CN106644410A - 一种摄像模组光心位置测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像模组光心位置测量方法及系统，方法包括：将待测摄像模组安装在夹具上，移动夹具使待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，夹具可平移和旋转，标定图正对于夹具设置；以待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节夹具使待测摄像模组的感光面与标定图所在平面平行，对标定图进行拍摄，获得图像；在图像中测量标定图的中心与图像中心的偏差值，即为待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。本发明摄像模组光心位置测量方法及系统实现了对待测摄像模组光心位置的测量。与现有方法相比，测试稳定、快速。

Description

一种摄像模组光心位置测量方法及系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种摄像模组光心位置测量方法及系统。

背景技术

摄像模组的光心位置对成像效果具有一定影响，尤其对于双摄像头模组，若摄像模组镜头的光心与感光面中心存在偏移，会导致图像合成效果变差。因此，测量摄像模组的光心位置就成为必要措施。

现有技术中，对于镜头生产厂来说，对镜头光心位置是利用光照度进行测量，光心处亮度最大，以圆环形式亮度递减，根据此来确定光心位置，但该方法受光源照度均匀度的影响，如果光源均匀度不好，会产生较大误差。另一种对摄像模组光心位置的测量方法是采用张正友标定光心的方法，但该方法需要在不同位置、不同角度至少拍摄十张以上图像，才能保证测试结果稳定准确，并且该方法消耗时间长，难以应用于生产线检测。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种摄像模组光心位置测量方法及系统，实现了对摄像模组光心位置的测量，与现有方法相比测试稳定、快速。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种摄像模组光心位置测量方法，包括步骤：

S1：将待测摄像模组安装在夹具上，移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，所述夹具可平移和旋转，所述标定图正对于所述夹具设置；

S2：以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行，对所述标定图进行拍摄，获得图像；

S3：在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

可选地，所述旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行包括：

求取所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角；

根据所述夹角旋转调节所述夹具，使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行。

可选地，所述求取所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面所在平面的夹角包括：

以所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，拍摄获得图像，在所述标定图中设有标定点；

以所述待测摄像模组感光面的任意一点为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系，根据所述标定图中标定点在所述三维直角坐标系中的坐标，求取所述标定图所在平面在所述三维直角坐标系中的平面方程，根据所述平面方程计算所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角。

可选地，所述以所述待测摄像模组感光面的任意一点为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系，根据所述标定图中标定点在所述三维直角坐标系中的坐标，求取所述标定图所在平面在所述三维直角坐标系中的平面方程包括：

以所述待测摄像模组感光面的中心为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系M，在所述标定图中至少设定三个标定点，在拍摄的图像中确定第i标定点的像点坐标为(x_i′，y_i′，0)；

测量所述标定图中第一标定点到所述待测摄像模组镜头表面的距离H，根据如下计算式计算获得第一标定点在坐标系M中的坐标(x₁，y₁，z₁)，具体为：

其中，(C_x，C_y，0)表示所述待测摄像模组感光面中心的坐标，S表示第一标定点的像点到所述待测摄像模组镜头表面的距离，满足F表示所述摄像模组镜头的焦距；

根据如下计算式计算第i标定点在坐标系M中的x坐标值和y坐标值，具体为：

其中，(x_i，y_i，z_i)表示第i标定点在坐标系M中的坐标，z_i未知；

根据任意的另外两个标定点与所述第一标定点所构成三角形的边与角的关系建立方程组，求解所述另外两个标定点在坐标系M中的z坐标值；

根据所述第一标定点以及至少另外两个标定点在坐标系M中的坐标，求取所述标定图所在平面在坐标系M中的平面方程。

可选地，所述第一标定点和所述另外两个标定点依次为A点、B点和C点，三点构成直角三角形，所述第一标定点A点为直角点；

根据以及建立方程组，求解B点、C点的z轴坐标值。

可选地，根据所述第一标定点以及至少另外两个标定点在坐标系M中的坐标，采用最小二乘法拟合获得所述标定图所在平面在坐标系M中的平面方程，具体为：

所述标定图中各标定点在坐标系M中的坐标(x_i，y_i，z_i)，设所述标定图所在平面的平面方程为z＝a*x+b*y+c；

令以S取值最小，求解获得a、b、c。

可选地，根据所述平面方程计算所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角包括：

求解得到的所述标定图所在平面的平面方程为z＝a*x+b*y+c，在所述平面方程中任意取三点(x₀₁，y₀₁，z₀₁)、(x₀₂，y₀₂，z₀₂)和(x₀₃，y₀₃，z₀₃)，根据以下计算式计算标定图所在平面与y轴的夹角angley和与x轴的夹角angley：

