本發(fā)明涉及一種光軸校準(zhǔn)方法,具體地說,是涉及一種基于超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù):
在同時搭載兩個或多個攝像頭的電子產(chǎn)品上,一般需要對多個鏡頭組裝的光軸進行校準(zhǔn),目前比較常用的普通鏡頭校準(zhǔn)方法,是采用如圖1所示的黑白棋盤格圖卡方式,通過軟件識別各個交點的位置加以對比,以達到光軸校準(zhǔn)的目的,該方法的優(yōu)勢是實現(xiàn)容易,校準(zhǔn)精度較高,但無法測試大畸變的鏡頭的光軸偏移,由于在大畸變的廣角鏡頭中,如圖2所示,該棋盤格交點的位置會因鏡頭自身光學(xué)原理原因產(chǎn)生畸變而改變,從而無法判斷交點位置的偏移是光軸未對齊造成的,還是畸變造成的。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有具有超廣角鏡頭的光軸校準(zhǔn)時無法區(qū)分出因鏡頭自身原因造成的圖像畸變還是光軸偏移造成的圖像畸變,導(dǎo)致光軸校準(zhǔn)精確度低的問題,提出了一種超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法,可以解決上述問題。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法,包括以下步驟:
(1)、獲取超廣角鏡頭在理想狀態(tài)下對圖卡進行成像所得到的標(biāo)準(zhǔn)像,所述超廣角鏡頭與所述圖卡之間的距離為d,所述圖卡上具有若干個同心圓原像,圖卡上各同心圓原像之間的距離為已知,計算標(biāo)準(zhǔn)像中各同心圓圖像之間的距離;
(2)、將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭采用夾具夾持,調(diào)整所述夾具與圖卡之間的距離,使其為d,待校準(zhǔn)超廣角鏡頭對圖卡進行成像,得到實際圖像,若待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的光軸傾斜,相應(yīng)成像平面傾斜,實際圖像中具有數(shù)量與圖卡中同心圓的數(shù)量一致的橢圓圖像,實際圖像所在的平面為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面;
(3)、根據(jù)圖卡上各同心圓原像之間的距離以及標(biāo)準(zhǔn)像中各同心圓圖像之間的距離計算各橢圓圖像與標(biāo)準(zhǔn)像中該橢圓圖像所對應(yīng)的同心圓圖像之間的夾角,并將這些夾角取平均值,作為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度;
(4)、將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面逆著傾斜方向旋轉(zhuǎn)傾斜角度,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜校正成像平面。
進一步的,步驟(3)中,橢圓圖像與標(biāo)準(zhǔn)像中該橢圓圖像所對應(yīng)的同心圓圖像之間的夾角的計算方法為:
(31)、做過所述圖卡上同心圓原像的圓心的平面,該平面與所述圖卡垂直相交,且該平面與待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面相交,標(biāo)記各同心圓原像與所述平面的交點,為原像標(biāo)記點,以及標(biāo)記各橢圓圖像與所述平面的交點,為橢圓圖像標(biāo)記點,所述原像標(biāo)記點與所述橢圓圖像標(biāo)記點一一對應(yīng),標(biāo)記各同心圓圖像與所述平面的交點,為標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點,所述標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點與所述橢圓圖像標(biāo)記點一一對應(yīng);
(32)、將橢圓圖像的兩個橢圓圖像標(biāo)記點與其對應(yīng)的兩個原像標(biāo)記點分別連線,并且所述連線的延長線與所述同心圓的中垂線相交,所述連線與圖卡的夾角為;
(33)、所述橢圓圖像所對應(yīng)同心圓原像的半徑L1已知,所對應(yīng)的同心圓圖像的半徑L2測量得出,標(biāo)準(zhǔn)像所在平面距離所述連線的延長線與所述同心圓的中垂線交點之間的距離y測量得到,計算所述連線與圖卡的夾角:
,通過反三角函數(shù)計算得出為;
(34)、通過三角函數(shù)Cosα=( L3^2+(2* L2 )^2-c^2)/2*2* L2* L3;
Cosβ=( L3^2+c^2-(2* L2 )^2)/2* L3*(2* L2 )得出待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度;
其中,c為所述橢圓圖像的橢圓圖像標(biāo)記點與相對應(yīng)同心圓原像的標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點之間的距離。
進一步的,步驟(4)之后,還包括(5)、對待校準(zhǔn)超廣角鏡頭進行偏移校正的步驟,待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜校正成像平面中校正后的圖案為同心正圓,計算所述同心正圓的圓心與所述傾斜校正成像平面中心之間的偏移M,將傾斜校正成像平面逆著偏移方向平移M,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜偏移校正成像平面。
