光学成像系统的标定靶标和标定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光学成像系统的标定靶标和标定方法。一方面，本发明专利技术公开的标定靶标包括标定靶标本体，标定靶标本体包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台。另一方面，本发明专利技术公开的标定方法包括：将上述标定靶标设置于光学成像系统的成像区域内，获取光学成像系统采集的测试图像，通过对测试图像进行图像分析获得光学成像系统的成像指标。本发明专利技术的标定靶标为三维标定靶标，可同时标定光学成像系统的多个指标，不仅操作简便、简化了标定过程，且结构简单、易于加工。应用本发明专利技术的标定靶标和标定方法对光学成像系统的各项指标进行标定可以极大地提高光学成像系统的标定效率。

【技术实现步骤摘要】
光学成像系统的标定靶标和标定方法
本专利技术涉及光学成像
，具体地，涉及一种光学成像系统的标定靶标和标定方法。
技术介绍
光学成像系统可以对目标物体进行光学成像，通过对采集的数字图像进行处理分析，可以得到目标物体的属性信息，例如大小、形态、结构、色彩、密度、身份等。为了准确获取上述属性信息，需要对成像系统的调焦、分辨率、景深、倍率、视场、畸变、白平衡、像差、动态范围、照明器的光照层厚度、照明亮度均匀性等指标进行标定，以便标定光学成像系统的成像性能，并据此对光学成像系统做出合理调整。通常可以采用靶标等标定产品对光学成像系统的各项指标进行标定。图1是现有技术的USAF1951分辨率测试板。图2是现有技术的朗奇刻线法测试板。图3是现有技术的星标测试板。图4是现有技术的畸变测试板。现有技术的用于光学成像的标定产品通常只能对单一指标进行标定，例如：图1是现有技术的用于检测光学成像系统的分辨率的USAF1951测试板，USAF1951测试板是爱特蒙特光学和索雷博公司用于标定成像系统分辨率的其中一种产品。参照图1所示，USAF1951测试板由一系列的间距按照一定规律变化的水平和垂直线组成，通过找出成像系统不能识别的最小的线对，计算光学成像系统的分辨率。图2是现有技术用于检测光学成像系统的分辨率的朗奇刻线法测试板，参照图2所示，郎奇刻线法的测试板包括多条具有相同间隔的重复线条，多条线条朝一个方向延伸，并覆盖了测试板的整个表面。图3是现有技术用于检测光学成像系统的分辨率的星标测试板，参照图3所示，星标测试板通过一圈凹凸交替的饼形组成，饼形沿靠近圆心的方向宽度连续发生变化，饼形越靠近圆心的部分宽度越窄。饼形的宽度变化可以在垂直、水平及其他方向测试光学成像系统的分辨率。图4是现有技术的用于检测光学成像系统的畸变的畸变测试板，参照图4所示，畸变测试板由点网格或方形图案组成，能提供理论上未发生畸变的点的位置与实际发生畸变点的位置信息，从而求解畸变模型，校正光学成像系统的畸变。从上述举例的现有技术的标定产品来看，测试图形都是位于同一平面，属于二维的标定产品，只能检测单一的指标。当检测光学成像系统的其它指标时，需要更换其它类型的标定产品或者需要移动标定产品的位置，检测多个指标时，采用现有技术的标定产品操作十分复杂。因此，设计一种操作简单、可标定多个指标的标定靶标是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种操作简单、可标定多个指标的光学成像系统的标定靶标以及采用上述标定靶标标定光学成像系统各项指标的标定方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：本专利技术公开了一种光学成像系统的标定靶标，所述标定靶标包括：标定靶标本体，包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台，所述多个标定台的横截面的形状相同；所述多个标定台的横截面的面积沿着所述第一方向依次减小；其中，所述第一方向垂直于所述标定台的横截面；所述标定靶标本体与光学成像系统可拆卸地连接。进一步地，所述标定靶标还包括连接每个标定台边缘的标尺，所述标尺背离所述标定标靶本体的表面上设置有刻度标记；所述标尺设置有多个，所述多个标尺上的刻度标记的单位刻度值各不相同；或者，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上均设置有多个刻度标记，所述多个刻度标记设置于标定表面未被遮挡的区域上；所述多个刻度标记的单位刻度值各不相同。进一步地，每个标定台的边缘设置有至少一个辅助点。进一步地，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上设置有标记序号，所述标定序号设置于标定表面未被遮挡的区域上；每个标定台上的标记序号各不相同。进一步地，每个标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色。进一步地，每个标定台的面向第一方向的标定表面被分为多个成像区域，光学成像系统采集标定靶标的图像时，每个成像区域所成的像区别于相邻成像区域所成的像，每个成像区域所成的像与相邻成像区域所成的像的分界线由标定靶标的图像的中心为起点延伸至标定靶标图像的边缘形成。进一步地，所述标定靶标还包括固定部，与所述标定靶标本体连接，所述固定部用于与光学成像系统可拆卸地连接。进一步地，所述标定靶标包括至少两个固定部，所述固定部由最底部的标定台的侧壁沿远离侧壁的方向延伸而成。进一步地，所述固定部设置有通孔，利用连接件穿过所述通孔后连接所述光学成像系统，从而实现标定靶标与所述光学成像系统可拆卸地连接。进一步地，所述标定台为圆柱体或者所述标定台为棱柱体。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种光学成像系统的标定方法，所述标定方法包括：获取所述光学成像系统采集的测试图像；对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标；其中，上述标定靶标设置于光学成像系统的成像区域内，且所述标定靶标与所述光学成像系统可拆卸地连接。进一步地，所述获取所述光学成像系统采集的测试图像的方法包括：将光学成像系统的焦面调节至成像位置，获取所述光学成像系统采集的整个成像区域内的图像作为测试图像；所述成像位置为光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置，通过按预设步距调节焦面的位置，获取光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置作为成像位置。进一步地，所述成像指标包括放大倍率；对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括：选择位于测试图像景深区域内的其中一个标定台作为测试标定台，在标定台面向第一方向上的标定表面上设置第一测试线；计算第一测试线在测试图像中的像的长度；通过第一测试线的像的长度以及第一测试线的实际长度得到光学成像系统的放大倍率。进一步地，所述成像指标还包括视场；对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法还包括：获取所述测试图像的高度；获取所述测试图像的宽度；通过所述测试图像的高度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的宽度；通过所述测试图像的宽度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的长度。进一步地，所述标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色；所述成像指标包括白平衡校正系数；对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括：选择位于测试图像景深区域内的图像作为待分析图像；分别计算所述待分析图像的红通道像素均值、绿通道像素均值以及蓝通道像素均值；取红通道像素均值、绿通道像素均值、蓝通道像素均值中的最大值作为通道最大值；通过通道最大值和红通道像素均值获得红通道增益校正系数；通过通道最大值和蓝通道像素均值获得蓝通道增益校正系数；通过通道最大值和绿通道像素均值获得绿通道增益校正系数。进一步地，所述标定靶标还包括连接多个标定台边缘的标尺，所述标尺面向所述第一方向的标定表面上设置有刻度标记；所述标尺设置有多个，所述多个标尺上的刻度标记的单位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学成像系统的标定靶标，其特征在于，所述标定靶标包括：/n标定靶标本体，包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台，所述多个标定台的横截面的形状相同；所述多个标定台的横截面的面积沿着所述第一方向依次减小；其中，所述第一方向垂直于所述标定台的横截面；所述标定靶标本体与光学成像系统可拆卸地连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统的标定靶标，其特征在于，所述标定靶标包括：
标定靶标本体，包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台，所述多个标定台的横截面的形状相同；所述多个标定台的横截面的面积沿着所述第一方向依次减小；其中，所述第一方向垂直于所述标定台的横截面；所述标定靶标本体与光学成像系统可拆卸地连接。


