CN106023234A - 一种线阵ccd相机对准调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线阵CCD相机对准调节方法，涉及视觉系统摄像机校准的技术领域。本发明采用绘制有竖线条组和斜线条组的校准板完成线阵CCD相机的对准调节，调节时使用相机自带调节软件进行调节，不仅确定扫描线的具体位置、判断扫描线是否水平，还能实现线阵相机的焦距调节不需要额外的硬件支持，降低成本，不需要移动标准板即可实现快速有效的校准，操作灵活。

Description

一种线阵 CCD 相机对准调节方法

技术领域

本发明公开了一种线阵CCD相机对准调节方法，涉及视觉系统摄像机校准的技术领域。

背景技术

线阵CCD相机的检测对象通常做匀速运动，其工作方式是每次只扫描物体的一条线作为图像中的一条线，其精度高且非常适用于对运动目标的图像采集。但由于线阵CCD相机一次只能扫描被测对象的一条线，无法一次获得被测物体的完整图像，因此很难有效定位其扫描位置并进行调整，从而影响采集到的图像质量。

申请号为201310425241.6，发明名称为“一种CCD摄像机校准对位方法”的专利，将校准样品固定于对位平台上，对位平台水平面上做定量的偏移和旋转，两个CCD摄像机记录每次运动后Mark点所在坐标，通过计算Mark点的变换，得出CCD摄像机的坐标系与对位平台坐标系的转换关系，两个CCD摄像机校准完成之后，即可以利用转换关系对待加工产品进行对位，整个方法需要多次精确地控制对位平台的平移和旋转并计算坐标转换关系，需要额外硬件支持以完成平台运动的控制，操作复杂且计算量大。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种线阵CCD相机对准调节方法，提出了一种用于线阵CCD相机对准调节的校准板，利用该校准板实现了线阵CCD相机的自动调节，解决了现有方法中对准精度难以保证，校准系统复杂，操作复杂的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种线阵CCD相机对准调节方法，包括如下步骤：

A、将校准板垂直放置于位于被检测对象所在区域内的检测平台上，所述校准板包括：用于线阵CCD相机离拍摄对象较远时对准调节的上半部分以及用于线阵CCD相机离拍摄对象较近时对准调节的下半部分，上半部分和下半部分分别绘制有间距相等且相互平行的竖线条组，上半部分竖线条之间的间距大于下半部分竖线条之间的间距，上半部分和下半部分分别绘制有与竖线条组夹角为四十五度的斜线条组、与竖线条组夹角为一百三十五度的斜线条组，每个斜线条组中的斜线间距相等且相互平行；

B、采集线阵CCD相机连续扫描校准板同一位置获取的清晰图像；

C、由步骤B获取的清晰图像确定线阵CCD相机扫描线位置并判断扫描线是否水平：在扫描线倾斜时，调节线阵CCD相机位置后返回步骤B；在扫描线水平时完成对准调节。

作为所述一种线阵CCD相机对准调节方法的进一步优化方案，步骤B中采集的清晰图像：在线阵CCD相机离校准板较远时为扫描线在校准板上半部分中的成像，在线阵CCD相机离校准板较近时为扫描线在校准板下半部分中的成像，清晰图像包括多根表征扫描线与斜线交点位置信息的竖线。

作为所述一种线阵CCD相机对准调节方法的再进一步优化方案，步骤C中由步骤B获取的清晰图像确定线阵CCD相机扫描线位置的方法为：读取清晰图像中每根竖线与其相邻竖线条之间的距离，由每根竖线与其相邻竖线条之间的距离确定扫描线和斜线的交点，连接各交点即确定线阵CCD相机扫描线位置。

作为所述一种线阵CCD相机对准调节方法的更进一步优化方案，步骤C中判断扫描线是否水平的方法为：当扫描线和同一斜线条组中斜线的交点与各自同一侧竖线条之间的距离相等时，扫描线水平；否则，扫描线倾斜。

