一种超大视场成像校准方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超大视场成像校准方法，通过提供均匀积分球校准光源进行大视场成像校准，有效解决现有技术中光学成像装置的视场角过大，成像校准时仅对角积分球的出光口无法校准整个视场，而伸入积分球内部拍摄由于挡光带来的均匀性差的技术问题。本发明专利技术还提供一种超大视场成像校准装置，结构简单，使用方便，提高了大视场成像均匀性，而且能够保证大视场成像校准的准确性，避免了人工操作测量产生的误差。差。差。

【技术实现步骤摘要】
一种超大视场成像校准方法和装置


[0001]本专利技术涉及光学成像
，具体涉及一种超大视场成像校准方法。本专利技术还涉及一种超大视场成像校准装置。

技术介绍

[0002]随着图像处理技术和机器视觉技术的发展，各种光学成像装置被人们广泛应用于生产生活中。为了让光学成像装置能够有更好的成像效果，往往需要对光学成像装置进行成像校准处理，而积分球校准光源则是对光学成像装置进行成像校准的常用设备。
[0003]积分球校准光源通常至少由一个积分球和积分球内置或外置光源组成，光源一般为卤钨灯、LED等或氙灯，积分球上设有出光口，内壁通常涂有均匀的白色漫反射材料。光源和出光口之间设有挡板，以确保光源发出的光无法直接到达积分球出光口。光源发出的光经过积分球内壁涂层多次反射，在出光口面形成亮度均匀且具有较好朗伯特性的面光源。用积分球校准光源对光学成像装置的相应校准，如图1所示，将光学成像装置对准并对焦到积分球校准光源的出光口拍摄，获得的图像经过算法计算、标定，就可以对光学成像装置成像的亮度响应度进行均匀性校准。受均匀性要求和出光口尺寸限制，该方法仅适用于视场角较小的镜头。该校准方法可实现的最大校准视场，式中，d为出光口的直径，为光学成像装置到出光口的最短距离。
[0004]目前，光学成像装置的镜头视场角越来越大，有些甚至超过了2π立体角，而镜头大视场角的结构特征导致在积分球校准光源出光口进行成像校准时边缘视场拍摄不到均匀光束，进而无法实现整个视场的校准。现有技术中，也有将光学成像装置伸入积分球校准光源内部进行视场校准的技术方案，但是由于光源、挡光板以及其它球内附件的影响，积分球壁很难实现大视场范围内的均匀亮度，而且伸入在积分球校准光源内部的光学成像装置会进一步造成挡光和阴影，当积分球光源的均匀性无法保证时，光学成像装置的成像校准准确性大幅下降。因此，对鱼眼镜头等大角度或者负角度的光学系统进行成像校准就成为了一个难点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种超大视场成像校准方法，通过提供均匀积分球校准光源进行大视场成像校准，校准时光学成像装置对焦积分球的均匀亮度球壁，有效解决现有技术中光学成像装置的视场角过大，成像校准时仅对准积分球的出光口无法校准整个视场，而伸入积分球内部拍摄由于挡光带来的均匀性差的技术问题。本专利技术还提供一种超大视场成像校准装置，结构简单，使用方便，提高了大视场成像均匀性，而且能够保证大视场成像校准的准确性，避免了人工操作测量产生的误差。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种超大视场成像校准方法，使用积分球校准光源校准大视场光学
成像装置，积分球校准光源中的均匀亮度球壁与出光口相对，为了实现该技术特征，需要将积分球校准光源内的光源及其挡板设置在积分球内的出光口附近，使得光源发出的光束无法直射到积分球的出光口，也不会直射到与积分球的出光口相对的球壁区域上，通过光线在积分球内的多次反射，从而在与出光口相对的积分球内壁涂层区域形成均匀亮度球壁；将所述光学成像装置放置在积分球校准光源的出光口附近，光学成像装置对准并对焦到所述与出光口相对的均匀亮度球壁；使光学成像装置和积分球校准光源相对转动，转动中心位于光学成像装置的指定点，包括但不限于光学成像装置的镜头中心或者入瞳位置；每转动到一个指定角度，所述光学成像装置对焦均匀亮度球壁拍摄并获取响应图像，并对该角度下光学成像装置中与均匀亮度球壁对应的视场区域内的像素响应进行校准；通过对多个角度下光学成像装置的响应值进行校准和拼接，实现超大视场成像校准。
[0007]本专利技术的技术特点是利用积分球校准光源的均匀亮度球壁而非出光口对光学成像装置进行校准，受积分球内的光源和挡板等的影响，均匀亮度球壁的区域较为有限，假设均匀亮度球壁为一圆形区域，出光口中心观察该区域的视场角为α，α角可能小于光学成像装置本身的测量视场。对于这样的大视场或者超大视场光学成像装置，将光学成像装置和积分球校准光源相对转动起来，设空间转动角度为（θ，φ），其中从出光口中心正对均匀亮度球壁的方向为（0,0）。在任意一个转动角度（θ
