[0001] 本申请涉及测控技术领域，特别涉及为一种标定装置。

[0002] 标定块多用在机器视觉、图像测量、摄影测量、三维重建等应用中，可以校正镜头畸变、确定物理尺寸和像素间的换算关系。

[0003] 在计算多幅图像的拼接变换关系中也常用到立体标定块，在现有技术中，在立体标定块的四个侧面设置特殊的图案或块，作为图像的特征点。

[0004] 但现有的用于计算多幅图像的拼接变换关系的标定块存在一个问题：在拍摄两个侧面的图像时，由于两个侧面互相垂直，拍摄的图像中没有重叠的部分，需要在两个侧面之间拍摄多张图像，计算时需要提取多张图像的特征点并进行多次计算，导致计算量大、计算效率低。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种标定块，解决现有技术中计算多幅图像的拼接变换关系时需要拍摄多张标定块的图像，导致计算量大的问题。

[0006] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0007] 一种标定装置，包括主体，所述主体侧面排列有四个标定面，任一所述标定面与相邻的标定面垂直，在任意两个相邻的所述标定面之间设置有拼接部，所述拼接部具有重叠区域，使得成像设备以垂直的方向采集两个相邻的所述标定面的两个图像后，两个图像均包括所述重叠区域，在任一所述拼接部上设置有至少一个拼接块，所述拼接块用于作为成像设备采集的图像中的特征点。

[0008] 上述标定装置，通过在相邻的标定面之间设置拼接部，且拼接部存在重叠区域，使得成像设备以垂直的方向采集两个相邻的标定面的两个图像后，两个图像均包括重叠区域，在重叠区域设置有拼接块，能够作为采集的两个图像重叠部分的特征点，即只需要采集两张图像就可以得到两个面之间的拼接变换关系，对于标定装置的四个标定面，只需要拍摄四张图像就可以得到四个面之间的拼接变换关系，而现有标定块则需要采集至少三张图像才能可以得到两个面之间的拼接变换关系，得到四个面之间的拼接变换关系至少需要十二张图像甚至更多。相较之下，本申请计算多幅图像的拼接变换关系时只需要拍摄四张图像，采集时间短，计算量不大，相应的计算时间也短，计算效率高。

[0009] 在一种实现方式中，所述标定装置还包括两个安装面，任一所述安装面与任一所述标定面垂直，所述安装面上设置有多个安装孔，所述安装孔贯穿两个所述安装面，用于安装固定所述标定装置。

[0010] 在一种实现方式中，所述拼接部上设置有多个第一容置孔，多个所述拼接块一一固定在多个所述第一容置孔内。

[0011] 在一种实现方式中，所述拼接部是一个弧形拼接面，所述弧形拼接面的两侧分别连接在相邻两个标定面的边缘。

[0012] 在一种实现方式中，所述拼接部是一个矩形拼接面，所述矩形拼接面的两侧分别连接在相邻两个标定面的边缘。

[0013] 在一种实现方式中，所述拼接部是三个连续的矩形拼接面，三个所述矩形拼接面中有两个边缘的矩形拼接面与标定面相邻，另一个居中的矩形拼接面与两个矩形拼接面相邻。

[0014] 在一种实现方式中，所述标定装置还包括多个标定块，所述标定面设置有多个第二容置孔，多个所述标定块一一固定在多个所述第二容置孔内。

[0015] 在一种实现方式中，所述安装面上设置有多个固定孔，所述固定孔连通所述安装面和所述第一容置孔、第二容置孔，用于固定容置在所述第一容置孔内的拼接块和所述第二容置孔内的标定块。

[0016] 在一种实现方式中，所述拼接块包括第一拼接块、第二拼接块，所述第一拼接块通过多个所述第一容置孔对应固定在两个所述边缘的矩形拼接面上，所述第二拼接块通过多个所述第一容置孔对应固定在所述居中的矩形拼接面上。

[0017] 在一种实现方式中，所述安装面设置有镂空部，用于减少标定装置的重量。

[0035] 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

[0036] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

[0037] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0038] 在本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实时的关系或者顺序。

[0039] 如图1所示，一种标定装置，其特征在于，所述标定装置包括主体1，所述主体1侧面排列有四个标定面11，任一所述标定面11与相邻的标定面11垂直，在任意两个相邻的所述标定面11之间设置有拼接部12，所述拼接部12具有重叠区域，使得成像设备以垂直的方向采集两个相邻的所述标定面11的两个图像后，两个图像均包括所述重叠区域，在任一所述拼接部12上设置有至少一个拼接块21，所述拼接块21用于作为成像设备采集的图像中的特征点。

