CN107063644B - 有限物距畸变测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种有限物距畸变测量方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：提供一目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；S2：镜头调整物距，在调整后的物距下对所述目标测量平面进行图像拍摄；S3：识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；S4：计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变。可对光学镜头畸变指标进行测量。

Description

有限物距畸变测量方法及系统

技术领域

本发明涉及镜头畸变测试技术，尤其涉及的是一种有限物距畸变测量方法及系统。

背景技术

随着对光学成像质量要求的不断提高，在大视场角的光学成像系统中畸变对于成像质量的影响越发凸显。一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线)，所以无法消除，只能改善。

畸变为成像光学镜头所固有的特征，其值随工作距离的变化而变化；目前已有的镜头畸变测量方法以平行光作为光源进行测量，实现了对无穷远目标成像时的镜头畸变的测量。现有方法无法在镜头安装摄像机后进行测试，影响生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有限物距畸变测量方法及系统，可对光学镜头畸变指标进行测量。

为解决上述问题，本发明提出一种有限物距畸变测量方法，包括以下步骤：

S1：提供一目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

S2：镜头调整物距，在调整后的物距下对所述目标测量平面进行图像拍摄；

S3：识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；

S4：计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变。

根据本发明的一个实施例，所述目标测量平面为矩形板面，所述目标测量平面上布满所述测量标识点，且所述测量标识点呈矩形阵列排布。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2中，在所述镜头调整至需要的物距之后，还对所述镜头进行角度和位移的调整，使得所述镜头的光轴垂直于目标测量平面的中心。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：调整镜头的Z轴向位移，使得镜头与目标测量平面的距离为本次畸变测量的物距；

S22：镜头打开，检测目标测量平面的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则调整镜头的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面中心与图像中心重合；

S23：检测目标测量平面的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面是否处处相等，若不是则存在角度偏差，调整镜头的角度，使得图像中的目标测量平面在图像中上下左右对称；

S24：镜头在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面进行图像拍摄，获得图像之后，返回步骤S21进行下一次畸变测量的物距调整。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S3包括以下步骤：

S31：针对每一不同物距下拍摄的图像，识别图像中的目标测量平面上的测量标识点；

S32：选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

S32：选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S4包括：依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f′-f)/f (3)。

根据本发明的一个实施例，还包括步骤S5：依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，

ω＝arctan(d2/L) (4)。

本发明提供一种有限物距畸变测量系统，包括：

目标测量板，其板面作为目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

移动装置，用于固定镜头，并用来调整镜头物距；

镜头，用于在调整后的物距下对目标测量平面进行图像拍摄；

图像采集设备，用以采集镜头所拍摄的图像并进行传输；

处理设备，用以识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；还用以计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变。

根据本发明的一个实施例，所述目标测量板为矩形板，所述目标测量平面上布满所述测量标识点，且所述测量标识点呈矩形阵列排布。

根据本发明的一个实施例，所述移动装置为三维可移动装置和角度可调夹具，所述角度可调夹具固定于所述三维可移动装置，所述角度可调夹具夹持固定带有所述镜头的摄像机；所述三维可移动装置用于镜头的位移调整，所述角度可调夹具用于镜头的角度调整，使得所述镜头的光轴垂直于目标测量平面的中心。

根据本发明的一个实施例，

所述三维可移动装置调整镜头的Z轴向位移，使得镜头与目标测量平面的距离为本次畸变测量的物距；

处理设备检测镜头获取的图像的目标测量平面的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则所述三维可移动装置调整镜头的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面中心与图像中心重合；

处理设备检测镜头获取的图像的目标测量平面的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面是否处处相等，若不是则存在角度偏差，所述角度可调夹具调整镜头的角度，使得图像中的目标测量平面在图像中上下左右对称；

镜头在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面进行图像拍摄。

根据本发明的一个实施例，所述处理设备包括：

识别单元，用以针对每一不同物距下拍摄的图像，识别图像中的目标测量平面上的测量标识点；

近轴焦距计算单元，用以选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

轴外焦距计算单元，用以选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸。

相对畸变计算单元，用以依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f′-f)/f (3)。

根据本发明的一个实施例，还包括畸变分布计算单元，用以依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，

ω＝arctan(d2/L) (4)。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：

采用本发明实施例的有限物距畸变测量方法，可实现摄像机镜头在安装之后，在整机状态下的畸变测试，可以用在实验室环境中，针对摄像机镜头在有限物距时的畸变进行测量；

通过镜头拍摄有限物距上具有均匀分布特征的目标测量平面，计算摄像机成像获取不同入射角度时焦距，检测出不同视场角下的相对畸变，得到畸变分布情况；通过移动装置，实现了摄像机与目标测量平面的对准调节，提高测量精度，可进行多物距下拍摄，实现了基于焦距变化的畸变计算。