进一步的，一种线阵CCD相机对准调节方法步骤A中所述的校准板为白色背景，竖线条和斜线条为黑色线条，上半部分竖线条之间的间距与下半部分竖线条之间的间距比例为二比一。

进一步的，所述一种线阵CCD相机对准调节方法中，线阵CCD相机自带有用于调节和实时显示扫描图像的DALSA QuickCam软件。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）采用绘制有竖线条组和斜线条组的校准板完成线阵CCD相机的对准调节，调节时使用相机自带调节软件DALSA QuickCam进行调节，不需要额外的硬件支持，降低成本，不需要移动标准板即可实现快速有效的校准，操作灵活；

（2）本发明涉及的调整方法不仅确定扫描线的具体位置、判断扫描线是否水平，还能实现线阵相机的焦距调节，使用范围广。

附图说明

图1（a）、图1（b）是两种校准板的示意图。

图2（a）、图2（b）分别是线阵CCD相机扫描线为水平时扫描图1（a）、图1（b）所示校准板的示意图。

图3是扫描线在图2（a）所示位置时获得的相机扫描图像。

图4是线阵CCD相机扫描线为倾斜时扫描图1（a）所示校准板的示意图。

图5是扫描线在图4所示位置时获得的相机扫描图像。

具体实施方式

以下以近视场调节为例，结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，图中所示为本发明中校准板的示意图。使用时，将图1直接用A4纸打印出来贴在一块刚性扁平板上即可使用。如图1所示，校准板分为上半部分和下半部分两个部分，上半部分竖线条间的间距为下半部分竖线条间间距的两倍。上半部分可用于相机离拍摄目标较远时的对准调节（即为远视场调节），下半部分可用于相机离拍摄目标较近时的对准调节（即为近视场调节），上半部分、下半部分都绘制有与竖线条夹角为四十五度的斜线条组以及与竖线条夹角为一百三十五度的斜线条组，每个斜线条组中的斜线间距相等。以下半部分为例，有9条等间距平行竖直线条和四条斜线条，斜线条比竖直线条粗且相互平行，以便于后续在扫描图像中的识别，图1（a）和图1（b）给出了两种校准板的示意图。

参见图2，图2（a）为当线阵CCD相机扫描线为水平时扫描图1（a）所示校准板的示意图、图2（b）为当线阵CCD相机扫描线为水平时扫描图1（b）所示校准板的示意图，为了便于理解，图中用黑色点划线表示相机的扫描线位置。

参见图3，图中所示为当线阵CCD相机扫描线在图2（a）所示位置时获得的相机扫描图像。为表述方便，图中用黑色双点划线表示斜线条在扫描图像中的位置。当扫描线为水平时，会有两条线之间有四条固定的竖线条且这两条线距离其前一条竖线条的距离相等，在图3中即a1=b1。根据图3也能判断出扫描线的位置。具体方法为：第一条双点划线在第2、3条竖线之间，与第2条竖线距离为a1，对应斜线段上一点在校准板上第2、3条竖线之间，距离第2条竖线a1的位置；第二条双点划线在第6、7条竖线之间，与第6条竖线距离为b1，对应斜线段上一点在校准板上第6、7条竖线之间，距离第6条竖线b1的位置；第三条双点划线在第7、8条竖线之间，距离第7条竖线为c1,对应斜线段上一点在校准板上第7、8条竖线之间，距离第7条竖线c1的位置，唯一能通过这三点确定的直线只有一条，即为图2中点划线所在的位置，据此就能判断出线阵相机扫描线的位置。随着扫描线位置的变化，扫描线与斜线的交点也随之变化。对于水平扫描线来说，线阵CCD相机扫描图1（a）所示校准板时，水平扫描线与两条和竖线条夹角为四十五度的斜线、一条和竖线条夹角为一百三十五度的斜线相交（如图2（a）所示）；线阵CCD相机扫描图1（b）所示校准板时，水平扫描线与一条和竖线条夹角为四十五度的斜线、两条和竖线条夹角为一百三十五度的斜线相交（如图2（b）所示）。

