CN102829737B - 判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其利用受测影像撷取装置与标准影像撷取装置于同一拍摄位置处对同一固定的被拍摄物所拍摄而得的二影像画面中的至少一标记的位置坐标或面积的差别而判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行。本发明可以避免因影像撷取装置的镜头的解像力太好而作出失误的判断。本发明的方法亦可搭配现有技术中所提的方法共同使用。

Description

判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法

技术领域

本发明是一种光学分析方法，尤其是关于一种判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法。

背景技术

科技发展日新月异，各类电子商品的应用亦越趋普及，其中，电子商品于生产线上的品管规格的严谨与否，将会对消费者使用该电子商品时造成重大的影响。举例来说，于网络摄影机或是照相机等影像撷取装置的产线生产流程中，镜头的设置与安装将是日后影响成像质量的关键因素之一。

请参阅图1，其为现有影像撷取装置的部分结构示意图。影像撷取装置1包括有镜头11及感测元件12。一般来说，感测元件12为电荷偶合元件(CCD)。其中，镜头11所撷取到的影像画面会成像于感测元件12上，因此于组装镜头11的时候，应尽可能地与感测元件12保持平行，才能使所输出的影像画面不会失真或是避免某些部分清晰、某些部分却模糊的情况。

以往于影像撷取装置1的产线生产流程中，组装镜头11时会先调整镜头的焦距，接着为了确保所组装完成的影像撷取装置1的镜头11平行于感测元件12，会使影像撷取装置1对一被拍摄体8进行影像撷取的动作，以获得一影像画面9(标示于图2)。一般来说，被拍摄体8为一平面图片，且该平面图片会被设置于生产线上的一治具(图中未标示)，用以使该平面图片平行于影像撷取装置1的感测元件12。

请参阅图2，其为现有影像撷取装置所拍摄而得的影像画面示意图。由影像撷取装置1所拍摄而得的影像画面9会被输出至一电子计算机(如电脑)，且该电子计算机内的一程序会将影像画面9分割为多个子影像区块91～99。又，该程序会计算每一子影像区块91～99的分辨率值，并且将每一子影像区块91～99的分辨率值与一预先所设定的阀值作比较；其中，若是存在某一子影像区块的分辨率值小于预先所设定的阀值，则代表影像撷取装置1的镜头11没有平行于感测元件12，使得该子影像区块不清晰。此时，则需重新安装影像撷取装置1的镜头11，直到其所拍摄的影像画面9中所有的子影像区块91～99的分辨率值皆大于预先所设定的阀值为止。

补充说明的是，每一子影像区块91～99的分辨率值是藉由调变转移函数(Modulation Transfer Function,MTF)计算而获得，一般业界通称为MTF值，若MTF值越高则影像的黑白反差越大，即代表影像越清晰，反之，若MTF值越低则影像的黑白反差越小，即代表影像越模糊。因此，当每一子影像区块91～99的MTF值大于预先所设定的阀值时，则代表整个影像画面9皆已达到清晰的标准，进而可确保所组装完成的影像撷取装置1的镜头11平行于感测元件12。

由于近年来影像撷取装置1的成像技术发展迅速，因此现今市面上的影像撷取装置1的镜头11大都具有极佳的解像力。然而，因影像撷取装置1的镜头11的解像力太好，会使得无论影像撷取装置1的镜头11与感测元件12是否互相平行，其所拍摄的影像画面9的每一子影像区块91～99的分辨率值皆无明显差别，因此导致上述产线生产流程中判断影像撷取装置1的镜头11及感测元件12是否互相平行的方法失去准确度。故，现有判断影像撷取装置1的镜头11及感测元件12是否互相平行的方法仍待改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种不因镜头的解像力而影响判断结果的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其包括：

(a)固定一被拍摄体，其中该被拍摄体上具有至少一标记；

(b)使用一标准影像撷取装置于一拍摄位置处拍摄该被拍摄体而获得一标准影像画面，其中，该标准影像撷取装置包括一标准镜头及一标准感测元件，且该标准镜头与该标准感测元件互相平行；