附图说明

图1为本发明一实施例的有限物距畸变测量方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例的镜头与目标测量平面的位置关系示意图；

图3a为本发明一实施例的需要调整方位角的图像；

图3b为本发明一实施例的需要调整俯仰角的图像；

图3c为本发明一实施例的需要调整旋转角的图像；

图3d为本发明一实施例的完成位移及角度调整后的图像；

图4为本发明一实施例的有限物距畸变测量系统的结构示意图。

图中标记说明：

1-目标测量平面，2-镜头，3-移动装置，4-图像采集设备，5-处理设备，10-图像，101-图像中的目标测量平面。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1，在一个实施例中，有限物距畸变测量方法，包括以下步骤：

S1：提供一目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

S2：镜头调整物距，在调整后的物距下对所述目标测量平面进行图像拍摄；

S3：识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；

S4：计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变。

参看图2，在步骤S1中，提供一目标测量平面1，该目标测量平面1可以落在具有平面的物体上。目标测量平面1上阵列式排布有多个测量标识点，测量标识点的实际间距已知。测量标识点的尺寸足以在畸变测量过程中被镜头2捕获。测量标识点的本身尺寸远小于测量标识点之间的间距时，测量标识点带来的间距偏差可以被忽略；否则，在确定间距时需要将测量标识点本身的尺寸精确考虑在内。

优选的，目标测量平面1为矩形板面，目标测量平面1上布满测量标识点，且测量标识点呈矩形阵列排布。构成了有限物距上具有均匀分布特征的目标测量靶板。

在一个具体的实施例中，提供一尺寸为3m×3m的目标测量板，目标测量板上均布间距60mm、直径φ6mm的圆形标识作为有限物距(0.5m～3m)上的测量标识点，作为目标测量平面1。在不同物距时，该目标测量板支持的视场测量范围为：物距0.5m时，水平视场小于140°；物距1m时，水平视场小于110°；物距1.5m时，水平视场小于90°；物距3m时，水平视场小于50°。

继续参看图2，在步骤S2中，镜头2调整物距，在调整后的物距下对目标测量平面进行图像拍摄。物距范围根据目标测量平面1尺寸及其上的目标测量点分布而定，在前述尺寸的目标测量板的基础上，物距可以选取为0.5m～3m。优选的，对物距为0.5m，1m，1.5m，3m的情况进行畸变测量。

在一个实施例中，步骤S2中，在镜头2调整至需要的物距之后，还对镜头22进行角度和位移的调整，使得镜头2的光轴垂直于目标测量平面1的中心。进行畸变测量前，首先进行对准，保证畸变测量的精度。

优选的，步骤S2包括以下步骤：

S21：调整镜头2的Z轴向位移，使得镜头2与目标测量平面1的距离为本次畸变测量的物距；

S22：镜头打开，检测目标测量平面1的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则调整镜头2的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面中心与图像中心重合；

S23：检测目标测量平面1的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面1是否处处相等，若不是则存在角度偏差，调整镜头2的角度，使得图像中的目标测量平面在图像中上下左右对称；

S24：镜头在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面进行图像拍摄，获得图像之后，返回步骤S21进行下一次畸变测量的物距调整。

参看图2和图3a-3d，首先，调整摄像机与目标测量板的距离，即调整Z轴方向位移，使得Z值为开展测量的物距值；摄像机加电示出图像10或者拍摄得到图像10，检查输出图像中的目标测量平面101是否存在左右(X轴向)和高低(Y轴向)的位置偏移，若有则进行调整，使得图像中的目标测量平面101的中心与图像10中心重合；检查图像中的目标测量平面101是否存在角度上的偏差，如是否存在方位、俯仰、旋转角度，若有则进行调整，使得图像中的目标测量平面101左右、上下均呈对称状态；存在角度偏差的情况如图3a-3c，完成调整之后的情况如图3d，此时摄像机光轴垂直于目标测量板的中心。

具体的，参看图4，通过移动装置来实现摄像机的角度和位移调整，可以采用具有可多自由度转动的用来夹持摄像机的角度可调夹具调整角度，将角度可调夹具安装在三维可移动装置上，可实现镜头指向方向和位移的调整：

1)方位角调整范围：0°～180°，精度优于0.05°；

2)俯仰角调整范围：-15°～+15°，精度优于0.05°；

3)高度位移调整范围：50mm，精度优于0.1mm；

4)左右位移调整范围：50mm，精度优于0.1mm；

5)前后位移调整范围：50mm，精度优于0.1mm。

当然镜头2已经安装到了摄像机上，因调整摄像机的位移和角度即等于调整镜头2的位移和角度。

步骤S3中，识别镜头2拍摄得到图像中的目标测量平面101上的测量标识点，选取图像10中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距，镜头2可以多次拍摄图像，选取最符合的图像进行相应的识别处理。