i
，φ
i
）下，光学成像装置对于均匀亮度球壁对象成像，光学成像装置中以（θi，φi）为中心，α/2为半径内的像素可以被校准。通过多个角度下测量光学成像装置的响应来获得光学成像装置在全部视场内的校准。在上述技术方案中，所述光学成像装置和积分球校准光源的相对转动可以围绕两个相互垂直的旋转轴线而进行。将光学成像装置的镜头中心作为转动中心，进行光学成像装置和积分球校准光源的相对转动。所述旋转轴线分别是与镜头光轴在竖直面上垂直的轴线以及与镜头光轴在水平面上垂直的轴线，进而实现光学成像装置和积分球校准光源的相对转动。在上述技术方案中，所述光学成像装置和积分球校准光源的相对转动有多种实现方式，比如通过光学成像装置转动而积分球校准光源保持静止来实现，通过积分球校准光源围绕光学成像装置的转动而光学成像装置保持静止来实现，通过光学成像装置在一个维度上的自转和积分球校准光源围绕光学成像装置的转动来实现等。
[0008]在上述技术方案中，由于光学成像装置大视场角的限制，在每个转动角度下所校准的光学成像装置视场区域小于等于所摄均匀亮度球壁对应区域，各角度下的校准视场区域相拼接可以覆盖光学成像装置的全部视场。可以先对每个角度下的像素响应M（m，n）进行校准，对校准后的视场区域进行拼接裁剪，进而实现光学成像装置的大视场校准；也可以先对光学成像装置在所有角度下的响应图像进行拼接裁剪，再对拼接得到的图像的像素响应进行校准，进而实现光学成像装置的全部视场校准。
[0009]进一步的，所述积分球校准光源的输出光谱和亮度可调，所述光学成像装置在各种输出光谱和亮度下按照上述方法逐一校准。通过各种亮度上的校准，能够进一步提高光学成像装置的线性。通过在各种光谱上的响应校准，能够进一步提高光学成像装置在测量不同光源上的一致性，也可使用光谱矩阵进行校准。
[0010]另一方面，本专利技术还提供了一种超大视场成像校准装置，包括积分球校准光源、用于夹持被校准光学成像装置的样品台和程控系统；所述积分球校准光源具有均匀亮度球壁和出光口，且均匀亮度球壁与出光口相对；所述光学成像装置通过样品台放置在积分球校
准光源的出光口附近；所述样品台和/或积分球校准光源与转动驱动装置相连接，在转动驱动装置的带动下被校准光学成像装置与积分球校准光源发生相对转动；所述的程控系统分别与转动驱动机构、被校准光学成像装置电连接，程控系统控制被校准光学成像装置与积分球校准光源相对转动，所述光学成像装置始终对焦积分球校准光源的均匀亮度球壁拍摄，在指定角度上采集光学成像装置的图像响应并对光学成像装置相应视场区域内的像素响应进行校准。
[0011]进一步的，在上述装置中，还包括一个用于安置积分球校准光源并使积分球校准光源绕被校准光学成像装置转动的光源转台，所述的光源转台与程控系统电连接；通过程控系统的控制，进而实现被校准光学成像装置和积分球校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大视场成像校准方法，其特征在于，使用积分球校准光源校准大视场光学成像装置，积分球校准光源中的均匀亮度球壁与出光口相对；所述光学成像装置放置在积分球校准光源的出光口附近，光学成像装置对准并对焦到均匀亮度球壁；使光学成像装置和积分球校准光源相对转动，转动中心位于光学成像装置的指定点，包括但不限于光学成像装置的镜头中心或者入瞳位置；每转动到一个指定角度，所述光学成像装置对焦均匀亮度球壁并获取响应图像，并对该角度下光学成像装置中与均匀亮度球壁对应的视场区域内的像素响应进行校准；通过对多个角度下光学成像装置的响应值进行校准和拼接，实现超大视场成像校准。2.根据权利要求1所述的一种超大视场成像校准方法，其特征在于，所述的相对转动是围绕两个相互垂直的旋转轴线而进行的。3.根据权利要求1或2所述的一种超大视场成像校准方法，其特征在于，所述的相对转动是通过光学成像装置转动而积分球校准光源保持静止来实现的；或者所述的相对转动是通过积分球校准光源围绕光学成像装置的转动而光学成像装置保持静止来实现的；或者所述的相对转动是通过光学成像装置在一个维度上的自转和积分球校准光源围绕光学成像装置的转动来实现的。4.根据权利要求1所述的一种超大视场成像校准方法，其特征在于，在每个角度下，所校准的光学成像装置视场区域小于等于所摄均匀亮度球壁对应区域；各角度下的校准视场区域相拼接覆盖光学成像装置的全部视场；通过在每个角度上校准对应视场区域从...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，李倩，张斯员，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：