参见图4，图中所示为当线阵CCD相机扫描线为倾斜时扫描图1（a）所示校准板的示意图，黑色点划线表示相机的扫描线位置。

参见图5，图中所示为当线阵CCD相机扫描线在图4所示位置时获得的相机扫描图像。图中黑色双点划线表示斜线条在扫描图像中的位置。根据图5可以判断出扫描线的位置，具体方法为：第一条双点划线在第2、3条竖线之间，与第2条竖线距离为a2，对应斜线段上一点在校准板上第2、3条竖线之间，距离第2条竖线a2的位置；第二条双点划线在第6、7条竖线之间，与第6条竖线距离为b2，对应斜线段上一点在校准板上第6、7条竖线之间，距离第6条竖线b2的位置；第三条双点划线在第8、9条竖线之间，距离第8条竖线为c2,对应斜线段上一点在校准板上第8、9条竖线之间，距离第8条竖线c2的位置，唯一能通过这三点确定的直线只有一条，即为图4中点划线所在的位置，据此就能判断出线阵相机扫描线的位置。

本应用于线阵CCD对准调节的校准板的使用方法为：首先，将校准板垂直放置于检测平台上，校准板静止。相机连接电脑并启动成像软件DALSA QuickCam在显示屏上实时显示成像图像。用线阵CCD相机连续扫描校准板的同一位置，得到的扫描图像为一系列竖直线条，根据线条的具体位置可以判断出扫描线的位置，具体过程如上实施例所述。另外，此发明还可用于线阵CCD相机焦距的调节，具体为：调节相机焦距可以看到成像图像线条清晰度的变化，调节相机焦距直至得到最清晰的线条即可完成相机焦距的调节。

该实施例仅为近视场调节的例子，本发明的保护范围不局限于该实施例。根据本申请的记载，本领域技术人员能够明确远视场调节的方案，也能够明确校准板中上半部分竖线条间距与下半部分竖线条间距之比为其它数值时的对准调节方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将校准板垂直放置于位于被检测对象所在区域内的检测平台上，所述校准板包括：用于线阵CCD相机离拍摄对象较远时对准调节的上半部分以及用于线阵CCD相机离拍摄对象较近时对准调节的下半部分，上半部分和下半部分分别绘制有间距相等且相互平行的竖线条组，上半部分竖线条之间的间距大于下半部分竖线条之间的间距，上半部分和下半部分分别绘制有与竖线条组夹角为四十五度的斜线条组、与竖线条组夹角为一百三十五度的斜线条组，每个斜线条组中的斜线间距相等且相互平行；

B、采集线阵CCD相机连续扫描校准板同一位置获取的清晰图像；

C、由步骤B获取的清晰图像确定线阵CCD相机扫描线位置并判断扫描线是否水平：在扫描线倾斜时，调节线阵CCD相机位置后返回步骤B；在扫描线水平时完成对准调节。

2.根据权利要求1所述一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，步骤B中采集的清晰图像：在线阵CCD相机离校准板较远时为扫描线在校准板上半部分中的成像，在线阵CCD相机离校准板较近时为扫描线在校准板下半部分中的成像，清晰图像包括多根表征扫描线与斜线交点位置信息的竖线。

3.根据权利要求2所述一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，步骤C中由步骤B获取的清晰图像确定线阵CCD相机扫描线位置的方法为：读取清晰图像中每根竖线与其相邻竖线条之间的距离，由每根竖线与其相邻竖线条之间的距离确定扫描线和斜线的交点，连接各交点即确定线阵CCD相机扫描线位置。

4.根据权利要求3所述一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，步骤C中判断扫描线是否水平的方法为：当扫描线和同一斜线条组中斜线的交点与各自同一侧竖线条之间的距离相等时，扫描线水平；否则，扫描线倾斜。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，步骤A中所述校准板为白色背景，竖线条和斜线条为黑色线条，上半部分竖线条之间的间距与下半部分竖线条之间的间距比例为二比一。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述一种线阵CCD相机对准调节方法，其特征在于，线阵CCD相机自带有用于调节和实时显示扫描图像的DALSA QuickCam软件。