基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法

史宝全; 侯轩哲; 贺谦; 陈先民; 张文东; 杨林

doi:10.37188/OPE.20253318.2914

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基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2025-10-28

- 基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法
- A cross-shaped calibration target based on cross-ratio invariance and its identification method
- 光学精密工程 2025年33卷第18期页码：2914-2928
- 作者机构：
  
  1.西安电子科技大学机电工程学院，陕西西安 710071
  2.强度与结构完整性全国重点实验室，陕西西安 710065
  3.西安宝创速维智能科技有限公司，陕西西安 712000
  4.中科国通检测认证（天津）有限公司，天津 300462
- 作者简介：
  
  [ "史宝全（1982-），男，副教授，硕士生导师，分别于2005年、2009年、2013年于西安交通大学获得学士、硕士及博士学位，主要研究方向为人工智能与3D视觉检测技术。E-mail：bqshi@xidian.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2023YFF0720400);强度与结构完整性全国重点实验室开放基金(LSSIKFJJ202402005);天津市科技计划项目(22YFYSHZ00110);陕西省技术创新引导专项(2024ZC-YYDP-28)
- DOI：10.37188/OPE.20253318.2914
  中图分类号： TP394.1;TH691.9
- CSTR：32169.14.OPE.20253318.2914
- 收稿：2025-05-23，
  
  修回：2025-07-02，
  
  纸质出版：2025-09-25
- 稿件说明：
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史宝全,侯轩哲,贺谦等.基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法[J].光学精密工程,2025,33(18):2914-2928.

SHI Baoquan,HOU Xuanzhe,HE Qian,et al.A cross-shaped calibration target based on cross-ratio invariance and its identification method[J].Optics and Precision Engineering,2025,33(18):2914-2928.
史宝全,侯轩哲,贺谦等.基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法[J].光学精密工程,2025,33(18):2914-2928. DOI： 10.37188/OPE.20253318.2914. CSTR： 32169.14.OPE.20253318.2914.

SHI Baoquan,HOU Xuanzhe,HE Qian,et al.A cross-shaped calibration target based on cross-ratio invariance and its identification method[J].Optics and Precision Engineering,2025,33(18):2914-2928. DOI： 10.37188/OPE.20253318.2914. CSTR： 32169.14.OPE.20253318.2914.

摘要

针对大视场测量中传统大尺寸标定靶标制造困难、携带不便及易变形的问题，提出一种基于交比不变性的十字形标定靶标及其识别方法。首先，设计了由两根等长靶尺相互垂直连接而成的十字结构靶标。该靶标的四条臂等长，且各臂上布置满足交比恒定为4/3的靶标点（圆形非编码标志点），主体采用铝合金或碳纤维复合材料，兼顾了轻量化和高强度。其次，利用交比不变性设计了靶标点的编码规则，并开发了十字形靶标识别流程，实现标定图像中靶标点的自动检测与解码。最后，制作了靶标实物并开展了实验测试。实验结果表明所设计的靶标在80°的大倾角范围内仍能准确识别，并且其结构简单、易于制造、携带及拆装，能够满足工业现场复杂环境下大视场相机的快速标定需求。

Abstract

To address the challenges of manufacturing， portability， and deformation associated with traditional large-scale calibration targets in large field-of-view （FOV） measurements， a cross-shaped calibration target based on cross-ratio invariance and its recognition method was proposed. First， a cross-structured target was designed by vertically connecting two equal-length rulers. The target featured four arms of equal length， with circular uncoded markers arranged along each arm such that the cross-ratio among any four adjacent points remained constant at 4/3. The main structure was made of aluminum alloy or carbon fiber composite material， ensuring both lightweight and high strength. Second， a marker encoding rule was developed based on the principle of cross-ratio invariance， and a recognition algorithm was designed to enable automatic detection and decoding of target points in calibration images. Finally， a physical prototype of the target was fabricated and tested. Experimental results demonstrate that the proposed target can be accurately recognized even at a large tilt angle of up to 80°， and its simple structure makes it easy to manufacture， assemble， disassemble， and carry， making it well-suited for rapid calibration of wide FOV cameras in complex industrial environments.

关键词

Keywords

references

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