(c)取得该标准影像画面中该至少一标记的至少一标准参数值；

(d)使用一受测影像撷取装置于该拍摄位置处拍摄该被拍摄体而获得一受测影像画面，其中该受测影像撷取装置包括一受测镜头以及一受测感测元件；

(e)取得该受测影像画面中该至少一标记的至少一受测参数值；以及

(f)比较该至少一标准参数值与该至少一受测参数值，以判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件是否互相平行。

较佳地，该至少一标准参数值包括一标准坐标值，而该至少一受测参数值包括一受测坐标值，且于该步骤(f)中包括：

获得该标准坐标值与该受测坐标值间的一误差值，当该误差值小于一阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

较佳地，所述判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个误差值以及分别对应该多个误差值的多个倾斜角度。

或者，较佳地，该至少一标准参数值包括一标准面积值，而该至少一受测参数值包括一受测面积值，且于该步骤(f)中包括：

获得该标准面积值与该受测面积值间的一误差值，当该误差值小于一阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

较佳地，所述判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个误差值以及分别对应该多个误差值的多个倾斜角度。

或者，较佳地，该至少一标准参数值包括一标准坐标值与一标准面积值，而该至少一受测参数值包括一受测坐标值与一受测面积值，且该步骤(f)中包括：

获得该标准坐标值与该受测坐标值间的一第一误差值，以及该标准面积值与该受测面积值间的一第二误差值，当该第一误差值小于一第一阈值且该第二误差值小于一第二阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

较佳地，所述判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个第一误差值、多个第二误差值以及分别对应该多个第一误差值与该多个第二误差值的多个倾斜角度。

较佳地，该标准影像撷取装置与该受测影像撷取装置连接于一电子计算机，且该步骤(c)、该步骤(e)以及该步骤(f)由该电子计算机执行。

较佳地，所述判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法应用于该受测影像撷取装置的一产线生产流程。

较佳地，所述判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法是于该产线生产流程的一镜头调焦步骤后执行。

较佳地，该至少一标记呈十字形、方形、圆形或三角形。

较佳地，该标准影像画面中该至少一标记位于该标准影像画面的周围。

本发明的方法是利用受测影像撷取装置与标准影像撷取装置于同一拍摄位置处所拍摄而得的影像画面中的标记的位置坐标及/或面积等参数值的差别而判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行，如此不会因影像撷取装置的镜头的解像力太好而作出失误的判断。

附图说明

图1为现有影像撷取装置的部分结构示意图。

图2为现有影像撷取装置所拍摄而得的影像画面示意图。

图3为本发明一较佳实施例的标准影像撷取装置的部分结构示意图。

图4为本发明一较佳实施例的受测影像撷取装置的部分结构示意图。

图5为本发明一较佳实施例的被拍摄体的外观示意图。

图6为本发明第一较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图。

图7为本发明一较佳实施例的标准影像画面的示意图。

图8为本发明一较佳实施例的受测影像画面的示意图。

图9为本发明一较佳实施例的误差数据对照表的示意图。

图10为本发明第二较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图。

图11为本发明第三较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图。

具体实施方式

为了确保产线生产流程中所组装的影像撷取装置(以下称为受测影像撷取装置)的镜头(以下称为受测镜头)皆平行于其感测元件(以下称为受测感测元件)，而避免其所拍摄而得的影像画面失真或是发生某些部分清晰、某些部分却模糊的情况，本发明判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法主要是应用于用于影像撷取装置的产线生产流程中，较佳者，本方法是于镜头调焦步骤后执行，但不以此局限本方法的应用范畴。此外，产线生产流程中的镜头调焦步骤应是为本领域普通技术人员所应知悉，在此即不再予以赘述。

