一种摄像机机芯光轴中心和视场角的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，通过设计用于测量摄像机机芯视场角和光轴中心的测试图，测试中包含有固定中心的目标图案，通过测试图的分辨率、目标图案的相应像素值、摄像机与测试图之间的物距，通过三角函数计算当前倍率的视场角，以该视场角为基数，计算目标图案的固定中心在不同倍率下的坐标集，通过比对该坐标集相对于测试图中心的总偏移值，计算光轴中心的偏移趋势，根据该趋势进一步计算摄像机的光轴中心的偏移。本发明专利技术能够同时测量视场角和光轴偏移情况，不用重复测量，节约时间；自动完成图案对准；图案对准精度不需要太高，只要保证每个倍率下画面中均存在测试图案即可，通过光轴偏移纠正的计算方法对数据进行纠正。

【技术实现步骤摘要】
一种摄像机机芯光轴中心和视场角的测量方法及系统
本专利技术涉及摄像机领域，尤其涉及一种摄像机光轴中心和视场角的测量方法及系统。
技术介绍
视场角，是指以光学仪器(摄像机)的镜头为顶点，被测的物像通过镜头在图像传感器上成像的最大范围构成的夹角。不同倍率下的视场角都是不一样的，一般来说，倍率越大，放大能力越强，画面越小，视场角也就越小，这种视场角随着倍率变化的趋势不会发生改变，所以只需要选择一些特殊的倍率进行测试，然后根据差值或者拟合的方法计算出中间连续倍率下的视场角。当具有变倍功能的镜头进行变倍操作时，原画面的正中心在新倍率下发生偏移现象称为光轴偏移，光轴偏移值和每个倍率一一对应，若要纠正光轴偏移则需要对每一个倍率进行逐一测量，由于这种偏移是连续变化，在一定范围内变化趋势是不会变的，所以，不需要在所有倍率下进行测试，只需要选取特殊倍率下进行测试。对于目前多功能智能的摄像机来说，视场角和光轴纠偏非常重要，也是影响摄像机的基础参数之一。目前对于视场角和光轴纠偏分别进行测量：视场角测量方法一般是固定摄像机，测量出物距，之后对摄像机所拍摄到的画面两个边缘进行测量，得到画面距离，之后利用三角关系计算出视场角。对于光轴纠偏，一般是通过将画面和对准十字图案准确对准下，如CN105430377《一种摄像机机芯光轴自动纠偏方法及系统》，通过画面图像分析找到十字图案的中心，之后依次进行变倍操作，分别找出该十字中心坐标，从而得到一系列的偏移值，之后利用这些偏移值对实际光轴进行纠偏。上述现有技术在一定意义上实现了对摄像机机芯光轴纠偏，但依然存在如下不足：首先，现有方案视场角和光轴测试独立进行，耗时较长；其次，光轴纠偏中，在最小倍的时候必须保证画面和测试图案的十字中心完全重合，而在实际大批量生产中，不能完全做不到重合，导致纠偏效果不好；再次，不能进行批量测试，这种测试视场角和光轴的方法，一次也只能进行一台，不适合大批量生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种摄像机机芯光轴中心和视场角的测量方法及系统，解决了现有技术需要通过手动或者半自动测量大量视场角和光轴中心偏移数据带来复杂工作量的技术问题。本专利技术提供的摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，包括，步骤1，设计用于测量摄像机机芯视场角和光轴中心的测试图，所述测试图中含有目标图案，所述目标图案有固定的中心点P，并测量出目标图案的水平长度l；步骤2，设置或者获取当前摄像机的分辨率为L*W；步骤3，以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立垂直Y轴建立平面直角坐标系，可知所述测试图中心点的坐标为O(X0，Y0)，其中，X0＝L/2，Y0＝W/2；步骤4，调整所述摄像机至最大倍max,获取清晰图像,并调整摄像机位置,使得所述目标图案的水平距离l完全处于画面中即可，获取所述摄像机与所述测试图之间的物距D；步骤5，计算所述测试图中的目标图案在X轴方向所占的像素个数M，所述目标图案中心P的坐标(X1，Y1)，利用公式：FA1＝2*arctan((l*L)/(2*D*M))，计算出当前视场角FA1；步骤6，移动所述摄像机到下一个倍率值ZOOMi,等待聚焦清晰获得摄像机的清晰图片，按照步骤5计算出视场角FAi，其中，i＝1,2,3....max；步骤7，计算在不同倍率下偏移所述目标图案的固定中心点的坐标为O(Xi，Yi)的总偏移像素值(Ax，Ay)，其中，Ax＝[(X1-L/2)-(Xmax-L/2)]/R，Ay＝[(Y1-W/2)-(Ymax-W/2)]/R，R为所述摄像机的倍率,R＝max(FAi)/min(FAi)，根据所述总偏移像素值计算偏移趋势；步骤8，根据偏移趋势和总偏移像素值(Ax，Ay)计算出摄像机在不同倍率下的实际偏移像素值。更进一步，所述测试图中的目标图案为轴对称图形或中心对称图形。更进一步，所述测试图中的目标图案为圆形或长方形。