確定掃描線和斜線的交點(diǎn)，連接各交點(diǎn)即確定線陣CCD相機(jī)掃描線位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟C中判斷掃描線是否水平的方法為:當(dāng)掃描線和同一斜線條組中斜線的交點(diǎn)與各自同一側(cè)豎線條之間的距離相等時，掃描線水平;否則，掃描線傾斜。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，步驟A中所述校準(zhǔn)板為白色背景，豎線條和斜線條為黑色線條，上半部分豎線條之間的間距與下半部分豎線條之間的間距比例為二比一。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述一種線陣CCD相機(jī)對準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，線陣C⑶相機(jī)自帶有用于調(diào)節(jié)和實(shí)時顯示掃描圖像的DALSA QuickCam軟件。
【文檔編號】G06T7/00GK106023234SQ201610403680
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】劉虹丹, 田裕鵬, 戴圣然, 楊穎 , 徐家園, 胡楊建
【申請人】南京航空航天大學(xué)