首先要说明的是，于执行本发明的方法之前，需事先准备一标准影像撷取装置与一被拍摄体，请参阅图3～图5，图3为本发明一较佳实施例的标准影像撷取装置的部分结构示意图，图4为一较佳实施例的受测影像撷取装置的部分结构示意图，图5为本发明一较佳实施例的被拍摄体的外观示意图。

标准影像撷取装置2包括有标准镜头21及标准感测元件22，于本实施例中，标准感测元件22为电荷偶合元件(CCD)，其中，标准镜头21所撷取到的影像画面会成像于标准感测元件22上。特别说明的是，标准镜头21已平行于标准感测元件22，因此标准影像撷取装置2所撷取到的会是全幅清晰的影像画面。

又，图5所示的被拍摄体7为一平面图片，且平面图片的周围被标注有四个方形标记71～74。当然，此仅为一实施例，标记的数量、位置及其形状并不以此为限，如其形状亦可为十字形、圆形或三角形等。

此外，受测影像撷取装置3的结构大致类似于上述的标准影像撷取装置2，且受测镜头31的结构及受测感测元件32的结构亦分别相同于标准镜头21的结构及标准感测元件22的结构。然而，受测影像撷取装置3与标准影像撷取装置2可能的不同之处为，受测镜头31若组装不慎则可能未平行于受测感测元件32。

接下来说明本发明的发明精神。请参阅图6，其为本发明第一较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图。

步骤S1，固定该被拍摄体7。于本实施例中，该被拍摄体7是被夹持于生产线的一治具上(图中未标示)以固定其位置；

步骤S2，使用标准影像撷取装置2于一拍摄位置处拍摄该被拍摄体7而获得一标准影像画面6(标示于图7)；

步骤S3，取得该标准影像画面6中所有标记61～64的位置坐标(以下称为标准坐标值)及面积(以下称为标准面积值)。请同步参阅图7，其为本发明一较佳实施例的标准影像画面的示意图，其中，标准影像画面6上四个方形标记61～64的标准坐标值分别为(X₁,Y₁)、(X₂,Y₂)、(X₃,Y₃)、(X₄,Y₄)，而四个方形标记61～64的标准面积值皆为A；

步骤S4，使用受测影像撷取装置3于该拍摄位置处(相同于步骤S2中标准影像撷取装置所设置的拍摄位置处)拍摄该被拍摄体7而获得一受测影像画面5(标示于图8)；

步骤S5，取得该受测影像画面5中所有标记51～54的位置坐标(以下称为受测坐标值)及面积(以下称为受测面积值)。请同步参阅图8，其为本发明一较佳实施例的受测影像画面的示意图，其中，受测影像画面5上四个方形标记51～54的受测坐标值分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)，而四个方形标记51～54的受测面积值则分别为a₁、a₂、a₃、a₄；

步骤S6，比较标准影像画面6中所有标记61～64的标准坐标值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测坐标值，以及比较标准影像画面6中所有标记61～64的标准面积值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测面积值，以判断受测影像撷取装置3的受测镜头31及受测感测元件32是否互相平行。

以上述各步骤的实施例而言，标准影像画面6中所有标记61～64的标准坐标值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测坐标值的误差值(以下称为第一误差值)分别为E_p1、E_p2、E_p3、E_p4，一较佳者，第一误差值的定义如下：

$E_{p1}=\sqrt{{(x_1-X_1)}^2+{(y_1-Y_1)}^2};$

$E_{p2}=\sqrt{{(x_2-X_2)}^2+{(y_2-Y_2)}^2};$

$E_{p3}=\sqrt{{(x_3-X_3)}^2+{(y_3-Y_3)}^2};$

但第一误差值的计算不局限在上述的定义，也就是说第一误差值亦可由其它的定义方式计算。

此外，标准影像画面6中所有标记61～64的标准面积值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测面积值的误差值(以下称为第二误差值)分别为E_a1、E_a2、E_a3、E_a4，一较佳者，第二误差值的定义如下：

