CN100545746C

CN100545746C - 光学视角测量系统及其测量方法

Info

Publication number: CN100545746C
Application number: CNB2006101572041A
Authority: CN
Inventors: 饶景隆; 戴国良
Original assignee: Yangxin Technology Co ltd; Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: CN101191994A; US20080129833A1; US8059155B2

Abstract

一种光学视角测量系统，用于测量一包括镜头和影像感测器的光学系统的光学视角，该光学视角测量系统包括一测试图片、一数据输入模块及一数据处理模块，所述测试图片上设有一显色块；所述数据输入模块与数据处理模块相连接，用于向数据处理模块输入所述显色块的一条边的边长值a及所述测试图片与镜头的间距s，所述数据处理模块用于接收光学系统于测试图片上拍摄到的图像的电子影像信号并获取拍摄图像的对角线所占的像素数P_d和显色块的一条边的边长所占的像素数P_a并通过以下公式θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)计算得出光学系统的光学视角值。本发明还包括一种光学视角的测量方法。

Description

光学视角测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种视角的测量系统及其测量方法，尤其涉及一种光学视角测量系统及其测量方法。

背景技术

随着数码时代的到来，具拍照功能的手机等便携式电子装置的使用日益广泛，其正朝着轻、薄、短、小的方向发展，同时人们对拍照质量的要求也越来越高，因此，对相机镜头的性能测试是必不可少的。相机光学视角(FOV，Field of view)的检测是相对镜头性能测试中一关键的检测项目。光学视角是指镜头与影像感测器组装后，可以拍摄到的被摄物体间的最大夹角。

请参阅图1、图2所示，相机光学视角测量时，镜头501从测试图片20上拍摄到一图像201，并于影像感测器503上形成一图像201’。图像201的对角线AC的长度为d。图像201’的对角线A’C’的长度为d’。镜头501与测试图片20之间的距离为s。影像感测器503位于镜头501的焦平面(image plane)上，其与影像感测器503之间的距离为镜头501的焦距(focal length)f。相机的最大光学视角值为θ，θ可由以下公式得出：

θ＝2×arctan(d/2s) 公式(1)

θ＝2×arctan(d′/2f) 公式(2)

在相机光学视角测量时，只需测量出图像201’的对角线A’C’的长度d’及影像感测器503与图像201’的距离f，即可运用上述公式计算出θ，即相机光学视角；或者，测量出图像201的对角线AC的长度d及镜头501与测试图片20间的距离s，即可运用公式(1)计算出θ。

业界已有采用一种自动测量系统来测量相机光学视角，请参阅3所示，一种相机光学视角自动测量系统包括一相机模块50、一数据输入模块30及一数据处理模块40。所述相机模块50包括一镜头501与一影像感测器503，镜头501拍摄测试图片20上的图像201，并于影像感测器503上形成图像201’。相机模块50的影像感测器503与数据处理模块40相连接，并将其感测到的影像信号转换为电子影像信号传输给数据处理模块40。数据处理模块40自动获取图像201’的对角线A’C’所占像素值P_d。数据输入模块30用于向数据处理模块40输入影像感测器503的像素的实际长度L_d以及镜头501到影像感测器503的距离f。数据处理模块40即可根据以下公式(2)计算出θ。

θ＝2×arctan(d′/2f)＝2×arctan(P_d×L_d/2f)

然而，在采用上述相机光学视角自动测量系统进行测量时，是由数据处理模块40自动捕捉图像201’的边框以获取图像201’的对角线A’B’所占像素值P_d，由于每次测量时拍摄的图像常常尺寸大小不一，有许多不同的尺寸样式，这样在系统抓取过程中容易产生误判现象，从而影响到测量的品质。另外，由于测量的不同的相机模块50的影像感测器503不同，像素的实际长度值L_d也不同，因此在测量不同的相机模块时每次都须人工输入不同的像素实际长度值L_d，这样将导致大量时间和人力的浪费。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种提高测量品质、节省测量时间的光学视角测量系统。