[0040] 其中，当主体1为一体实心时，其包括四个标定面11，两个安装面13，以及四个拼接部12，任一标定面11与相邻的标定面11垂直，任一标定面11与任一安装面13垂直，其中拼接部12设置在相邻两个标定面11之间，可以是一个矩形切面，相当于对主体1的四个角进行轴向方向的切割，主体1的每个角切割一次，切割出的面即为拼接部12。如图2所示，在垂直于标定面11的一侧设置有一台成像设备(通常为3D线扫相机或其他3D相机，以及2D相机)，图2中的远离标定装置的矩形即为成像装置，虚线表示成像设备的扫描范围，右侧的矩形虚线表示成像设备扫描主体1的另一个标定面11，即当标定装置转动顺时针转动90°时，成像装置的扫描情况，并不表示有两个成像设备，当然也可以设置两个或多个成像设备采集标定装置图像，进行图像拼接变换关系计算。如图3所示，为成像设备采集的标定装置一侧的图像，随着标定装置的转动，标定装置每转动90°，成像设备采集一次图像，只需采集4次图像，就可得到标定板四个侧面的图像。图3中虚线部分即为主体1的重叠区域，在采集标定装置相邻两个标定面11的图像中，都可以在图像中看到两个标定面11之间的重叠区域。以重叠区域为参照，手动或利用算法调整图像角度位置使两幅图像的相同位置对齐，即可根据算法计算得到四张点云图像的拼接转换数据。而现有的标定板，由于两个相邻的面之间不存在重叠区域，因此除了拍摄两张两个相邻的面的图像外，至少还需要拍摄一张两个相邻的面相邻部分的图像。拍摄的图像比本申请多，进而导致计算量增大。如图1所示，在安装面13上开设有贯穿两个安装面13的安装孔14(图1仅标出一个安装孔14，其余5个未标出，当然，安装孔14的形状的数量不做限定，图1所示仅为一个较优实施例)，在利用螺栓通过安装孔14将主体1安装在五轴机台上，即可利用五轴机台带动标定装置转动，使成像设备采集标定装置四个侧面的图像，如图3所示，采集的侧面图像中既包括标定面11图像，也包括拼接部
12的图像。此外，如图1所示，在安装面13也可以设置镂空部15(图1仅标出一个镂空部15，其余3个未标出，当然，镂空部15的形状的数量不做限定，图1所示仅为一个较优实施例)，减少标定装置的重量。在标定装置中心位置开设有销钉孔(图未标出)，与五轴机台上的销钉配合，用于标定装置安装定位。拼接块21的形状、材质均未限定，可以为圆柱形、立方体形、圆锥形等，材质可以为金属、橡胶等。在本实施例中，多个标定块22的长度相等。

[0041] 上述标定装置，通过在相邻的标定面11之间设置拼接部12，且拼接部12存在重叠区域，使得成像设备以垂直的方向采集两个相邻的标定面11的两个图像后，两个图像均包括重叠区域，在重叠区域设置有拼接块21，能够作为采集的两个图像重叠部分的特征点，即只需要采集两张图像就可以得到两个面之间的拼接变换关系，对于标定装置的四个标定面11，只需要拍摄四张图像就可以得到四个面之间的拼接变换关系，而现有标定块22则需要采集至少三张图像才能可以得到两个面之间的拼接变换关系，得到四个面之间的拼接变换关系至少需要十二张图像甚至更多。相较之下，本申请计算多幅图像的拼接变换关系时只需要拍摄四张图像，采集时间短，计算量不大，相应的计算时间也短，计算效率高。

[0042] 在一个实施例中，所述标定装置还包括两个安装面13，任一所述安装面13与任一所述标定面11垂直，所述安装面13上设置有多个安装孔14，所述安装孔14贯穿两个所述安装面13，用于安装固定所述标定装置。

[0043] 如图1所示，在安装面13上开设有贯穿两个安装面13的安装孔14(图1仅标出一个安装孔14，其余5个未标出，当然，安装孔14的形状的数量不做限定，图1所示仅为一个较优实施例)，在利用螺栓通过安装孔14将主体1安装在五轴机台上，即可利用五轴机台带动标定装置转动，使成像设备采集标定装置四个侧面的图像，如图3所示，采集的侧面图像中既包括标定面11图像，也包括拼接部12的图像。

[0044] 在一个实施例中，所述拼接部12上设置有多个第一容置孔16，多个所述拼接块21一一固定在多个所述第一容置孔16内。

[0045] 其中，如图4、图5所示，图4为标定装置的局部爆炸图，图5为图4的局部放大图，第一容置孔16的形状与拼接块21的形状想适应，例如拼接块21为圆柱，第一容置孔16的切面即为圆形，且第一容置孔16的深度要短于拼接柱的长度。将拼接块21放置在容置孔内，方便安装与拆除，且相较于拼接块21与主体1一体成型或将拼接块21焊接在主体1上，将拼接块21放置在容置孔内更坚固，不易被破坏。