2.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，所述标定靶标还包括连接每个标定台边缘的标尺，所述标尺背离所述标定标靶本体的表面上设置有刻度标记；所述标尺设置有多个，所述多个标尺上的刻度标记的单位刻度值各不相同；
或者，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上均设置有多个刻度标记，所述多个刻度标记设置于标定表面未被遮挡的区域上；所述多个刻度标记的单位刻度值各不相同。


3.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，每个标定台的边缘设置有至少一个辅助点。


4.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上设置有标记序号，所述标定序号设置于标定表面未被遮挡的区域上；每个标定台上的标记序号各不相同。


5.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，每个标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色。


6.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，每个标定台的面向第一方向的标定表面被分为多个成像区域，光学成像系统采集标定靶标的图像时，每个成像区域所成的像区别于相邻成像区域所成的像，每个成像区域所成的像与相邻成像区域所成的像的分界线由标定靶标的图像的中心为起点延伸至标定靶标图像的边缘形成。


7.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，所述标定靶标还包括固定部，与所述标定靶标本体连接，所述固定部用于与光学成像系统可拆卸地连接。


8.根据权利要求1所述的标定靶标，其特征在于，所述标定靶标包括至少两个固定部，所述固定部由最底部的标定台的侧壁沿远离侧壁的方向延伸而成。


9.根据权利要求7或8任一项所述的标定靶标，其特征在于，所述固定部设置有通孔，利用连接件穿过所述通孔后连接所述光学成像系统，从而实现标定靶标与所述光学成像系统可拆卸地连接。


10.根据权利要求1至8任一项所述的标定靶标，其特征在于，所述标定台为圆柱体或者所述标定台为棱柱体。


11.一种光学成像系统的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：
获取所述光学成像系统采集的测试图像；
对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标；
其中，权利要求1所述的标定靶标设置于光学成像系统的成像区域内，且所述标定靶标与所述光学成像系统可拆卸地连接。


12.根据权利要求11所述的标定方法，其特征在于，所述获取所述光学成像系统采集的测试图像的方法包括：
将光学成像系统的焦面调节至成像位置，获取所述光学成像系统采集的整个成像区域内的图像作为测试图像；
所述成像位置为光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置，通过按预设步距调节焦面的位置，获取光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置作为成像位置。


13.根据权利要求12所述的标定方法，其特征在于，所述成像指标包括放大倍率；
对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括：
选择位于测试图像景深区域内的其中一个标定台作为测试标定台，在标定台面向第一方向上的标定表面上设置第一测试线；
计算第一测试线在测试图像中的像的长度；
通过第一测试线的像的长度以及第一测试线的实际长度得到光学成像系统的放大倍率。


14.根据权利要求13的标定方法，其特征在于，所述成像指标还包括视场；
对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法还包括：
获取所述测试图像的高度；
获取所述测试图像的宽度；
通过所述测试图像的高度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的宽度；
通过所述测试图像的宽度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的长度。


15.根据权利要求11所述的标定方法，其特征在于，所述标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色；所述成像指标包括白平衡校正系数；
对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括：
选择位于测试图像景深区域内的图像作为待分析图像；
分别计算所述待分析图像的红通道像素均值、绿通道像素均值以及蓝通道像素均值；
取红通道像素均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，李剑平，章逸舟，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44