一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法技术

本发明专利技术涉及一种变焦相机，具体涉及一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法；解决变焦相机连续变焦时光轴平行性测试过程中，传统的方法通过人为多次发送指令，在几个抽样的焦距位置时人工判读的方法进行测量，且采样点少不能真实反映整个变焦过程光轴平行性的参数，存在自动化程度低、测量误差大、效率低的技术问题。本发明专利技术提供的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，实现在连续变焦过程中实时计算十字靶标中心与图像中心的偏差，并根据接收的焦距数据实时输出计算结果，在测试过程中实现自动化测量，大幅降低测试工作的复杂度，减小人为测试时的误差，既能提高测量精度又能提高批量检测效率。批量检测效率。批量检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法


[0001]本专利技术涉及一种变焦相机，具体涉及一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法。

技术介绍

[0002]现有变焦相机的焦距可以在一定范围内连续变化，并在一定范围内对不同距离的景物进行成像与测量，因此有广泛的应用途，如航空侦查与测量、车载侦查与测量、安防等。在测量应用中，连续变焦相机有一个比较重要的指标即光轴平行性，光轴平行性用来表征变焦相机在连续变焦过程中，图像中心相对光轴的偏移量，一般以像素个数或者角度表示；变焦相机连续变焦时光轴平行性测试一般以最短焦距或者最长焦距为基准，在采样的焦距点测试图像中心与光轴的偏移量；测量光轴平行性的时候既需要图像数据，也需要焦距数据，由于变焦相机大部分连续变焦时光轴平行性测量方法是图像数据和焦距数据分开输出，图像数据多数采用Cameralink、SDI等图像输出接口，焦距数据输出多数和通信接口共用，图像输出接口和通信接口一般采用串联接口的方式。
[0003]目前常用测试光轴平行性的方法是在长焦距处将图像中心(图像上叠加十字丝)与目标中心(十字靶标中心)调试重合，人眼观察确定重合后，在整个变化的焦距段选取一些点，假定长焦距位置的焦距值为f0，选取f0、f1、f2……
f
n
，其中f
n
为短焦距位置的焦距值，测试时通过上位机发送指令，控制变焦相机运动到相应的焦距位置附近，然后通过人眼判断十字靶标中心与图像中心的偏移量，并记录当前焦距值。上述方法主要存在两个问题：第一是测试人员判断十字靶标中心时，因为很难准确停在某个焦距位置，所以存在较大的误差和难度，由于在不同的焦距处十字靶标占的像素数是不一样的，十字靶标的图像边缘是亮度渐变的，所以人工判断十字靶标中心时费时费力，而且不同的测试人员可能判出的结果不一样；第二是采样点较少，不能真实反映整个变焦过程光轴平行性的参数，有可能选择的测试点并未覆盖光轴平行性最差处；由于测试过程复杂，特别是当需要检测的产品台数较多时，如果采样点过多会耗时耗力；因为是先采集数据，再进行计算，所以测试结果获取有滞后，而传统的测试方法过度依赖人力，自动化程度低、误差大、效率低，给批量测试带来很大的难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对变焦相机连续变焦时光轴平行性测试过程中，传统的方法通过人为多次发送指令，在几个抽样的焦距位置时人工判读的方法进行测量，且采样点少不能真实反映整个变焦过程光轴平行性的参数，存在自动化程度低、测量误差大、效率低的技术问题，而提供一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，实现在连续变焦过程中实时计算十字靶标中心与图像中心的偏差，并根据接收的焦距数据实时输出计算结果，在测试过程中实现自动化测量，大幅降低测试工作的复杂度，减小人为测试时的误差，既能提高测量精度又能提高批量检测效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1：搭建连续变焦相机光轴平行性测试平台；
[0008]步骤2：设置被测变焦相机的图像分辨率和单个像元尺寸；
[0009]步骤3：设置图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)、焦距转换公式F(
·
)与矩形区域在图像上的位置；矩形区域用于限定图像的处理区域；
[0010]步骤4：发送焦距变化指令，控制变焦镜头运动到最长焦距位置；
[0011]步骤5：调整被测变焦相机，使十字靶标图像的中心坐标与图像理论中心坐标偏差为(0,0)；
[0012]步骤6：发送连续变焦指令，变焦相机连续变焦至焦距最短位置；
[0013]步骤6.1：在变焦相机连续变焦的过程中，同步采集变焦相机输出的图像数据和焦距数据z
i
；