E_a1＝|a₁-A₁|；

E_a2＝|a₂-A₂|；

E_a3＝|a₃-A₃|；

E_a4＝|a₄-A₄|。但第二误差值的计算不局限在上述的定义，也就是说第二误差值亦可由其它的定义方式计算。

再者，当上述第一误差值E_p1、E_p2、E_p3、E_p4皆小于一第一阈值(预先所设定的容许误差)，且上述第二误差值E_a1、E_a2、E_a3、E_a4皆小于一第二阈值(预先所设定的容许误差)，则判断受测影像撷取装置3的受测镜头31及受测感测元件32是互相平行的。相反地，当上述第一误差值E_p1、E_p2、E_p3、E_p4中的任一者大于该第一阈值，或是上述第二误差值E_a1、E_a2、E_a3、E_a4中的任一者大于该第二阈值，则受测影像撷取装置3的受测镜头31未平行于受测感测元件32，此时，就需重新对受测影像撷取装置3进行组装，直到由上述方法判断受测镜头31平行于受测感测元件32为止。

此外，为了更快速、更有效率地分析受测镜头31的倾斜角度以对受测镜头31作适当的调整，可藉由数学运算或是多次的实验测量而设计一误差数据对照表，请参阅图9，其为本发明一较佳实施例的误差数据对照表的示意图，误差数据对照表包括多个第一误差值组、多个第二误差值组以及对应于每一第一误差值组与每一第二误差值组的镜头的倾斜角度。基于此，本发明的方法更可包括：

步骤S7，依据误差数据对照表获得受测影像撷取装置3的受测镜头31的倾斜角度。详言之，若是于步骤S6中所获得的第一误差值E_p1、E_p2、E_p3、E_p4中的任一者大于第一阈值，或是所获得的第二误差值E_a1、E_a2、E_a3、E_a4中的任一者大于第二阈值，则可依据查表的方式查询受测影像撷取装置3的受测镜头31的倾斜角度，以本实施例而言，由误差数据对照表中可得知受测影像撷取装置3的受测镜头31的倾斜角度为θ_n。

补充说明的是，若是无法从误差数据对照表中查询到受测镜头31的倾斜角度，则可查询误差数据对照表中最相近于第一误差值E_p1、E_p2、E_p3、E_p4与第二误差值E_a1、E_a2、E_a3、E_a4的两组数据，再利用内插法求得受测镜头31的倾斜角度。

此外，一较佳者，本发明的标准影像撷取装置2及受测影像撷取装置3是连接于一电子计算机(图中未标示)，因此标准影像撷取装置2及受测影像撷取装置3所撷取的二影像画面6、5可输出至电子计算机以执行步骤S3、步骤S5、以及步骤S6。

再者，本发明的方法并不局限于同时以第一误差值组E_p1、E_p2、E_p3、E_p4与第二误差值组E_a1、E_a2、E_a3、E_a4作为判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的依据。请参阅图10，其为本发明第二较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图，其大致类似于本发明第一较佳判断方法所述者，二者不同之处在于，本第二较佳判断方法仅单独地以第一误差值E_p1、E_p2、E_p3、E_p4判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行。

详言之，本第二较佳判断方法的步骤T1、步骤T2、步骤T4与步骤T7分别相同于第一较佳判断方法的步骤S1、步骤S2、步骤S4与步骤S7，而将第一较佳判断方法中的步骤S3、步骤S5与步骤S7分别变更为第二较佳判断方法中的步骤T3、步骤T5与步骤T7，其中，

步骤T3为：取得该标准影像画面6中所有标记61～64的位置坐标；

步骤T5为：取得该受测影像画面5中所有标记51～54的位置坐标；

步骤T6为：比较标准影像画面6中所有标记61～64的标准标准坐标值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测坐标值，以判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行。

请参阅图11，其为本发明第三较佳判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行的方法的流程图，与第一较佳判断方法的不同之处在于，本第三较佳判断方法仅单独地以第二误差值E_a1、E_a2、E_a3、E_a4判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行。

