CN111614948A - 虚拟投影设备的畸变测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种虚拟投影设备的畸变测试装置及测试方法，所述装置包括调节支架、组装于调节支架上的绘制有标准测试图案的测试板以及用于拍摄标准测试图案和由虚拟投影设备将标准测试图案进行虚拟投影而形成的虚拟投影图案的图像拍摄模块，装置还包括分光棱镜，分光棱镜以第一入光面朝向虚拟投影设备的投射窗口并以出光面朝向图像拍摄模块，所述测试板设置于所述分光棱镜的第二入光面外侧，所述测试板被设置为通过所述调节支架调整所述测试板的位置和角度使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜光学处理后在图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合而形成叠合图像。本实施例能方便比较畸变影像和实际影像。

Description

虚拟投影设备的畸变测试装置及测试方法

技术领域

本发明实施例涉及虚拟投影设备技术领域，尤其涉及一种虚拟投影设备的畸变测试装置及测试方法。

背景技术

虚拟投影画面是由计算机生成的、实时动态的二维或三维立体逼真图像。但虚拟投影光学系统却通常会产生畸变，畸变是光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度，是指光学理论上计算所得到的变形度，虚拟投影的畸变较大时使投影的图像变形，不利于观察，因此虚拟投影系统的畸变测试和矫正就显得特别重要。

现有的畸变测试方法通常是通过计算机生成一个网格测试图案，并实际绘制一个实际相同的标准网格图案，将网格测试图案导入虚拟投影设备后，采用摄像装置在同一物理环境下先后拍摄虚拟投影设备投射出的网格测试图案的影像和标准网格图案，然后将拍摄所得的图片进行比对以确定虚拟投影设备的畸变。但是，由于摄像装置无法同时将虚拟投影设备投射出的网格测试图案的影像和标准网格图案放于同一视野中，导致拍摄获得的图像很难保证大小相同，比对相对麻烦。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟投影设备的畸变测试装置，能方便比较畸变影像和实际影像。

本发明实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟投影设备的畸变测试方法，能方便比较畸变影像和实际影像。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种虚拟投影设备的畸变测试装置，包括调节支架、组装于所述调节支架上的绘制有标准测试图案的测试板以及用于拍摄所述标准测试图案和由虚拟投影设备将所述标准测试图案进行虚拟投影而形成的虚拟投影图案的图像拍摄模块，所述装置还包括分光棱镜，所述分光棱镜以第一入光面朝向所述虚拟投影设备的投射窗口并以出光面朝向所述图像拍摄模块，所述测试板设置于所述分光棱镜的第二入光面外侧，所述测试板被设置为通过所述调节支架调整所述测试板的位置和角度使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜光学处理后在所述图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合而形成叠合图像。

进一步的，所述分光棱镜为三棱镜，所述第二入射面与所述出光面为三棱镜的同一个侧面，所述第一入射面为所述三棱镜的另一个侧面，所述虚拟投影图案的影像经由所述三棱镜折射后射入所述感光成像组件，所述标准测试图案的影像经由所述三棱镜表面反射后射入所述感光成像组件。

进一步的，所述三棱镜为等腰直角三棱镜，所述等腰直角三棱镜的相互垂直的两个侧面中的一个为所述第一入光面，所述三棱镜的相互垂直的两个侧面之外的第三个侧面为所述第二入光面及出光面，所述第一入光面垂直于虚拟投影设备的投影光束，或者所述出光面分别与所述感光成像组件的成像平面和测试板上的标准测试图案所在平面呈45度角。

进一步的，所述分光棱镜的光线反射率为10％-30％、光线透射率为70％-90％。

进一步的，所述调节支架包括竖杆、滑动设于竖杆上的滑块、平行于所述分光棱镜中轴线设置且一端枢接于所述滑块的旋转横轴以及固定于所述旋转横轴自由端的承载板，所述测试板装设于所述承载板上。

