一種線陣ccd相機對準調節方法
【專利摘要】本發明公開了一種線陣CCD相機對準調節方法，涉及視覺系統攝像機校準的技術領域。本發明采用繪制有豎線條組和斜線條組的校準板完成線陣CCD相機的對準調節，調節時使用相機自帶調節軟件進行調節，不僅確定掃描線的具體位置、判斷掃描線是否水平，還能實現線陣相機的焦距調節不需要額外的硬件支持，降低成本，不需要移動標準板即可實現快速有效的校準，操作靈活。
【專利說明】
一種線陣CCD相機對準調節方法
技術領域
[0001]本發明公開了一種線陣CCD相機對準調節方法，涉及視覺系統攝像機校準的技術領域。
【背景技術】
[0002]線陣CCD相機的檢測對象通常做勻速運動，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動目標的圖像采集。但由于線陣CCD相機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行調整，從而影響采集到的圖像質量。
[0003]申請號為201310425241.6，發明名稱為“一種CCD攝像機校準對位方法”的專利，將校準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，兩個CCD攝像機記錄每次運動后Mark點所在坐標，通過計算Mark點的變換，得出(XD攝像機的坐標系與對位平臺坐標系的轉換關系，兩個CCD攝像機校準完成之后，即可以利用轉換關系對待加工產品進行對位，整個方法需要多次精確地控制對位平臺的平移和旋轉并計算坐標轉換關系，需要額外硬件支持以完成平臺運動的控制，操作復雜且計算量大。
【發明內容】
[0004]本發明的發明目的是針對上述【背景技術】的不足，提供了一種線陣CCD相機對準調節方法，提出了一種用于線陣CCD相機對準調節的校準板，利用該校準板實現了線陣CCD相機的自動調節，解決了現有方法中對準精度難以保證，校準系統復雜，操作復雜的技術問題。
[0005]本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案:
一種線陣C⑶相機對準調節方法，包括如下步驟:
A、將校準板垂直放置于位于被檢測對象所在區域內的檢測平臺上，所述校準板包括:用于線陣CCD相機離拍攝對象較遠時對準調節的上半部分以及用于線陣CCD相機離拍攝對象較近時對準調節的下半部分，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相機連續掃描校準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相機掃描線位置并判斷掃描線是否水平:在掃描線傾斜時，調節線陣CCD相機位置后返回步驟B;在掃描線水平時完成對準調節。
[0006]作為所述一種線陣CCD相機對準調節方法的進一步優化方案，步驟B中采集的清晰圖像:在線陣CCD相機離校準板較遠時為掃描線在校準板上半部分中的成像，在線陣CCD相機離校準板較近時為掃描線在校準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位置信息的豎線。
[0007]作為所述一種線陣CCD相機對準調節方法的再進一步優化方案，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，連接各交點即確定線陣CCD相機掃描線位置。
[0008]作為所述一種線陣CCD相機對準調節方法的更進一步優化方案，步驟C中判斷掃描線是否水平的方法為:當掃描線和同一斜線條組中斜線的交點與各自同一側豎線條之間的距離相等時，掃描線水平;否則，掃描線傾斜。
[0009]進一步的，一種線陣CCD相機對準調節方法步驟A中所述的校準板為白色背景，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]進一步的，所述一種線陣CCD相機對準調節方法中，線陣CCD相機自帶有用于調節和實時顯示掃描圖像的DALSA QuickCam軟件。
[0011 ]本發明采用上述技術方案，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板完成線陣CCD相機的對準調節，調節時使用相機自帶調節軟件DALSA QuickCam進行調節，不需要額外的硬件支持，降低成本，不需要移動標準板即可實現快速有效的校準，操作靈活；
(2)本發明涉及的調整方法不僅確定掃描線的具體位置、判斷掃描線是否水平，還能實現線陣相機的焦距調節，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0012]圖1(a)、圖1(b)是兩種校準板的示意圖。
[0013]圖2(a)、圖2(b)分別是線陣CCD相機掃描線為水平時掃描圖1(a)、圖1(b)所示校準板的不意圖。
[0014]圖3是掃描線在圖2(a)所示位置時獲得的相機掃描圖像。
[0015]圖4是線陣CCD相機掃描線為傾斜時掃描圖1(a)所示校準板的示意圖。
[0016]圖5是掃描線在圖4所示位置時獲得的相機掃描圖像。
【具體實施方式】
[0017]以下以近視場調節為例，結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]參見圖1，圖中所示為本發明中校準板的示意圖。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離拍攝目標較遠時的對準調節(即為遠視場調節)，下半部分可用于相機離拍攝目標較近時的對準調節(即為近視場調節)，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，以便于后續在掃描圖像中的識別，圖1(a)和圖1(b)給出了兩種校準板的示意圖。