另外，还有必要提供一种提高测量品质、节省测量时间的光学视角的测量方法。

一种光学视角测量系统，用于测量一包括镜头和影像感测器的光学系统的光学视角，该光学视角测量系统包括一测试图片、一数据输入模块及一数据处理模块，所述测试图片上设有一显色块；所述数据输入模块与数据处理模块相连接，用于向数据处理模块输入所述显色块的一条边的边长值a及所述测试图片与镜头的间距s，所述数据处理模块用于接收光学系统于测试图片上拍摄到的图像的电子影像信号并获取拍摄图像的对角线所占的像素数P_d和显色块的一条边的边长所占的像素数P_a并通过以下公式

θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)

计算得出光学系统的光学视角值。

一种光学视角的测量方法，用于测量一包括镜头和影像感测器的光学系统的光学视角，所述光学视角的测量方法包括以下步骤：

提供一设有一显色块的测试图片的步骤；

通过数据输入模块获取显色块的一边的边长值a及测试图片与光学系统的镜头的间距s的步骤；

通过光学系统的镜头从测试图片上拍摄一将显色块包含在内的图像，并通过数据处理模块获取拍摄图像的对角线所占的像素数P_d及所述显色块的边长所占的像素数P_a，并通过以下公式

θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)

计算得出光学系统的光学视角值θ的步骤。

与现有技术相比，所述光学视角测量系统在测量过程中不需要每次向提供不同的像素实际长度L_d值，以及不需要系统捕捉图像边框，从而避免了系统捕捉过程中产生的误判现象，节省了测量时间以及提高了测量的品质。所述光学视角的测量方法在测量过程中通过由系统自动运算出像素实际长度L_d值，从而不需要在每次测量过程中提供不同的像素实际长度L_d值，也达到了节省了测量时间以及提高了测量的品质的目的。

附图说明

图1是一现有相机光学视角的测量原理示意图。

图2是一现有相机影像感测器的光学视角的示意图。

图3是一现有相机光学视角测量系统的结构方块图。

图4是本发明光学视角测量系统一较佳实施例的结构方块图。

图5是本发明光学视角测量系统一较佳实施例的测量原理示意图。

图6是本发明光学视角测量系统一较佳实施例的影像感测器的光学视角的示意图。

具体实施方式

请参阅图4所示，以测量一光学系统52的光学视角为例对本发明光学视角测量系统进行说明。该光学视角测量系统的一较佳实施例包括一测试图片22、一数据输入模块32及一与数据输入模块32相连接的数据处理模块42。

所述光学系统52包括一镜头521和一影像感测器523。该镜头521用于成像于影像感测器523上。影像感测器523与数据处理模块42相电连接以传输电子影像信号给数据处理模块42。

请一并参阅图5及图6所示，该光学视角测量系统的测试图片22的大致中央位置处设有一具有M、N、P、Q四顶点的矩形显色块220。该显色块220的一条边NP的边长a已知，例如该边NP的边长a可由游标卡尺测量出来。

可以理解，所述显色块220不仅仅限于矩形，其还可以是三角形、梯形等具规则边形状的显色块。所述显色块220为黑色，可以理解该显色块220不仅仅限于黑色，只要其颜色与测试图片22的底色可明显区分即可，以便于系统及测量人员辨识。

该光学视角测量系统的数据输入模块32用于向数据处理模块42输入光学视角测量所需相关信息，如显色块220的一条边NP的边长a及镜头521与测试图片22间距离s。

该数据处理模块42分别与数据输入模块32及光学系统52的影像感测器523相连接，其处理所接收数据并输出测量结果。

请一并参阅图5及图6，本发明光学视角测量系统的测量原理如下：测量时，光学系统52的镜头521对测试图片22进行拍摄，且镜头521取景范围须将显色块220包含在内，如图5所示的具有顶点A、B、C、D的图像221，该图像221于影像感测器523上形成一具有顶点A’、B’、C’、D’的图像221’，显色块220于影像感测器523上形成一具有顶点M’、N’、P’、Q’的显色块220’。影像感测器523将其感测到的显色块220’及图像221’转换为电子信号传输到数据处理模块42后，数据处理模块42自动获取显色块220’的一条边N’P’所占的像素数P_a及图像221’的对角线A’C’所占的像素数P_d。由于显色块220的一条边NP的边长a已知，则其对角线AC的长度d可由以下公式得出：

d = \frac{a}{P_{a}} \times P_{d}

公式(3)