继续参看图4，可以采用具有可采集PAL、NTSC、CAMERALINK、网口、SDI等多制式接口的图像采集设备4，实时采集摄像机镜头2拍摄的原始标清、高清图像，同时也可以处理MPEG-4、H.264等视频编码后码流，具备对其实时显示、存储的功能，图像采集设备4将采集的图像传输给处理设备5进行相应的处理。

优选的，步骤S3包括以下步骤：

S31：针对每一不同物距下拍摄的图像10，识别图像中的目标测量平面101上的测量标识点；

S32：选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

S32：选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S4包括：依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f′-f)/f (3)。

近轴焦距，是指入射角较小(如5°以内)，靠近光轴区域的光学镜头的焦距，此时入射视场角近似于0°，根据几何像差理论知，此时的畸变近似于0，因此可作为计算畸变曲线的基准。

轴外焦距，是指入射角较大(如5°以上)，偏离光轴区域的光学镜头的焦距，根据几何像差理论知，入射角越大则越偏离近轴焦距，体现在图像中即为无法忽视的畸变，因此作为计算相对畸变的测量值。

更优的，有限物距畸变测量方法还可以包括步骤S5：依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，

ω＝arctan(d2/L) (4)。

通过畸变分布关系图可图形化示出畸变情况，可以对镜头整个畸变情况进行整体比对分析，从而进行修正规划。

采用本发明实施例的有限物距畸变测量方法，可实现摄像机镜头在安装之后，在整机状态下的畸变测试，可以用在实验室环境中，针对摄像机镜头在有限物距时的畸变进行测量。

通过镜头拍摄有限物距上具有均匀分布特征的目标测量平面，计算摄像机成像获取不同入射角度时焦距，检测出不同视场角下的相对畸变，得到畸变分布情况；通过移动装置，实现了摄像机与目标测量平面的对准调节，提高测量精度，可进行多物距下拍摄，实现了基于焦距变化的畸变计算。

测量的畸变值，其误差主要来自于对图像中标识点的位置的计算，经试验，测量值的误差低于真实值的2％。

参看图4，本发明提供一种有限物距畸变测量系统，包括：

目标测量板，其板面作为目标测量平面1，所述目标测量平面1上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

移动装置3，用于固定镜头2，并用来调整镜头2物距；

镜头2，用于在调整后的物距下对目标测量平面1进行图像拍摄；

图像采集设备4，用以采集镜头2所拍摄的图像并进行传输；

处理设备5，用以识别拍摄得到图像中的目标测量平面1上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头2的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；还用以计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变。

根据本发明的一个实施例，所述目标测量板为矩形板，所述目标测量平面1上布满所述测量标识点，且所述测量标识点呈矩形阵列排布。

根据本发明的一个实施例，所述移动装置3为三维可移动装置和角度可调夹具，所述角度可调夹具固定于所述三维可移动装置，所述角度可调夹具夹持固定带有所述镜头的摄像机；所述三维可移动装置用于镜头的位移调整，所述角度可调夹具用于镜头的角度调整，使得所述镜头的光轴垂直于目标测量平面1的中心。

根据本发明的一个实施例，

所述三维可移动装置调整镜头2的Z轴向位移，使得镜头2与目标测量平面1的距离为本次畸变测量的物距；

处理设备5检测镜头2获取的图像的目标测量平面的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则所述三维可移动装置调整镜头2的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面101中心与图像10中心重合；

处理设备5检测镜头获取的图像的目标测量平面的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面是否处处相等，若不是则存在角度偏差，所述角度可调夹具调整镜头的角度，使得图像中的目标测量平面101在图像10中上下左右对称；

镜头2在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面10进行图像拍摄。

根据本发明的一个实施例，所述处理设备5包括：

识别单元，用以针对每一不同物距下拍摄的图像，识别图像中的目标测量平面上的测量标识点；

近轴焦距计算单元，用以选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

轴外焦距计算单元，用以选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸。

相对畸变计算单元，用以依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f′-f)/f (3)。

根据本发明的一个实施例，处理设备5还包括畸变分布计算单元，用以依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，

ω＝arctan(d2/L) (4)。

关于本发明有限物距畸变测量系统的具体内容可以参看前述实施例中有限物距畸变测量方法的具体描述内容，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种有限物距畸变测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提供一目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

S2：镜头调整物距，在调整后的物距下对所述目标测量平面进行图像拍摄，具体包括：

S21：调整镜头的Z轴向位移，使得镜头与目标测量平面的距离为本次畸变测量的物距；

S22：镜头打开，检测目标测量平面的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则调整镜头的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面中心与图像中心重合；