[0046] 在一个实施例中，所述拼接部12是一个弧形拼接面，所述弧形拼接面的两侧分别连接在相邻两个标定面11的边缘。

[0047] 其中，图6为拼接部12是一个弧形拼接面的标定装置的结构图，图7为图6的局部放大图。如图7所示，当拼接部12是一个弧形拼接面，弧形拼接面的两侧分别与相邻两个标定面11的边缘连接。成像设备采集的相邻侧面的图像中也存在重叠区域，因此也可以实现拍摄4张图像就可以计算图像拼接变换关系。

[0048] 在一个实施例中，所述拼接部12是一个矩形拼接面，所述矩形拼接面的两侧分别连接在相邻两个标定面11的边缘。

[0049] 其中，图8为拼接部12是一个矩形拼接面的标定装置的结构图，图9为图8的局部放大图。当拼接部12是一个矩形拼接面，矩形拼接面的两侧分别与相邻两个标定面11的边缘连接。成像设备采集的相邻侧面的图像中也存在重叠区域，因此也可以实现拍摄4张图像就可以计算图像拼接变换关系。

[0050] 在一个优选实施例中，所述拼接部12是三个连续的矩形拼接面，三个所述矩形拼接面中有两个边缘的矩形拼接面与标定面11相邻，另一个居中的矩形拼接面与两个矩形拼接面相邻。

[0051] 其中，图10为拼接部12是三个连续的矩形拼接面的标定装置的结构图，图11为图10的局部放大图。三个矩形拼接面中有两个边缘的矩形拼接面与标定面11相邻，另一个居中的矩形拼接面与两个矩形拼接面相邻。其中，在三个连续的矩形拼接面上每个面都设置有两个拼接块21，当然拼接块21也可以是其他数量，但需要保证每个面都有拼接块21。成像设备采集的相邻侧面的图像中也存在重叠区域，因此也可以实现拍摄4张图像就可以计算图像拼接变换关系。

[0052] 在一个实施例中，所述标定装置还包括多个标定块22，所述标定面11设置有多个第二容置孔17，多个所述标定块22一一固定在多个所述第二容置孔17内。

[0053] 其中，图12为标定装置的局部爆炸图，图13为图12的局部放大图，如图12、图13所示，在标定面11设置有多个第二容置孔17，标定块22可以一一固定在多个所述第二容置孔17内。标定面11上有标定块22后，可以作为标定板使用，可以用在3D视觉设备与机械人的标定上，实现一板多用，扩充标定装置的用途。成像设备只需采集一个标定面11的图像就可以计算出标定数据。标定块22的形状、材质均未限定，可以为圆柱形、立方体形、圆锥形等，材质可以为金属、橡胶等。但需要保证一个标定面11上最少需要固定4个标定块22。

[0054] 在一个实施例中，所述安装面13上设置有多个固定孔18，所述固定孔18连通所述安装面13和所述第一容置孔16、第二容置孔17，用于固定容置在所述第一容置孔16内的拼接块21和所述第二容置孔17内的标定块22。

[0055] 其中，如图11所示，在安装面13上设置有多个固定孔18(图中仅标出一个)，固定孔18连通安装面13和所述第一容置孔16、第二容置孔17。固定孔18的数量与第一容置孔16和第二容置孔17数量之和对应，利用螺栓通过固定孔18分别将标定块22、拼接块21固定在第二容置孔17和第一容置孔16内。

[0056] 在一个优选实施例中，所述拼接块21包括第一拼接块211、第二拼接块221，所述第一拼接块211通过多个所述第一容置孔16对应固定在两个所述边缘的矩形拼接面上，所述第二拼接块221通过多个所述第一容置孔16对应固定在所述居中的矩形拼接面上。

[0057] 其中，如图14所示，将第一拼接块211通过第一容置孔16固定在两个所述边缘的矩形拼接面上，将第二拼接块221通过第一容置孔16固定在居中的矩形拼接面上。第一拼接块211和第二拼接块221的横截面形状相同，且第二拼接块221的长度大于第一拼接块211的长度，使得成像设备中能更好地采集到第一拼接块211的点云数据，进而使多幅图像对齐地更准，计算出的图像拼接变换关系更准确。

[0058] 在一个实施例中，所述安装面13设置有镂空部15，用于减少标定装置的重量。

[0059] 其中，如图1所示，在安装面13也可以设置镂空部15(图1仅标出一个镂空部15，其余3个未标出，当然，镂空部15的形状的数量不做限定，图1所示仅为一个较优实施例)，减少标定装置的重量。

[0060] 在一个优选实施例中，第一拼接块211、第二拼接块221、标定块22的参数分别为：直径为2毫米、长5.5mm、圆柱体、数量为16个；直径为2毫米、长7.5mm、圆柱体、数量为8个；直径为4毫米、长6mm、圆柱体、数量为48个。

[0061] 在一个优选实施例中，在标定块22的一端开设有一小孔，用于作为成像设备采集的图像中的特征点。

[0062] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0063] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。