更进一步，所述步骤7，根据所述总偏移像素值计算偏移趋势具体包括，计算(Xi-Xmax,Yi-Ymax)(i＝1,2,3....max)，获取Xi-Xmax、Yi-Ymax的绝对值最大值：XMax＝max(abs(Xi-Xmax))，YMax＝max(abs(Yi-Ymax))；利用所述最大值将其余(Xi-Xmax，Yi-Ymax)归一化到0-1之间，计算出((Xi-Xmax)/XMax,(Yi-Ymax)/YMax)，所述((Xi-Xmax)/XMax,(Yi-Ymax)/YMax)为总偏移变化趋势。更进一步，所述步骤8，根据偏移趋势和总偏移像素值(Ax，Ay)计算出摄像机在不同倍率下的实际偏移像素值具体为：(((Xi-Xmax)/XMax,)*Ax，((Yi-Ymax)/YMax)*Ay)。更进一步，所述步骤7，摄像机的倍率R的计算方式具体包括，将摄像机倍率调整至最小，计算所述摄像机在当前倍率下的视场角FAmax；将摄像机倍率调整至最大，计算所述摄像机在最大倍率下的视场角FAmin；R＝FAmax/FAmin。更进一步，步骤2，设置或者获取当前摄像机的分辨率为1280*720；步骤3，以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立垂直Y轴建立平面直角坐标系，可知所述测试图中心点的坐标为O(X0，Y0)，其中，X0＝640，Y0＝360。本专利技术还提供了一种摄像机机芯视场角和光轴中心的测量装置，包括，测量预备单元，用于建立及获取测量摄像机机芯视场角和光轴中心的数据；视场角测量单元，用于测量摄像机机芯视场角；光轴中心测量单元，用于测量摄像机机芯光轴中心偏移。更进一步，所述测量预备单元，用于建立及获取测量摄像机机芯视场角和光轴中心的数据具体包括：测试图设计模块，用于设计用于测量摄像机机芯视场角和光轴中心的测试图，所述测试图中含有目标图案，所述目标图案有固定的中心点P，并测量出目标图案的水平长度l；分辨率获取模块，用于设置或者获取当前摄像机的分辨率为L*W；坐标系建立模块，用于以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立垂直Y轴建立平面直角坐标系，可知所述测试图中心点的坐标为O(X0，Y0)，其中，X0＝L/2，Y0＝W/2；物距确定模块，用于调整所述摄像机至最大倍max,获取清晰图像,并调整摄像机位置,使得所述目标图案的水平距离l完全处于画面中即可，获取所述摄像机与所述测试图之间的物距D；所述视场角测量单元，用于测量摄像机机芯视场角具体包括：第一计算模块，用于计算所述测试图中的目标图案在X轴方向所占的像素个数M，所述目标图案中心P的坐标(X1,Y1)，利用公式：FA1＝2*arctan((l*L)/(2*D*M))，计算出当前视场角FA1；第二计算模块，用于移动所述摄像机到下一个倍率值ZOOMi,等待聚焦清晰获得摄像机的清晰图片，按照步骤5计算出视场角FAi，其中，i＝1,2,3....max；所述光轴中心测量单元，用于测量摄像机机芯光轴中心偏移具体包括：偏移趋势计算模块，用于计算在不同倍率下偏移所述目标图案的固定中心点的坐标为O(Xi，Yi)的总偏移像素值(Ax，Ay)，其中，Ax＝[(X1-L/2)-(Xmax-L/2)]/R，Ay＝[(Y1-W/2)-(Ymax-W/2)]/R，R为所述摄像机的倍率,R＝ma本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，包括，步骤1，设计用于测量摄像机机芯视场角和光轴中心的测试图，所述测试图中含有目标图案，所述目标图案有固定的中心点P，并测量出目标图案的水平长度l；步骤2，设置或者获取当前摄像机的分辨率为L*W；步骤3，以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立垂直Y轴建立平面直角坐标系，可知所述测试图中心点的坐标为O(X0，Y0)，其中，X0＝L/2，Y0＝W/2；步骤4，调整所述摄像机至最大倍max,获取清晰图像,并调整摄像机位置,使得所述目标图案的水平距离l完全处于画面中即可，获取所述摄像机与所述测试图之间的物距D；步骤5，计算所述测试图中的目标图案在X轴方向所占的像素个数M，所述目标图案中心P的坐标(X1,Y1)，利用公式：FA1＝2*arctan((l*L)/(2*D*M))，计算出当前视场角FA1；步骤6，移动所述摄像机到下一个倍率值ZOOMi,等待聚焦清晰获得摄像机的清晰图片，按照步骤5计算出视场角FAi，其中，i＝1,2,3....max；步骤7，计算在不同倍率下偏移所述目标图案的固定中心点的坐标为O(Xi，Yi)的总偏移像素值(Ax，Ay)，其中，Ax＝[(X1‑L/2)‑(Xmax‑L/2)]/R，Ay＝[(Y1‑W/2)‑(Ymax‑W/2)]/R，R为所述摄像机的倍率,R＝max(FAi)/min(FAi)，根据所述总偏移像素值计算偏移趋势；步骤8，根据偏移趋势和总偏移像素值(Ax，Ay)计算出摄像机在不同倍率下的实际偏移像素值。...