進一步的,步驟(5)之后,還包括(6)、對待校準(zhǔn)超廣角鏡頭進行鏡頭旋轉(zhuǎn)校正的步驟,所述同心圓原像上標(biāo)注有基準(zhǔn)線,計算所述傾斜校正成像平面中的基準(zhǔn)線圖像與基準(zhǔn)線之間的夾角,將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜偏移校正成像平面逆著基準(zhǔn)線圖像與基準(zhǔn)線的偏移方向旋轉(zhuǎn)夾角,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的最終校正成像平面。
進一步的,步驟(3)與步驟(4)之間還包括判斷待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度的步驟,將與設(shè)定閾值相比較,若小于設(shè)定閾值,則進入步驟(4),否則,判斷待校準(zhǔn)超廣角鏡頭為不合格產(chǎn)品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法,采用同心圓圖卡檢測鏡頭,不受廣角鏡頭大畸變的影響,可以精確的檢測出廣角鏡頭的傾斜角度,并進行相應(yīng)校正。
結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后,本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中光軸檢測所采用的圖卡示意圖;
圖2是超廣角鏡頭對圖1中圖卡成像效果圖;
圖3是本發(fā)明所提出的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法的一種實施例中超廣角鏡頭在理想狀態(tài)下對圖卡進行成像的示意圖;
圖4是本發(fā)明所提出的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法的一種實施例中所采用的圖卡示意圖;
圖5是本發(fā)明所提出的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法的一種實施例中待校準(zhǔn)超廣角鏡頭對圖卡進行成像的示意圖;
圖6是圖5所成像的效果圖;
圖7a是本發(fā)明所提出的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法的一種實施例中平面與圖卡平面和標(biāo)準(zhǔn)圖像平面的交線示意圖;
圖7b是本發(fā)明所提出的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法的一種實施例中平面與圖卡平面和橢圓圖像平面的交線示意圖;
圖7c是圖7b中計算傾斜角度示意圖;
圖8是待校準(zhǔn)超廣角鏡頭圖像的偏移校正示意圖;
圖9是待校準(zhǔn)超廣角鏡頭圖像的Z軸旋轉(zhuǎn)校正示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
需要說明的是,當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件,它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當(dāng)一個元件被稱為“連接于”另一個元件,它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
還需要說明的是,本實施例中的左、右、上、下等方位用語,僅是互為相對概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的,而不應(yīng)該認為是具有限制性的。
實施例一,本實施例提出了一種超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法,包括以下步驟:
S1、獲取超廣角鏡頭在理想狀態(tài)下對圖卡進行成像所得到的標(biāo)準(zhǔn)像,所述超廣角鏡頭與所述圖卡之間的距離為d,所述圖卡上具有若干個同心圓原像,圖卡上各同心圓原像之間的距離為已知,計算標(biāo)準(zhǔn)像中各同心圓圖像之間的距離;如圖3所示,為超廣角鏡頭在理想狀態(tài)下對圖卡進行成像的示意圖,如圖4所示,為本實施例中所采用的圖卡,圖卡上具有若干個同心圓原像,理想狀態(tài)下對圖卡所成的像為標(biāo)準(zhǔn)像,圖形與圖卡上的一致(可參圖4所示),也即為圓心位于圖像中心的同心圓。
S2、將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭采用夾具夾持,調(diào)整所述夾具與圖卡之間的距離,使其為d,待校準(zhǔn)超廣角鏡頭對圖卡進行成像,得到實際圖像,若待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的光軸傾斜,相應(yīng)成像平面傾斜,實際圖像中具有數(shù)量與圖卡中同心圓的數(shù)量一致的橢圓圖像,實際圖像所在的平面為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面;
如圖5所示,為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭對圖卡進行成像的示意圖,該種情況下所成的圖像如圖6所示。由于待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的光軸傾斜,相應(yīng)成像平面傾斜,實際圖像中具有數(shù)量與圖卡中同心圓的數(shù)量一致的橢圓圖像。
S3、根據(jù)圖卡上各同心圓原像之間的距離以及標(biāo)準(zhǔn)像中各同心圓圖像之間的距離計算各橢圓圖像與標(biāo)準(zhǔn)像中該橢圓圖像所對應(yīng)的同心圓圖像之間的夾角,并將這些夾角取平均值,作為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度;
