一种使用距离差的相机标定方法

技术领域

本发明属于物体成像领域，尤其是涉及一种使用距离差的相机标定方法。

背景技术

由于相机成像的原理，导致成像过程中会出现“近大远小”的情况，所以被测物与相机之间的距离发生改变时，图像中单个像素所代表的物理距离也会发生改变（注：单个像素所代表的物理距离即为单个像素的分辨率）。现有的技术在被测物与相机之间的距离发生改变时，所使用的像素分辨率不变，从而会产生测量误差，虽然使用激光测距仪，可解决这个问题，但需要增加额外的硬件成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种使用距离差的相机标定方法，以解决现有技术在被测物与相机之间的距离发生改变时，所使用的像素分辨率不变，从而会产生测量误差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种使用距离差的相机标定方法，包括如下步骤：

S1、在被测物体与镜头距离为

S2、在被测物体与镜头距离为

S3、通过公式得到分辨率与被测物体宽、被测物体在传感器上的成像宽度、单个像元的物理宽度之间的关系；

S4、通过公式得到两次分辨率之间的比值，等于两次被测物体在传感器上的成像宽度比值；

S5、通过公式证明被测物体宽度与镜头与被测物体距离之间的比值，等于被测物体在传感器上的成像宽度与镜头与传感器距离之间的比值；

S6、通过步骤S5的公式转换，得到被测物体在传感器上的成像宽度与被测物体宽度、镜头与被测物体距离、镜头与传感器距离之间的关系；

S7、将步骤S6的公式代入步骤S4的公式，可以得到两次标定的分辨率之间的比值，等于两次标定时镜头与传感器距离之间的距离的比值；

S8、通过步骤S7公式的转换，得到了第二次标定时的分辨率与第一次标定时分辨率、第一次标定时镜头与传感器距离、第二次标定时镜头与传感器距离之间的关系；

S9、两次标定时镜头与传感器距离未知，但已知两次标定时镜头与传感器距离之 差

S10、将

S11、对步骤S10的公式转换，得到得到第一次标定时镜头与传感器距离之差

S12、在使用过程中，若测量时，已知当前测量位置与第一次标定的镜头与传感器 距离

进一步的，所述步骤S3中分辨率与被测物体宽、被测物体在传感器上的成像宽度、单个像元的物理宽度之间的关系为：

进一步的，所述步骤S6中被测物体在传感器上的成像宽度与被测物体宽度、镜头与被测物体距离、镜头与传感器距离之间的关系为：

进一步的，所述步骤S8中第一次标定时镜头与传感器距离、第二次标定时镜头与 传感器距离之间的关系为：

进一步的，所述步骤S10中两次标定时分辨率、第二次标定时的距离、两次标定时 镜头与传感器距离之差

进一步的，所述步骤S11中，

进一步的，所述步骤12中当前被测物体的分表率。

相对于现有技术，本发明所述的一种使用距离差的相机标定方法具有以下有益效果：在已知两次相机标定的分辨率以及两次标定的物距差值的情况下，可以通过算法运算，在不使用激光测距仪的情况下，可以计算得出当前相机的分辨率，从而消除由于被测物与相机距离发生变化所产生的测量误差。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种使用距离差的相机标定方法进行第一次采图计算标定示意图；

图2为本发明实施例所述的一种使用距离差的相机标定方法进行第二次采图计算标定示意图；

图3为本发明实施例所述的一种使用距离差的相机标定方法进行两次标定差值的位置示意图；

图4为本发明实施例所述的一种使用距离差的相机标定方法使用时标定示意图。

附图标记说明：

1-被测物体；2-镜头；3-传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-4所示，一种使用距离差的相机标定方法，包括如下步骤：

S1、在被测物体1与镜头2距离为

步骤1，被测物的实际物理宽度为

被测物的像素分辨率平均值为：

S2、在被测物体1与镜头2距离为

步骤2，被测物的实际物理宽度为且数值已知，被测物体1与镜头2之间的距离为

被测物的像素分辨率平均值为：

S3、通过公式得到分辨率与被测物体1宽、被测物体1在传感器3上的成像宽度、单个像元的物理宽度之间的关系；

由于

S4、通过公式得到两次分辨率之间的比值，等于两次被测物体1在传感器3上的成像宽度比值；

可以得到，标定时的像素分辨率

S5、通过公式证明被测物体1宽度与镜头2与被测物体1距离之间的比值，等于被测物体1在传感器3上的成像宽度与镜头2与传感器3距离之间的比值；

根据三角函数可得：

S6、通过步骤S5的公式转换，得到被测物体1在传感器3上的成像宽度与被测物体1宽度、镜头2与被测物体1距离、镜头2与传感器3距离之间的关系；

步骤S6中被测物体1在传感器3上的成像宽度与被测物体1宽度、镜头2与被测物体1距离、镜头2与传感器3距离之间的关系为：

S7、将步骤S6的公式代入步骤S4的公式，可以得到两次标定的分辨率之间的比值，等于两次标定时镜头2与传感器3距离之间的距离的比值；

S8、通过步骤S7公式的转换，得到了第二次标定时的分辨率与第一次标定时分辨率、第一次标定时镜头2与传感器3距离、第二次标定时镜头2与传感器3距离之间的关系；

步骤S8中第一次标定时镜头2与传感器3距离、第二次标定时镜头2与传感器3距离 之间的关系为：

S9、两次标定时镜头2与传感器3距离未知，但已知两次标定时镜头2与传感器3距 离之差

卷绕材料，已知材料厚度与卷绕层数，可以得到两次标定的距离差；如两次材料放置于同一平面，已知两次标定的材料高度，可以通过两次标定的材料高度相减得到距离差等。

S10、将

步骤S10中两次标定时分辨率、第二次标定时的距离

S11、对步骤S10的公式转换，得到得到第一次标定时镜头2与传感器3距离之差

步骤S11中，

S12、在使用过程中，若测量时，已知当前测量位置与第一次标定的镜头2与传感器 3距离

步骤12中当前被测物体1的分表率

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。