【技术特征摘要】
1.一种摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，包括，步骤1，设计用于测量摄像机机芯视场角和光轴中心的测试图，所述测试图中含有目标图案，所述目标图案有固定的中心点P，并测量出目标图案的水平长度l；步骤2，设置或者获取当前摄像机的分辨率为L*W；步骤3，以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立垂直Y轴建立平面直角坐标系，可知所述测试图中心点的坐标为O(X0，Y0)，其中，X0＝L/2，Y0＝W/2；步骤4，调整所述摄像机至最大倍max,获取清晰图像,并调整摄像机位置,使得所述目标图案的水平距离l完全处于画面中即可，获取所述摄像机与所述测试图之间的物距D；步骤5，计算所述测试图中的目标图案在X轴方向所占的像素个数M，所述目标图案中心P的坐标(X1,Y1)，利用公式：FA1＝2*arctan((l*L)/(2*D*M))，计算出当前视场角FA1；步骤6，移动所述摄像机到下一个倍率值ZOOMi,等待聚焦清晰获得摄像机的清晰图片，按照步骤5计算出视场角FAi，其中，i＝1,2,3....max；步骤7，计算在不同倍率下偏移所述目标图案的固定中心点的坐标为O(Xi，Yi)的总偏移像素值(Ax，Ay)，其中，Ax＝[(X1-L/2)-(Xmax-L/2)]/R，Ay＝[(Y1-W/2)-(Ymax-W/2)]/R，R为所述摄像机的倍率,R＝max(FAi)/min(FAi)，根据所述总偏移像素值计算偏移趋势；步骤8，根据偏移趋势和总偏移像素值(Ax，Ay)计算出摄像机在不同倍率下的实际偏移像素值。2.根据权利要求1所述的摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，所述测试图中的目标图案为轴对称图形或中心对称图形。3.根据权利要求2所述的摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，所述测试图中的目标图案为圆形或长方形。4.根据权利要求1所述的摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，所述步骤7，根据所述总偏移像素值计算偏移趋势具体包括，计算(Xi-Xmax,Yi-Ymax)(i＝1,2,3....max)，获取Xi-Xmax、Yi-Ymax的绝对值最大值：XMax＝max(abs(Xi-Xmax))，YMax＝max(abs(Yi-Ymax))；利用所述最大值将其余(Xi-Xmax，Yi-Ymax)归一化到0-1之间，计算出((Xi-Xmax)/XMax,(Yi-Ymax)/YMax)，所述((Xi-Xmax)/XMax,(Yi-Ymax)/YMax)为总偏移变化趋势。5.根据权利要求4所述的摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，所述步骤8，根据偏移趋势和总偏移像素值(Ax，Ay)计算出摄像机在不同倍率下的实际偏移像素值具体为：(((Xi-Xmax)/XMax,)*Ax，((Yi-Ymax)/YMax)*Ay)。6.根据权利要求1-5所述的任一摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，所述步骤7，摄像机的倍率R的计算方式具体包括，将摄像机倍率调整至最小，计算所述摄像机在当前倍率下的视场角FAmax；将摄像机倍率调整至最大，计算所述摄像机在最大倍率下的视场角FAmin；R＝FAmax/FAmin。7.根据权利要求1-5所述的任一摄像机机芯视场角和光轴中心的测量方法，其特征在于，步骤2，设置或者获取当前摄像机的分辨率为1280*720；步骤3，以所述测试图左上顶点为原点、向右建立水平X轴、向下建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：张腾腾，刘祥涛，俞翔，黄仝宇，汪刚，宋一兵，侯玉清，刘双广，
申请(专利权)人：高新兴科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44