S4、將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面逆著傾斜方向旋轉(zhuǎn)傾斜角度,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜校正成像平面。
本實施例的超廣角鏡頭的光軸檢測校準(zhǔn)方法,采用同心圓圖卡檢測鏡頭,不受廣角鏡頭大畸變的影響,利用了超廣角鏡頭畸變是一種光學(xué)像差,它具有相對于圖像中心徑向伸縮的變形特征,所以大畸變的鏡頭對圓形的圖案拍出的圖像仍然是圓形的原理,本方法能夠排除畸變造成的干擾,可以精確的檢測出廣角鏡頭的傾斜角度,并進行相應(yīng)校正,有效避免由于廣角鏡頭畸變導(dǎo)致圖像發(fā)生變化而對其進行誤校準(zhǔn)的情況。
作為一個優(yōu)選的實施例,步驟S3中,橢圓圖像與標(biāo)準(zhǔn)像中該橢圓圖像所對應(yīng)的同心圓圖像之間的夾角的計算方法為:
S31、做過所述圖卡上同心圓原像的圓心的平面,該平面與圖卡垂直相交,且該平面與待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面相交,標(biāo)記各同心圓原像與所述平面的交點,為原像標(biāo)記點,以及標(biāo)記各橢圓圖像與所述平面的交點,為橢圓圖像標(biāo)記點,原像標(biāo)記點與所述橢圓圖像標(biāo)記點一一對應(yīng),標(biāo)記各同心圓圖像與所述平面的交點,為標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點,標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點與所述橢圓圖像標(biāo)記點一一對應(yīng);
S32、將橢圓圖像的兩個橢圓圖像標(biāo)記點與其對應(yīng)的兩個原像標(biāo)記點分別連線,并且所述連線的延長線與所述同心圓的中垂線相交,所述連線與圖卡的夾角為;
S33、如圖7a-圖7c所示,其中,線條Ⅰ為圖卡與所述平面的交線,線條Ⅱ為標(biāo)準(zhǔn)圖像所在面與所述平面的交線,線條Ⅲ為待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面與所述平面的交線,橢圓圖像所對應(yīng)同心圓原像的半徑L1已知,所對應(yīng)的同心圓圖像的半徑L2測量得出,標(biāo)準(zhǔn)像所在平面距離所述連線的延長線與所述同心圓的中垂線交點之間的距離y測量得到,計算所述連線與圖卡的夾角:
,通過反三角函數(shù)計算得出為;
S34、通過三角函數(shù)Cosα=( L3^2+(2* L2 )^2-c^2)/2*2* L2* L3;
Cosβ=( L3^2+c^2-(2* L2 )^2)/2* L3*(2* L2 )得出待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度;
L3= L4+ L5,
其中,c為所述橢圓圖像的橢圓圖像標(biāo)記點與相對應(yīng)同心圓原像的標(biāo)準(zhǔn)像標(biāo)記點之間的距離,
傾斜后變化的L4長度可由L4=L2/COSβ計算出
傾斜后變化的L5長度可由L5=L3-L4計算出。
進行傾斜校正后,得到的傾斜校正成像平面上的圖案為正圓。
若只有傾斜,待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜校正后的正圓圓心與理想狀態(tài)下圓心重合,也即與圖像的中心重合。若傾斜和偏移同時存在的情況下,校正后的正圓圓心與理想狀態(tài)下圓心存在偏差,步驟S4之后,還包括S5、對待校準(zhǔn)超廣角鏡頭進行偏移校正的步驟,待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜校正成像平面中校正后的圖案為同心正圓,計算所述同心正圓的圓心與所述傾斜校正成像平面中心之間的偏移M,如圖8所示,將傾斜校正成像平面逆著偏移方向平移M,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜偏移校正成像平面。
在實際生產(chǎn)制造過程中,還可能存在鏡頭繞Z軸旋轉(zhuǎn)的情況,其中,Z軸為光軸,步驟S5之后,還包括S6、對待校準(zhǔn)超廣角鏡頭進行鏡頭旋轉(zhuǎn)校正的步驟,如圖9所示,所述同心圓原像上標(biāo)注有基準(zhǔn)線n1,計算所述傾斜校正成像平面中的基準(zhǔn)線圖像n2與基準(zhǔn)線n1之間的夾角,將待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的傾斜偏移校正成像平面逆著基準(zhǔn)線圖像與基準(zhǔn)線的偏移方向旋轉(zhuǎn)夾角,得到待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的最終校正成像平面。
需要說明的是,在傾斜校正步驟中,若傾斜角度在合理范圍內(nèi)可以通過軟件校正回來,但是超過設(shè)定閾值,說明超廣角鏡頭傾斜幅度過大,需要返廠重新安裝,屬于不合格產(chǎn)品,因此,步驟S3與步驟S4之間還包括判斷待校準(zhǔn)超廣角鏡頭的成像平面的傾斜角度的步驟,將與設(shè)定閾值相比較,若小于設(shè)定閾值,則進入步驟S4,否則,判斷待校準(zhǔn)超廣角鏡頭為不合格產(chǎn)品。也即,只有在傾斜幅度位于允許范圍之內(nèi)時才進行下一步校準(zhǔn),否則不進行下一步校準(zhǔn)。
當(dāng)然,上述說明并非是對本發(fā)明的限制,本發(fā)明也并不僅限于上述舉例,本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換,也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。