可选地，采用激光定位仪定位所述待测摄像模组的镜头中心是否与标定图的中心在同一直线上。

一种摄像模组光心位置测量系统，包括：

夹具，用于安装待测摄像模组，所述夹具可平移和旋转；

标定图，正对于所述夹具设置；

调节装置，用于移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，还用于以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行；

测量装置，用于当所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行时，控制所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，获得图像，在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

由上述技术方案可知，本发明所提供的摄像模组光心位置测量方法及系统，将标定图与夹具正对设置，将待测摄像模组安装在夹具上，平移夹具使待测摄像模组的镜头中心与标定图中心在同一直线上，然后以待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节夹具使待测摄像模组的感光面与标定图所在平面平行，此时对标定图拍摄得到图像；在拍摄的图像中测量标定图的中心与图像中心的偏差值，该偏差值即为待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值，从而实现对待测摄像模组光心位置的测量。与现有方法相比，本发明摄像模组光心位置测量方法测试稳定、快速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种摄像模组光心位置测量方法的流程图；

图2为本发明实施例中求取待测摄像模组感光面与标定图所在平面的夹角的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供一种摄像模组光心位置测量方法，包括步骤：

S1：将待测摄像模组安装在夹具上，移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，所述夹具可平移和旋转，所述标定图正对于所述夹具设置；

S2：以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行，对所述标定图进行拍摄，获得图像；

S3：在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

本实施例摄像模组光心位置测量方法，将标定图与夹具正对设置，将标定图与夹具正对设置，将待测摄像模组安装在夹具上，平移夹具使待测摄像模组的镜头中心与标定图中心在同一直线上，然后以待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节夹具使待测摄像模组的感光面与标定图所在平面平行，此时对标定图拍摄得到图像；在拍摄的图像中测量标定图的中心与图像中心的偏差值，该偏差值即为待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值，从而实现对待测摄像模组光心位置的测量。与现有方法相比，本发明摄像模组光心位置测量方法测试稳定、快速。

下面结合具体实施方式对本实施例摄像模组光心位置测量方法进行详细说明。本实施例摄像模组光心位置测量方法包括步骤：

S1：将待测摄像模组安装在夹具上，移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，所述夹具可平移和旋转，所述标定图正对于所述夹具设置。

其中，待测摄像模组的镜头中心是指镜头的几何中心。标定图的中心指标定图的几何中心。

所述夹具可平移和旋转，可在二维方向上平移以及可在空间180度范围内旋转。

所述标定图与夹具正对设置，所述标定图可采用棋盘格图。

优选的，可采用激光定位仪定位所述待测摄像模组的镜头中心是否与标定图的中心在同一直线上，通过激光定位仪定位更加精确，提高测量精度。

S2：以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行，对所述标定图进行拍摄，获得图像。

本步骤中，旋转调节夹具使待测摄像模组感光面与标定图所在平面平行，是通过求取标定图所在平面与待测摄像模组感光面的夹具，根据两个平面之间的夹角旋转调节夹具，旋转相应角度，使待测摄像模组感光面与标定图所在平面平行。

其中，求取标定图所在平面与待测摄像模组感光面的夹角通过以下方法，具体包括步骤：

S20：以所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，拍摄获得图像，在所述标定图中设有标定点。

在步骤S1调节完成后，以待测摄像模组对标定图拍摄图像。

S21：以所述待测摄像模组感光面的任意一点为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系，根据所述标定图中标定点在所述三维直角坐标系中的坐标，求取所述标定图所在平面在所述三维直角坐标系中的平面方程，根据所述平面方程计算所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角。

具体本步骤中，可采用以下方法求取标定图所在平面的平面方程，具体为：

以所述待测摄像模组感光面的中心为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系M，在所述标定图中至少设有三个标定点，在拍摄的图像中确定第i标定点的像点坐标为(x_i′，y_i′，0)，可参考图2。

在拍摄的图像中，图像对应于坐标系M的xOy平面，图像中心对应于感光面中心，在图像中确定各标定点对应的像点在坐标系M中的坐标，第i标定点的像点坐标为(x_i′，y_i′，0)。

