标定板主要用于机器视觉、摄影测量及三维重建等领域,其核心功能包括校正镜头畸变、建立像素与物理尺寸的换算关系,以及确定空间物体表面点与其图像对应点之间的几何关系。具体作用如下:
一、核心功能
- 校正镜头畸变
相机镜头因光学特性会产生图像扭曲(如桶形畸变、枕形畸变),标定板通过固定间距的图案阵列(如棋盘格、圆点阵列)提供基准参照,帮助算法计算并校正畸变,提升成像精度 - 建立尺寸换算关系
确定图像中像素尺寸与实际物理尺寸的比例关系,使得图像测量结果可转换为真实世界的长度、面积等物理量 - 构建空间几何模型
建立物体表面点的三维空间位置与其在图像中二维投影的对应关系,为三维重建、姿态估计等提供几何约束
二、关键应用场景
- 工业检测与机器人引导
- 用于产品尺寸测量、缺陷检测,并通过九点标定实现图像坐标系与机械臂坐标系的映射,引导机器人精准抓取或定位46。
- 在自动化产线中,校正后的图像可大幅提升检测精度
- 三维重建与摄影测量
- 通过多角度拍摄标定板的图像,结合标定算法(如Tsai、Zhang方法)计算相机投影矩阵,实现场景的三维重建
- 多传感器联合标定
- 自动驾驶领域:校准摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器之间的时空参数,确保多模态数据融合的准确性(例如激光雷达-相机联合标定需专用圆孔板)
- 无人机航拍:校正相机畸变并精确测定姿态,提升地理定位精度
- 医疗影像与科研
内窥镜、CT/MRI等设备通过标定板提高影像数据的测量精度,辅助病灶分析
三、类型与材质
- 类型:棋盘格、圆点阵列、AprilTag、ArUco标记等,不同图案适配不同算法(如霍夫变换检测圆形)
- 材质:玻璃(高稳定性)、陶瓷(耐磨损)、漫反射白板(激光雷达标定),以满足不同传感器的反射率需求
四、标定过程简述
- 相机拍摄带有固定图案的标定板(需多角度/多位置);
- 算法识别图案特征点并计算畸变参数、内参(焦距、主点)及外参(位置姿态);
- 利用参数校正后续图像或构建测量模型46。
注:在激光雷达标定中,需使用高反射率标定板(如漫反射白板)确保雷达回波强度稳定;可升降标定板则适配不同高度的传感器(如卡车与乘用车)