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1、(10)申请公布号 CN 104089579 A (43)申请公布日 2014.10.08 C N 1 0 4 0 8 9 5 7 9 A (21)申请号 201410381656.2 (22)申请日 2014.08.05 G01B 11/00(2006.01) G01M 11/00(2006.01) G06T 7/00(2006.01) (71)申请人吉林大学 地址 130012 吉林省长春市前进大街2699 号 (72)发明人徐观 苏建 李晓韬 张立斌 潘洪达 刘玉梅 陈熔 戴建国 林慧英 卢雪 孙丽娜 刘换平 郝照冰 张兰 牛治慧 陈秋雨 (74)专利代理机构长春市四环专利事务所(普 通。
2、合伙) 22103 代理人郭耀辉 (54) 发明名称 基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机 标定靶标 (57) 摘要 本发明公开了一种基于球面坐标的汽车视觉 检测系统的摄像机标定靶标，旨在解决目前现有 三维标定物只能直接获得笛卡尔三维直角坐标系 下的三维数据点，无法获得球面坐标系下由球面 半径和角度所决定的数据点的问题，基于球面坐 标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标主要由 球面座(1)与发光二极管(2)组成，提供了一种结 构简单、检测精度高、累积误差小、功能完整、操作 简便、易于安装、通用性强、成本较低、性能可靠的 可满足汽车检测行业对汽车车体进行视觉检测要 求的基于球面坐标的汽车视觉检测。
3、系统的摄像机 标定靶标。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104089579 A CN 104089579 A 1/1页 2 1.一种基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标，其特征在于，所述的基 于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标由球面座(1)与发光二极管(2)组成； 发光二极管(2)与球面座(1)的螺纹通孔螺纹固定连接并由内而外穿出球面座(1)的 外表面，发光二极管(2)直径较粗一端靠近较细一侧的端面与球面座(1)内表面紧。
4、配合接 触。 2.按照权利要求1所述的基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标，其特 征在于所述的球面座(1)为球壳形钢制薄壁零件并调质处理，在球面座(1)表面均匀分布 的经线和纬线的相交位置沿球心方向加工螺纹通孔。 3.按照权利要求1所述的基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标，其 特征在于所述的发光二极管(2)的外壳为阶梯圆柱形，直径较细一端为发射端且加工有螺 纹。 权 利 要 求 书CN 104089579 A 1/3页 3 基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标 技术领域 0001 本发明涉及一种汽车工业领域的检验设备，更具体的说，它涉及一种基于球面坐 标的汽车视。
5、觉检测系统的摄像机标定靶标。 背景技术 0002 为保证汽车的安全行驶，合理快速的检测汽车的超载超限和尺寸改装，进行汽车 的各项几何角度的视觉测量是汽车检测领域的主要检测项目之一。目前，对汽车尺寸和角 度的测量主要停留在手工米尺测量，效率低，精度差，工作人员劳动强度大。采用机器视觉 测量技术对汽车几何参数进行非接触检测由于具有快速、准确和高可靠性等特点有望解决 以上技术瓶颈。由于三维标定物可通过一幅照片即可确定摄像机相面坐标与三维空间坐标 的转换矩阵，因此可以实现快速标定；同时三维标定物的标定精度要高于二维标定物。但是 现有三维标定物体积较大，加工复杂，难以实现实用性要求较高的现场标定；同时现。
6、有三平 面式标定靶标只能直接获得笛卡尔三维直角坐标系下的三维数据点，无法获得球面坐标系 下由球面半径和角度所决定的的数据点，而对于几何角度的视觉测量，不经转换计算直接 标定球面坐标系下的角度信息对于提高汽车定位角度等参数的测量精度具有重要意义。本 发明采用球面座和发光二极管组合的可分解结构，实现了球面坐标系下检测系统摄像机的 标定，系统结构简单，便于加工和运输，可以直接获得球面坐标系下空间一般位置的数据点 的球面坐标，提高了角度测量结果的准确度，对汽车工业检测领域的技术进步具有重要意 义。 发明内容 0003 本发明针对目前现有三维标定物只能直接获得笛卡尔三维直角坐标系下的三维 数据点，无法获。