测量所述标定图中第一标定点到所述待测摄像模组镜头表面的距离H，根据如下计算式计算获得第一标定点在坐标系M中的坐标(x₁，y₁，z₁)，具体为：

其中，(C_x，C_y，0)表示所述待测摄像模组感光面中心的坐标，S表示第一标定点的像点到所述待测摄像模组镜头表面的距离，满足F表示所述摄像模组镜头的焦距。这样第一标定点在坐标系M中的坐标(x₁，y₁，z₁)确定已知。

根据如下计算式计算第i标定点在坐标系M中的x坐标值和y坐标值，具体为：

其中，(x_i，y_i，z_i)表示第i标定点在坐标系M中的坐标，z_i未知。

根据任意的另外两个标定点与所述第一标定点所构成三角形的边与角的关系建立方程组，求解另外两个标定点在坐标系M中的z坐标值。根据有三个标定点构成三角形的边与角的三角函数关系，利用各标定点在坐标系M中的坐标建立方程组，通过方程组求解出另外两个标定点在坐标系M中的z坐标值。通过此方法可以求解出标定图中更多标定点的坐标。

示例性的，在标定图中设置第一标定点和另外两个标定点依次为A点、B点和C点，三点构成直角三角形，第一标定点A点为直角点。A点坐标(x₁，y₁，z₁)，B点坐标(x₂，y₂，z₂)，C点坐标(x₃，y₃，z₃)。

根据以及建立方程组：

通过上述方程组求解B点、C点的z轴坐标值，从而求解得到B点、C点的坐标。

然后，根据第一标定点以及至少另外两个标定点在坐标系M中的坐标，求取标定图所在平面在坐标系M中的平面方程。原理上根据三个标定点即可求得标定图所在平面在坐标系M中的平面方程。但为了减小误差，可以求解获得标定图中多个标定点，采用最小二乘法拟合获得所述标定图所在平面在坐标系M中的平面方程，具体为：

所述标定图中各标定点在坐标系M中的坐标(x_i，y_i，z_i)，设所述标定图所在平面的平面方程为z＝a*x+b*y+c；令以S取值最小，求解获得a、b、c，从而求解出标定图所在平面的平面方程。

在求解得到的平面方程中任意取三点，即可求得标定图所在平面与坐标系M xOy平面(即待测摄像模组感光面)的夹角。

示例性的，可以在求解得到的平面方程中任意取三点(x₀₁，y₀₁，z₀₁)、(x₀₂，y₀₂，z₀₂)和(x₀₃，y₀₃，z₀₃)，根据以下计算式计算标定图所在平面与y轴的夹角anglex和与x轴的夹角angley：

在调节平行时标定图平面绕x轴的旋转角度为anglex，绕y轴的旋转角度为angley。根据旋转角度anglex和angley相应旋转待测摄像模组的感光面，调节使待测摄像模组感光面与标定图所在平面平行。

S3：在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

测量在图像中标定图的中心与图像中心的偏差值，即为待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值，从而确定了摄像模组光心位置。

相应的，本发明实施例还提供一种摄像模组光心位置测量系统，包括：

夹具，用于安装待测摄像模组，所述夹具可平移和旋转；

标定图，正对于所述夹具设置；

调节装置，用于移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，还用于以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行；

测量装置，用于当所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行时，控制所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，获得图像，在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

本实施例摄像模组光心位置测量系统，在对待测摄像模组光心位置的测量时，将待测摄像模组安装在夹具上，平移夹具使待测摄像模组的镜头中心与标定图中心在同一直线上，然后以待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节夹具使待测摄像模组的感光面与标定图所在平面平行，此时对标定图拍摄得到图像；在拍摄的图像中测量标定图的中心与图像中心的偏差值，该偏差值即为待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值，从而实现对待测摄像模组光心位置的测量。与现有方法相比，通过本实施例摄像模组光心位置测量系统测量摄像模组光心位置，测试稳定、快速。

以上对本发明所提供的一种摄像模组光心位置测量方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，包括步骤：

S1：将待测摄像模组安装在夹具上，移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，所述夹具可平移和旋转，所述标定图正对于所述夹具设置；

S2：以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行，对所述标定图进行拍摄，获得图像；

S3：在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。

2.根据权利要求1所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，所述旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行包括：

求取所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角；

根据所述夹角旋转调节所述夹具，使所述待测摄像模组的感光面与所述标定图所在平面平行。

3.根据权利要求2所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，所述求取所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面所在平面的夹角包括：