[0019]參見圖2，圖2(a)為當線陣CCD相機掃描線為水平時掃描圖1(a)所示校準板的示意圖、圖2(b)為當線陣CCD相機掃描線為水平時掃描圖1(b)所示校準板的示意圖，為了便于理解，圖中用黑色點劃線表示相機的掃描線位置。
[0020]參見圖3，圖中所示為當線陣CCD相機掃描線在圖2(a)所示位置時獲得的相機掃描圖像。為表述方便，圖中用黑色雙點劃線表示斜線條在掃描圖像中的位置。當掃描線為水平時，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。根據圖3也能判斷出掃描線的位置。具體方法為:第一條雙點劃線在第2、3條豎線之間，與第2條豎線距離為al，對應斜線段上一點在校準板上第2、3條豎線之間，距離第2條豎線al的位置;第二條雙點劃線在第6、7條豎線之間，與第6條豎線距離為bl，對應斜線段上一點在校準板上第6、7條豎線之間，距離第6條豎線bl的位置;第三條雙點劃線在第7、8條豎線之間，距離第7條豎線為Cl，對應斜線段上一點在校準板上第7、8條豎線之間，距離第7條豎線Cl的位置，唯一能通過這三點確定的直線只有一條，即為圖2中點劃線所在的位置，據此就能判斷出線陣相機掃描線的位置。隨著掃描線位置的變化，掃描線與斜線的交點也隨之變化。對于水平掃描線來說，線陣CCD相機掃描圖1(a)所示校準板時，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相機掃描圖1(b)所示校準板時，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，圖中所示為當線陣CCD相機掃描線為傾斜時掃描圖1(a)所示校準板的示意圖，黑色點劃線表示相機的掃描線位置。
[0022]參見圖5，圖中所示為當線陣CCD相機掃描線在圖4所示位置時獲得的相機掃描圖像。圖中黑色雙點劃線表示斜線條在掃描圖像中的位置。根據圖5可以判斷出掃描線的位置，具體方法為:第一條雙點劃線在第2、3條豎線之間，與第2條豎線距離為a2，對應斜線段上一點在校準板上第2、3條豎線之間，距離第2條豎線a2的位置;第二條雙點劃線在第6、7條豎線之間，與第6條豎線距離為b2，對應斜線段上一點在校準板上第6、7條豎線之間，距離第6條豎線b2的位置;第三條雙點劃線在第8、9條豎線之間，距離第8條豎線為c2，對應斜線段上一點在校準板上第8、9條豎線之間，距離第8條豎線c2的位置，唯一能通過這三點確定的直線只有一條，即為圖4中點劃線所在的位置，據此就能判斷出線陣相機掃描線的位置。
[0023]本應用于線陣CCD對準調節的校準板的使用方法為:首先，將校準板垂直放置于檢測平臺上，校準板靜止。相機連接電腦并啟動成像軟件DALSA QuickCam在顯示屏上實時顯示成像圖像。用線陣CCD相機連續掃描校準板的同一位置，得到的掃描圖像為一系列豎直線條，根據線條的具體位置可以判斷出掃描線的位置，具體過程如上實施例所述。另外，此發明還可用于線陣CCD相機焦距的調節，具體為:調節相機焦距可以看到成像圖像線條清晰度的變化，調節相機焦距直至得到最清晰的線條即可完成相機焦距的調節。
[0024]該實施例僅為近視場調節的例子，本發明的保護范圍不局限于該實施例。根據本申請的記載，本領域技術人員能夠明確遠視場調節的方案，也能夠明確校準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值時的對準調節方案。
[0025]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種線陣C⑶相機對準調節方法，其特征在于，包括如下步驟: A、將校準板垂直放置于位于被檢測對象所在區域內的檢測平臺上，所述校準板包括:用于線陣CCD相機離拍攝對象較遠時對準調節的上半部分以及用于線陣CCD相機離拍攝對象較近時對準調節的下半部分，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相機連續掃描校準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相機掃描線位置并判斷掃描線是否水平:在掃描線傾斜時，調節線陣CCD相機位置后返回步驟B;在掃描線水平時完成對準調節。2.根據權利要求1所述一種線陣CCD相機對準調節方法，其特征在于，步驟B中采集的清晰圖像:在線陣CCD相機離校準板較遠時為掃描線在校準板上半部分中的成像，在線陣CCD相機離校準板較近時為掃描線在校準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位置信息的豎線。3.根據權利要求2所述一種線陣CCD相機對準調節方法，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，連接各交點即確定線陣CCD相機掃描線位置。4.根據權利要求3所述一種線陣CCD相機對準調節方法，其特征在于，步驟C中判斷掃描線是否水平的方法為:當掃描線和同一斜線條組中斜線的交點與各自同一側豎線條之間的距離相等時，掃描線水平;否則，掃描線傾斜。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的一種線陣CCD相機對準調節方法，其特征在于，步驟A中所述校準板為白色背景，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.根據權利要求1至4中任意一項所述一種線陣CCD相機對準調節方法，其特征在于，線陣C⑶相機自帶有用于調節和實時顯示掃描圖像的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