详言之，本第三较佳判断方法的步骤U1、步骤U2、步骤U4与步骤U7分别相同于第一较佳判断方法的步骤S1、步骤S2、步骤S4与步骤S7，而将第一较佳判断方法中的步骤S3、步骤S5与步骤S7分别变更为第三较佳判断方法中的步骤U3、步骤U5与步骤U7，其中，

步骤U3为：取得该标准影像画面6中所有标记61～64的面积；

步骤U5为：取得该受测影像画面5中所有标记51～54的面积；

步骤U6为：比较标准影像画面6中所有标记61～64的标准面积值与受测影像画面5中所有标记51～54的受测面积值，以判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行。

根据以上描述可知，本发明的方法是利用受测影像撷取装置与标准影像撷取装置于同一拍摄位置处所拍摄而得的影像画面中的标记的位置坐标及/或面积等参数值的差别而判断受测影像撷取装置的受测镜头及受测感测元件是否互相平行，如此不会因影像撷取装置的镜头的解像力太好而作出失误的判断。当然，本发明的方法亦可搭配现有技术中所提的方法共同使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，包括：

(a)固定一被拍摄体，其中该被拍摄体上具有至少一标记；

(b)使用一标准影像撷取装置于一拍摄位置处拍摄该被拍摄体而获得一标准影像画面，其中，该标准影像撷取装置包括一标准镜头及一标准感测元件，且该标准镜头与该标准感测元件互相平行；

(c)取得该标准影像画面中该至少一标记的至少一标准参数值；

(d)使用一受测影像撷取装置于该拍摄位置处拍摄该被拍摄体而获得一受测影像画面，其中该受测影像撷取装置包括一受测镜头以及一受测感测元件；

(e)取得该受测影像画面中该至少一标记的至少一受测参数值；以及

(f)比较该至少一标准参数值与该至少一受测参数值，以判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件是否互相平行。

2.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该至少一标准参数值包括一标准坐标值，而该至少一受测参数值包括一受测坐标值，且于该步骤(f)中包括：

获得该标准坐标值与该受测坐标值间的一误差值，当该误差值小于一阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

3.如权利要求2所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个误差值以及分别对应该多个误差值的多个倾斜角度。

4.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该至少一标准参数值包括一标准面积值，而该至少一受测参数值包括一受测面积值，且于该步骤(f)中包括：

获得该标准面积值与该受测面积值间的一误差值，当该误差值小于一阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

5.如权利要求4所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个误差值以及分别对应该多个误差值的多个倾斜角度。

6.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该至少一标准参数值包括一标准坐标值与一标准面积值，而该至少一受测参数值包括一受测坐标值与一受测面积值，且该步骤(f)中包括：

获得该标准坐标值与该受测坐标值间的一第一误差值，以及该标准面积值与该受测面积值间的一第二误差值，当该第一误差值小于一第一阈值且该第二误差值小于一第二阈值时，判断该受测影像撷取装置的该受测镜头及该受测感测元件互相平行。

7.如权利要求6所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，于该步骤(f)之后还包括：

(g)依据一误差数据对照表获得该受测影像撷取装置的该受测镜头的一倾斜角度；

其中，该误差数据对照表包括多个第一误差值、多个第二误差值以及分别对应该多个第一误差值与该多个第二误差值的多个倾斜角度。

8.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该标准影像撷取装置与该受测影像撷取装置连接于一电子计算机，且该步骤(c)、该步骤(e)以及该步骤(f)由该电子计算机执行。

9.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，应用于该受测影像撷取装置的一产线生产流程。

10.如权利要求9所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，是于该产线生产流程的一镜头调焦步骤后执行。

11.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该至少一标记呈十字形、方形、圆形或三角形。

12.如权利要求1所述的判断影像撷取装置的镜头及感测元件是否互相平行的方法，其特征在于，该标准影像画面中该至少一标记位于该标准影像画面的周围。