此时，只需测量出测试图片22与光学系统52的镜头521间的距离s，即可运用以下公式(4)得出θ，如下：

θ＝2×tan^-1(d/2s)

＝2×tan^-1(a×P_d×P_a×s) 公式(4)

以下将对本发明光学视角测量系统的测量方法进行说明。该光学视角的测量系统的测量方法包括以下步骤：

提供一测试图片22，该测试图片22上具有一显色块220；

测量该显色块220的一边NP的边长a及该测试图片22与光学系统52的镜头521间的间距s；

通过数据输入模块32将显色块220的边长a值及测试图片22与光学系统52的镜头521间的间距s值输入数据处理系统42；

驱动光学系统52的镜头521对测试图片22拍摄一图像，且镜头521取景范围须将显色块220包含在内；如图5所示的具有顶点A、B、C、D的图像221，该图像221于影像感测器523上形成一具有顶点A’、B’、C’、D’的图像221’，显色块220于影像感测器523上形成一具有顶点M’、N’、Q’、P’的显色块220’；

影像感测器523将其感测到的图像221’转换为电子信号传输到数据处理模块42，数据处理模块42获取显色块220’的边N’P’所占的像素数P_a及图像221’的对角线A’C’所占的像素数P_d；

数据处理处理模块42运用公式(4)

θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)

计算得出光学视角。

可以理解，当采用同一测试图片22及每一光学系统52于测试时设置位置相同时，显色块220的边长a值及镜头521与测试图片22的距离s值可以预设于数据处理模块42中，当数据处理模块42处理数据时可自动调用该数据。因此，测量不同光学系统52时，不必每次人工输入显色块220的边长a值及镜头521与测试图片22的距离s值。

由于采用本发明所述的光学视角测量系统进行测量时，只需要向系统提供显色块220的边长a值及镜头521与测试图片22的距离s值或者将这些值预设于系统中，从而不需要每次向系统提供不同的影像感测器523的像素实际长度值L_d。因此，本发明提供的光学视角测量系统避免了系统捕捉过程中产生的误判现象，节省了系统测量时间以及提高了系统测量的品质。

Claims

1.一种光学视角测量系统，用于测量一包括镜头和影像感测器的光学系统的光学视角，该光学视角测量系统包括一测试图片、一数据输入模块及一数据处理模块，其特征在于：所述测试图片上设有一显色块；所述数据输入模块与数据处理模块相连接，用于向数据处理模块输入所述显色块的一条边的边长值a及所述测试图片与镜头的间距s，所述数据处理模块用于接收光学系统于测试图片上拍摄到的图像的电子影像信号并获取拍摄图像的对角线所占的像素数P_d和显色块的一条边的边长所占的像素数P_a并通过以下公式

θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)

计算得出光学系统的光学视角值。

2.如权利要求1所述的光学视角测量系统，其特征在于：所述显色块设置于测试图片的中央位置处。

3.如权利要求1所述的光学视角测量系统，其特征在于：所述显色块为一矩形显色块。

4.如权利要求1所述的光学视角测量系统，其特征在于：所述显色块为一三角形或梯形显色块。

5.如权利要求1所述的光学视角测量系统，其特征在于：所述显色块为一黑色显色块。

6.如权利要求1所述的光学视角测量系统，其特征在于：所述显色块的颜色与所述测试图片底色可明显区分。

7.一种光学视角的测量方法，用于测量一包括镜头和影像感测器的光学系统的光学视角，其特征在于包括以下步骤：

提供一设有一显色块的测试图片的步骤；

向数据处理模块输入显色块的一边的边长值a及测试图片与光学系统的镜头的间距s的输入步骤；

通过光学系统的镜头从测试图片上拍摄一将显色块包含在内的图像的步骤；

数据处理模块获取拍摄图像的对角线所占的像素数P_d及所述显色块的边长所占的像素数P_a，并通过以下公式

θ＝2×arctan(a×P_d/2×P_a×s)

计算得出光学系统的光学视角值θ的步骤。

8.如权利要求7所述的光学视角的测量方法，其特征在于：当采用同一测试图片及每一光学系统于测试时设置位置相同时，显色块的边长值a及镜头与测试图片的间距s预先设定于数据处理模块中，计算光学视角值时直接调用。