7、得球面坐标系下由球面半径和角度所决定的的数据点的问题，提供了一种 可直接获得球面坐标系下空间一般位置的数据点的球面坐标、结构简单、检测精度高、累积 误差小、功能完整、操作简便、易于安装、通用性强、成本较低、性能可靠的可满足汽车检测 行业对汽车角度参数进行视觉检测要求的基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标 定靶标。 0004 参阅图1至图4，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。本发 明所提供的基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标包括有球面座与发光二 极管。 0005 发光二极管与球面座的螺纹通孔螺纹固定连接并由内而外穿出球面座的外表面， 发光二极管直径较粗一端靠近较。
8、细一侧的端面与球面座内表面紧配合接触。 0006 技术方案中所述的球面座为球壳形钢制薄壁零件并调质处理，在球面座表面均匀 分布的经线和纬线的相交位置沿球心方向加工螺纹通孔。 0007 技术方案中所述的发光二极管的外壳为阶梯圆柱形，直径较细一端为发射端且加 工有螺纹。 说 明 书CN 104089579 A 2/3页 4 0008 本发明的有益效果是： 0009 (1)本发明针对目前现有三维标定物只能直接获得笛卡尔三维直角坐标系下的三 维数据点，无法获得球面坐标系下由球面半径和角度所决定的的数据点的问题，提供了一 种可直接获得球面坐标系下空间一般位置的数据点的球面坐标的标定系统，对于以测量汽 车。
9、角度参数为检测目标的情况，由于无需进行笛卡尔三维直角坐标到角度的转换，可以取 得更高的测量精度。 0010 (2)本发明针对汽车视觉检测系统现场标定对标定系统重量轻、携带方便等要求， 采用发光二极管与球面座组合的方式完成标定系统的装配，因此使标定系统满足了便携小 尺寸的要求，降低三维标定系统运输使用的难度。 0011 (3)本发明针对汽车视觉检测系统现场标定对标定系统重量轻、携带方便等要求， 发光二极管采用阶梯形带螺纹的壳体，与球面座连接方便且可以通过阶梯定位，实现了快 速安装并保证了发光二极管的光点位置到球心距离一致，提高了标定精度。 0012 (4)本发明的主要零件采用标准量具钢进行加工，。
10、首先，标准型钢产量大，机械加 工工序少，制作简单，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件，采用标准型钢具有一 定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度，可以满足国家标准对测量精度的要 求。 附图说明 0013 图1是基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标的前向轴测图； 0014 图2是基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标的后向轴测图； 0015 图3是基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标的球面座1的轴测 图； 0016 图4是基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标的发光二极管2的轴 测图； 0017 图中：1.球面座，2.发光二极管。 具体实施方。
11、式 0018 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述: 0019 参阅图1至图4，基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标包括有球 面座1与发光二极管2。 0020 球面座1为球壳形钢制薄壁零件并调质处理，在球面座1表面均匀分布的经线和 纬线的相交位置沿球心方向加工螺纹通孔，发光二极管2的外壳为阶梯圆柱形，直径较细 一端为发射端且加工有螺纹，发光二极管2与球面座1的螺纹通孔螺纹固定连接并由内而 外穿出球面座1的外表面，发光二极管2直径较粗一端靠近较细一侧的端面与球面座1内 表面紧配合接触。 0021 基于球面坐标的汽车视觉检测系统的摄像机标定靶标的使用方法：将基于球面坐 标的汽车视觉检测。
12、系统的摄像机标定靶标放置在汽车视觉检测系统的摄像机视场范围内 的一个固定位置，球心与待测角度中心重合，通过摄像机采集一幅靶标图像，对图像进行滤 波、灰度增强、图像分割、二极管中心坐标提取等步骤获得二极管图像中心坐标，根据二极 说 明 书CN 104089579 A 3/3页 5 管在球面空间坐标系的位置坐标与图像二维中心坐标，采用最小二乘法、粒子群优化算法 或遗传算法，可以得到球面空间坐标系坐标与摄像机采集的图像特征点的二维坐标的转换 矩阵，完成汽车视觉检测系统的球面空间坐标系下的摄像机的标定。 说 明 书CN 104089579 A 1/4页 6 图1 说 明 书 附 图CN 104089579 A 2/4页 7 图2 说 明 书 附 图CN 104089579 A 3/4页 8 图3 说 明 书 附 图CN 104089579 A 4/4页 9 图4 说 明 书 附 图CN 104089579 A 。