[0014]步骤6.2：对步骤6.1中采集到的图像数据，通过十字靶标检测算法，从图像数据中提取并计算十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)；
[0015]步骤6.3：对步骤6.2中得到的十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)，计算其与步骤3中图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)的偏差；
[0016]△
x
fi
＝x
fi
‑
x
m
[0017]△
y
fi
＝y
fi
‑
y
m
[0018]式中，(x
fi
,y
fi
)为十字靶标图像的中心坐标，(x
m
,y
m
)为图像理论中心坐标，
△
x
fi
为在水平方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数，
△
y
fi
为在垂直方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数；
[0019]步骤6.4：对步骤6.1采集到的焦距数据z
i
，根据步骤3中焦距转换公式F(
·
)，将其转换为焦距值；
[0020]f
i
＝F(z
i
)
[0021]式中：
[0022]i为连续变焦过程中采集的图像数据与其对应的焦距数据的序号，i≥0；
[0023]f
i
为焦距值，f
i
≥0；
[0024]步骤6.5：根据步骤6.3中得到的偏差(
△
x
fi
,
△
y
fi
)和步骤6.4中得到的焦距值f
i
，计算光轴平行性；
[0025][0026]式中：
[0027]d为被测变焦相机的单个像元尺寸，其中d与f
i
的单位统一；
[0028]△
θ
i
为光轴平行性；
[0029]步骤7：当变焦相机的变焦镜头变焦到最短焦距位置时，停止计算；
[0030]步骤8：计算机输出并保存计算结果。
[0031]进一步地，所述步骤2、步骤3中，矩形区域在图像分辨率范围内。
[0032]进一步地，所述步骤6.2中十字靶标检测算法如下：
[0033]步骤6.2.1：对采集到的图像A，将其在矩形区域内的部分转换为灰度图像G；
[0034]步骤6.2.2：对灰度图像G，计算其灰度值的均值M与标准差δ；
[0035]步骤6.2.3：选取阈值t＝M
‑
3δ，对灰度图像G做阈值分割，若灰度图像G的像素值小于阈t，则置为255，否则置为0，得到二值图像B；
[0036]步骤6.2.4：对二值图像B的所有像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建连续变焦相机光轴平行性测试平台；步骤2：设置被测变焦相机的图像分辨率和单个像元尺寸；步骤3：设置图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)、焦距转换公式F(
·
)与矩形区域在图像上的位置；所述矩形区域用于限定图像的处理区域；步骤4：发送焦距变化指令，控制变焦镜头运动到最长焦距位置；步骤5：调整被测变焦相机，使十字靶标图像的中心坐标与图像理论中心坐标偏差为(0,0)；步骤6：发送连续变焦指令，变焦相机开始连续变焦直至焦距最短位置；步骤6.1：在变焦相机连续变焦的过程中，同步采集变焦相机输出的图像数据和焦距数据z
i
；步骤6.2：对步骤6.1中采集到的图像数据，通过十字靶标检测算法，从图像数据中提取并计算十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)；步骤6.3：对步骤6.2中得到的十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)，计算其与步骤3中图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)的偏差；
△
x
fi
＝x
fi
‑
x
m
△
y
fi
＝y
fi
‑
y
m
式中，(x
fi
,y
fi
)为十字靶标图像的中心坐标，(x
m
,y
m
)为图像理论中心坐标，
△
x
fi
为在水平方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数，
△
y
fi
为在垂直方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数；步骤6.4：对步骤6.1采集到的焦距数据z
i
，根据步骤3中焦距转换公式F(
·
)，将其转换为焦距值；f
i
＝F(z
i
)式中：i为连续变焦过程中采集的图像数据与其对应的焦距数据的序号，i≥0；f
i
为焦距值，f
i
≥0；步骤6.5：根据步骤6.3中得到的偏差(
△
x
fi
,
△
y
fi
)和步骤6.4中得到的焦距值f
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：方尧，王华伟，刘庆，曹剑中，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：