进一步的，所述调节支架包括可驱动所述测试板相对于所述分光棱镜进行三维移动的位移机构、平行于所述分光棱镜的中轴线设置且一端枢接于所述位移机构的输出端的旋转横轴以及固定于所述旋转横轴的自由端的承载板，所述测试板装设于所述承载板上。

进一步的，所述承载板上设置有供测试板上的标准测试图案自底部露出的窗口。

进一步的，所述标准测试图案为矩形网格图案。

进一步的，所述装置还包括镜架，所述分光棱镜组装于所述镜架上。

另一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种基于上述任一项所述的虚拟投影设备的畸变测试装置的虚拟投影设备的畸变测试方法，包括以下步骤：

将绘制有标准测试图案的测试板组装于调节支架上；

启动虚拟投影设备投影虚拟测试图案；

通过调节所述调节支架调整测试板的位置和角度，使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜光学处理后在图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合；以及

保存叠合形成的叠合图像。

采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过设置分光棱镜，分光棱镜以第一入光面朝向虚拟投影设备的投射窗口并以出光面朝向图像拍摄模块，并且测试板设置于分光棱镜的第二入光面外侧，通过调节支架调整所述测试板的位置和角度，可使得虚拟投影图案和标准测试图案两者的影像在图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合而形成叠合图像，可以非常直观地比较标准测试图案和虚拟测试图案，进而确定虚拟投影设备的投影畸变程度。

附图说明

图1为本发明虚拟投影设备的畸变测试装置一个可选实施例的立体结构示意图。

图2为本发明虚拟投影设备的畸变测试装置一个可选实施例的沿虚拟投影设备和图像拍摄模块的中轴线的剖面结构示意图。

图3为本发明虚拟投影设备的畸变测试装置又一个可选实施例的沿虚拟投影设备和图像拍摄模块的中轴线的剖面结构示意图。

图4为本发明虚拟投影设备的畸变测试装置又一个可选实施例的立体结构示意图。

图5为本发明虚拟投影设备的畸变测试方法一个可选实施例的步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，本发明一个可选实施例提供一种虚拟投影设备的畸变测试装置，包括调节支架1、组装于所述调节支架1上的绘制有标准测试图案的测试板3以及用于拍摄所述标准测试图案和由虚拟投影设备5将所述标准测试图案进行虚拟投影而形成的虚拟投影图案的图像拍摄模块7，所述装置还包括分光棱镜9，所述分光棱镜9以第一入光面90朝向所述虚拟投影设备5的投射窗口50并以出光面92朝向所述图像拍摄模块7，所述测试板3设置于所述分光棱镜9的第二入光面94外侧，所述测试板3被设置为通过所述调节支架1调整所述测试板3的位置和角度使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜9光学处理后在所述图像拍摄模块7的感光成像组件70上成像相互叠合而形成叠合图像。

本发明实施例通过设置分光棱镜9，分光棱镜9以第一入光面90朝向虚拟投影设备5的投射窗口50并以出光面92朝向图像拍摄模块7，并且测试板3设置于分光棱镜9的第二入光面94外侧，通过所述调节支架1调整所述测试板3的位置和角度，使得虚拟投影图案和标准测试图案两者的影像在图像拍摄模块7的感光成像组件70上成像相互叠合而形成叠合图像，从而，可以非常直观地比较标准测试图案和虚拟测试图案，进而确定虚拟投影设备5的投影畸变程度。在具体实施时，所述图像拍摄模块7为高清无畸变拍摄相机，感光成像组件70为CCD组件或CMOS组件。

在本发明又一个可选实施例中，所述分光棱镜9为三棱镜，所述第二入射面94与所述出光面92为三棱镜9的同一个侧面，所述第一入射面90为所述三棱镜9的另一个侧面，所述虚拟投影图案的影像经由所述三棱镜9折射后射入所述感光成像组件70，所述标准测试图案的影像经由所述三棱镜9表面反射后射入所述感光成像组件70。本实施例分光棱镜7采用三棱镜的形状，虚拟投影图案的影像和标准测试图案的影像分别从三棱镜9的两个侧面射入，再从与第二入射面94为三棱镜9的同一个侧面的出光面92射出，光线分别进行反射和折射后射入感光成像组件70，保证了影像能顺利射入图像拍摄模块7的感光成像组件70，结构简单，方便实施。如图3所示，所述分光棱镜9为底面为正三角形的三棱镜。