以所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，拍摄获得图像，在所述标定图中设有标定点；

以所述待测摄像模组感光面的任意一点为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系，根据所述标定图中标定点在所述三维直角坐标系中的坐标，求取所述标定图所在平面在所述三维直角坐标系中的平面方程，根据所述平面方程计算所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角。

4.根据权利要求3所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，所述以所述待测摄像模组感光面的任意一点为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系，根据所述标定图中标定点在所述三维直角坐标系中的坐标，求取所述标定图所在平面在所述三维直角坐标系中的平面方程包括：

以所述待测摄像模组感光面的中心为原点，以感光面所在平面为xOy平面建立三维直角坐标系M，在所述标定图中至少设定三个标定点，在拍摄的图像中确定第i标定点的像点坐标为(x_i′，y_i′，0)；

测量所述标定图中第一标定点到所述待测摄像模组镜头表面的距离H，根据如下计算式计算获得第一标定点在坐标系M中的坐标(x₁，y₁，z₁)，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1=({x_1}^{\′}-C_x)-z_1*({x_1}^{\′}-C_x)/S\\ y_1=({y_1}^{\′}-C_y)-z_1*({y_1}^{\′}-C_y)/S\\ z_1=H+S\end{array}\right.;$

其中，(C_x，C_y，0)表示所述待测摄像模组感光面中心的坐标，S表示第一标定点的像点到所述待测摄像模组镜头表面的距离，满足F表示所述摄像模组镜头的焦距；

根据如下计算式计算第i标定点在坐标系M中的x坐标值和y坐标值，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=\left({x_i}^{\′}-C_x\right)-z_i*\left({x_i}^{\′}-C_x\right)/S\\ y_i=\left({y_i}^{\′}-C_y\right)-z_i*\left({y_i}^{\′}-C_y\right)/S\end{array}\right.;$

其中，(x_i，y_i，z_i)表示第i标定点在坐标系M中的坐标，z_i未知；

根据任意的另外两个标定点与所述第一标定点所构成三角形的边与角的关系建立方程组，求解所述另外两个标定点在坐标系M中的z坐标值；

根据所述第一标定点以及至少另外两个标定点在坐标系M中的坐标，求取所述标定图所在平面在坐标系M中的平面方程。

5.根据权利要求4所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，所述第一标定点和所述另外两个标定点依次为A点、B点和C点，三点构成直角三角形，所述第一标定点A点为直角点；

根据以及建立方程组，求解B点、C点的z轴坐标值。

6.根据权利要求4所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，根据所述第一标定点以及至少另外两个标定点在坐标系M中的坐标，采用最小二乘法拟合获得所述标定图所在平面在坐标系M中的平面方程，具体为：

所述标定图中各标定点在坐标系M中的坐标(x_i，y_i，z_i)，设所述标定图所在平面的平面方程为z＝a*x+b*y+c；

令以S取值最小，求解获得a、b、c。

7.根据权利要求3-6任一项所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，根据所述平面方程计算所述标定图所在平面与所述待测摄像模组感光面的夹角包括：

求解得到的所述标定图所在平面的平面方程为z＝a*x+b*y+c，在所述平面方程中任意取三点(x₀₁，y₀₁，z₀₁)、(x₀₂，y₀₂，z₀₂)和(x₀₃，y₀₃，z₀₃)，根据以下计算式计算标定图所在平面与y轴的夹角anglex和与x轴的夹角angley：

$anglex=a\sin \left(\frac{z_{02}-z_{01}}{y_{02}-y_{01}}\right);$

$angley=a\sin \left(\frac{z_{03}-z_{02}}{x_{03}-x_{02}}\right).$

8.根据权利要求1所述的摄像模组光心位置测量方法，其特征在于，采用激光定位仪定位所述待测摄像模组的镜头中心是否与标定图的中心在同一直线上。

9.一种摄像模组光心位置测量系统，其特征在于，包括：

夹具，用于安装待测摄像模组，所述夹具可平移和旋转；

标定图，正对于所述夹具设置；

调节装置，用于移动所述夹具使所述待测摄像模组的镜头中心与标定图的中心在同一直线上，还用于以所述待测摄像模组的镜头中心位置不变，旋转调节所述夹具使所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行；

测量装置，用于当所述待测摄像模组感光面与所述标定图所在平面平行时，控制所述待测摄像模组对所述标定图进行拍摄，获得图像，在所述图像中测量标定图的中心与所述图像中心的偏差值，即为所述待测摄像模组的光心与其感光面中心的偏差值。