S23：检测目标测量平面的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面是否处处相等，若不是则存在角度偏差，调整镜头的角度，使得图像中的目标测量平面在图像中上下左右对称；

S24：镜头在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面进行图像拍摄，获得图像之后，返回步骤S21进行下一次畸变测量的物距调整；

S3：识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；

S31：针对每一不同物距下拍摄的图像，识别图像中的目标测量平面上的测量标识点；

S32：选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

S33：选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸；

S4：计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变；

依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f'-f)/f (3)。

2.如权利要求1所述的有限物距畸变测量方法，其特征在于，所述目标测量平面为矩形板面，所述目标测量平面上布满所述测量标识点，且所述测量标识点呈矩形阵列排布。

3.如权利要求2所述的有限物距畸变测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述镜头调整至需要的物距之后，还对所述镜头进行角度和位移的调整，使得所述镜头的光轴垂直于目标测量平面的中心。

4.如权利要求1所述的有限物距畸变测量方法，其特征在于，还包括步骤S5：依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，

ω＝arctan(d2/L) (4)。

5.一种有限物距畸变测量系统，其特征在于，包括：

目标测量板，其板面作为目标测量平面，所述目标测量平面上阵列式排布有多个测量标识点，所述测量标识点的实际间距已知；

移动装置，用于固定镜头，并用来调整镜头物距；

镜头，用于在调整后的物距下对目标测量平面进行图像拍摄；

图像采集设备，用以采集镜头所拍摄的图像并进行传输；

处理设备，用以识别拍摄得到图像中的目标测量平面上的测量标识点，选取图像中的测量标识点，根据测量标识点的显示间距与实际间距、及对应物距，计算镜头的近轴焦距和不同视场处的轴外焦距；还用以计算不同视场角处的轴外焦距与近轴焦距的相对值，得到相应视场角下的相对畸变；

所述处理设备包括：

识别单元，用以针对每一不同物距下拍摄的图像，识别图像中的目标测量平面上的测量标识点；

近轴焦距计算单元，用以选取图像中心区域相近的两个测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d1’和在目标测量平面上的实际间距d1，依据公式(1)计算镜头近轴焦距f；

f＝L/d1*d1’ (1)；

其中，L为物距，d1’＝n1*p，n1为图像中心区域相近两个测量标识点所间隔像元数，p为像元尺寸；

轴外焦距计算单元，用以选取图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点，检测该两个测量标识点在图像上的显示间距d2’和在目标测量平面上的实际间距d2，依据公式(2)计算该图像中轴外视场角ω处轴外焦距f’，

f’＝L/d2*d2’ (2)

其中，L为物距，d2’＝n2*p，n2为图像中心区域的一测量标识点及偏离图像中心区域一定距离的一测量标识点之间所间隔像元数，p为像元尺寸；

相对畸变计算单元，用以依据公式(3)不同视场角ω处的相对畸变Dt，

Dt＝(f'-f)/f (3)；

所述移动装置为三维可移动装置和角度可调夹具，所述角度可调夹具固定于所述三维可移动装置，所述角度可调夹具夹持固定带有所述镜头的摄像机；所述三维可移动装置用于镜头的位移调整，所述角度可调夹具用于镜头的角度调整，使得所述镜头的光轴垂直于目标测量平面的中心；

所述三维可移动装置调整镜头的Z轴向位移，使得镜头与目标测量平面的距离为本次畸变测量的物距；

处理设备检测镜头获取的图像的目标测量平面的各个边沿中心点与图像对应边沿中心之间间距，左右边沿间距进行比较，上下边沿间距进行比较，判断是否存在X轴向和Y轴向的位移偏差，若存在则所述三维可移动装置调整镜头的X轴向和Y轴向的位移，使得图像中的目标测量平面中心与图像中心重合；

处理设备检测镜头获取的图像的目标测量平面的至少一边沿与图像对应边沿之间的多个间距值，进行间距值之间的比较，判断目标测量平面是否处处相等，若不是则存在角度偏差，所述角度可调夹具调整镜头的角度，使得图像中的目标测量平面在图像中上下左右对称；

镜头在本次畸变测量的物距对应的视场角下对所述目标测量平面进行图像拍摄。

6.如权利要求5所述的有限物距畸变测量系统，其特征在于，所述目标测量板为矩形板，所述目标测量平面上布满所述测量标识点，且所述测量标识点呈矩形阵列排布。

7.如权利要求5所述的有限物距畸变测量系统，其特征在于，所述处理设备还包括畸变分布计算单元，用以依据公式(4)计算该轴外视场角ω，绘制轴外视场角ω与相对畸变Dt之间的畸变分布关系图，ω＝arctan(d2/L)(4)。

Images