在本发明再一个可选实施例中，如图2所示，所述三棱镜9为等腰直角三棱镜，所述等腰直角三棱镜9的相互垂直的两个侧面中的一个为所述第一入光面90，所述三棱镜9的相互垂直的两个侧面之外的第三个侧面为所述第二入光面94及出光面92，所述第一入光面90垂直于虚拟投影设备5的投影光束，或者所述出光面92分别与所述感光成像组件70的成像平面和测试板上的标准测试图案所在平面呈45度角。本实施例中，三棱镜9采用等腰直角三棱镜，而且出光面92分别与所述感光成像组件70的成像平面和测试板上的标准测试图案所在平面呈45度角，在具体实施时，通过上述设置，便于虚拟投影设备5的投影或者测试板上的标准测试图案可直接水平射入感光成像组件70的成像平面，组装也会更简单。在如图2的实施例中，图中虚线代指标准测试图案和虚拟测试图案的光线的光路。

在本发明一个可选实施例中，所述分光棱镜9的光线反射率为10％-30％、光线透射率为70％-90％。本实施例分光棱镜9采用的光线反射率为10％-30％、光线透射率为70％-90％的材料制作，通过具体实验测得，可以使图像拍摄模块7的感光成像组件70上获得非常清晰的标准测试图案和虚拟测试图案。

在本发明另一个可选实施例中，如图1-图3所示，所述调节支架1包括竖杆10、滑动设于竖杆10上的滑块12、平行于所述分光棱镜9中轴线设置且一端枢接于所述滑块12的旋转横轴13以及固定于所述旋转横轴13自由端的承载板15，所述测试板3装设于所述承载板15上。本实施例通过承载板15可相对分光棱镜9沿竖杆10升降运动以及绕旋转横轴13的轴向转动，并将测试板3装设于所述承载板15，测试板3同步随承载板15运动，可灵活的调节测试板3相对分光棱镜9的位置和角度。

在本发明又一个可选实施例中，如图4所示，所述调节支架1包括可驱动所述测试板3相对于所述分光棱镜9进行三维移动的位移机构16、平行于所述分光棱镜9的中轴线设置且一端枢接于所述位移机构16的输出端的旋转横轴13以及固定于所述旋转横轴13的自由端的承载板15，所述测试板3装设于所述承载板15上。本实施例通过位移机构16驱动装设于所述承载板15上的测试板3进行三维运动，同样可灵活的调节测试板3相对分光棱镜9的位置和角度，而且能更宽范围内调整测试板3，兼容性更好。在具体实施时，位移机构16可以采用的结构有很多，例如：如图4所示，所述位移机构16包括第一直线动力件161、固定于第一直线动力件161输出端的第二直线动力件163以及固定于第二直线动力件163输出端的第三直线动力件165，第一直线动力件161、第二直线动力件163和第三直线动力件165三者的输出端运动方向两两垂直，所述第三直线动力件165的输出端作为位移机构16的输出端与旋转横轴13相连。

在本发明一个可选实施例中，所述承载板15上设置有供测试板3上的标准测试图案自底部露出的窗口151。本实施例通过设置窗口151，测试板3上的标准测试图案的影像可直接从窗口151朝向分光棱镜9，非常方便。

在本发明又一个可选实施例中，所述标准测试图案为网格图案。本实施例标准测试图案采用矩形网格图案，而所述虚拟测试图案是借助制图软件(例如：计算机的制图软件)预先绘制的所述标准测试图案，矩形网格图案在比对畸变时观察和测试都非常的方便，提高测试效率。

在本发明再一个可选实施例中，所述装置还包括镜架96，所述分光棱镜9组装于所述镜架96上。本实施例通过设置镜架96，可直接将分光棱镜9放置于镜架96上完成安装定位，非常方便。

另一方面，如图5所示，本发明实施例还提供一种基于上述任一项所述的虚拟投影设备的畸变测试装置的虚拟投影设备的畸变测试方法，包括以下步骤：

S1：将绘制有标准测试图案的测试板3组装于调节支架1上；

S2：启动虚拟投影设备5投影虚拟测试图案；

S3：通过调节所述调节支架1调整测试板3的位置和角度，使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜9光学处理后在图像拍摄模块7的感光成像组件70上成像相互叠合；以及

S4：保存叠合形成的叠合图像。

本发明实施例通过上述方法，通过将绘制有标准测试图案的测试板3放置于调节支架1上后，再启动虚拟投影设备5投影虚拟测试图案，通过调节所述调节支架1调整测试板3的位置和角度，使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由分光棱镜9光学处理后在图像拍摄模块7的感光成像组件70上成像相互叠合，最后保存叠合形成的叠合图像，进而测试虚拟投影设备5的畸变，能非常方便比较畸变影像和实际影像。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟投影设备的畸变测试装置，包括调节支架、组装于所述调节支架上的绘制有标准测试图案的测试板以及用于拍摄所述标准测试图案和由虚拟投影设备将所述标准测试图案进行虚拟投影而形成的虚拟投影图案的图像拍摄模块，其特征在于，所述装置还包括分光棱镜，所述分光棱镜以第一入光面朝向所述虚拟投影设备的投射窗口并以出光面朝向所述图像拍摄模块，所述测试板设置于所述分光棱镜的第二入光面外侧，所述测试板被设置为通过所述调节支架调整所述测试板的位置和角度使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜光学处理后在所述图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合而形成叠合图像。

2.如权利要求1所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述分光棱镜为三棱镜，所述第二入射面与所述出光面为三棱镜的同一个侧面，所述第一入射面为所述三棱镜的另一个侧面，所述虚拟投影图案的影像经由所述三棱镜折射后射入所述感光成像组件，所述标准测试图案的影像经由所述三棱镜表面反射后射入所述感光成像组件。

3.如权利要求2所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述三棱镜为等腰直角三棱镜，所述等腰直角三棱镜的相互垂直的两个侧面中的一个为所述第一入光面，所述三棱镜的相互垂直的两个侧面之外的第三个侧面为所述第二入光面及出光面，所述第一入光面垂直于虚拟投影设备的投影光束，或者所述出光面分别与所述感光成像组件的成像平面和测试板上的标准测试图案所在平面呈45度角。

4.如权利要求1或2所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述分光棱镜的光线反射率为10％-30％、光线透射率为70％-90％。

5.如权利要求1所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述调节支架包括竖杆、滑动设于竖杆上的滑块、平行于所述分光棱镜中轴线设置且一端枢接于所述滑块的旋转横轴以及固定于所述旋转横轴自由端的承载板，所述测试板装设于所述承载板上。

6.如权利要求1所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述调节支架包括可驱动所述测试板相对于所述分光棱镜进行三维移动的位移机构、平行于所述分光棱镜的中轴线设置且一端枢接于所述位移机构的输出端的旋转横轴以及固定于所述旋转横轴的自由端的承载板，所述测试板装设于所述承载板上。

7.如权利要求5或6所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述承载板上设置有供测试板上的标准测试图案自底部露出的窗口。

8.如权利要求1所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述标准测试图案为矩形网格图案。

9.如权利要求1所述的虚拟投影设备的畸变测试装置，其特征在于，所述装置还包括镜架，所述分光棱镜组装于所述镜架上。

10.一种基于权利要求1－9任一项所述的虚拟投影设备的畸变测试装置的虚拟投影设备的畸变测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将绘制有标准测试图案的测试板组装于调节支架上；

启动虚拟投影设备投影虚拟测试图案；

通过调节所述调节支架调整测试板的位置和角度，使得所述虚拟投影图案和所述标准测试图案两者的影像经由所述分光棱镜光学处理后在图像拍摄模块的感光成像组件上成像相互叠合；以及

保存叠合形成的叠合图像。

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