CN112312120A - 相机焦面自动调校系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相机焦面自动调校系统，包括，调校图案板，用于相机焦面调校的对焦板；成像单元，用于对调校图案板进行成像，并将成像图像输出至清晰度评价单元；清晰度评价单元，用于接收成像单元的成像图像，然后将该图像划分为N个区域，并计算给出N个区域对应的清晰度评价值；电动调节控制单元，用于接收清晰度评价单元的清晰度评价值，并进行处理分析，输出调控指令；多个电动调节点，用于接收电动调节控制单元的调控指令，对成像单元进行调节。本发明中的自动调校系统结构简单，实现了相机焦面调校的自动化操作，极大地提高了相机焦面调校和相机生产的效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及相机焦面调节技术领域，尤其涉及一种相机焦面自动调校系统及方法。
【背景技术】
在相机的生产过程中，焦面的调校是必不可少的关键环节。焦面的理想位置应该在镜头的焦点处，并且垂直于光轴。在实际的设计和生产过程中，安装有焦面的传感器往往焊接在印制板上，印制板安装在外壳结构上，由于工艺的限制，使得焦面往往无法准确垂直于光轴，从而造成相机在成像时图像部分区域合焦而部分区域失焦的问题。
为了解决这个问题，目前在生产过程中需要装调人员对传感器印制板上的调节点进行位置调整，使传感器光敏面垂直于光轴，但该调整过程耗时长，且对装调人员的技术要求也较高，极大的影响了生产效率。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明提供一种相机焦面自动调校系统，包括，调校图案板，用于相机焦面调校的对焦板；成像单元，用于对调校图案板进行成像，并将成像图像输出至清晰度评价单元；清晰度评价单元，用于接收成像单元的成像图像，然后将该图像划分为N个区域，并计算给出N个区域对应的清晰度评价值；电动调节控制单元，用于接收清晰度评价单元的清晰度评价值，并进行处理分析，输出调控指令；多个电动调节点，用于接收电动调节控制单元的调控指令，对成像单元进行调节。本发明通过对成像图像进行区域划分，计算每一个区域对应的清晰度评价值，电动调节控制单元基于各区域的清晰度评价值的分析处理，输出调控指令对相机焦面进行调节，相比通过可读条纹数的方法进行焦面调节可显著提高相机焦面校准的精度。本发明中的自动调校系统结构简单，焦面校准精确度高，实现了相机焦面调校的自动化操作，极大地提高了相机焦面调校和相机生产的效率。
在本发明的一些实施例中，调校图案板可以为硬质材质，图案面的平面度较高，保证整个图案面在同一个平面上。调校图案板的形状和尺寸可根据成像单元输出的图像比例进行选择，图案面需与镜头光轴垂直，放置在镜头的有效成像范围内，同时根据成像单元的视场进行前后调节，使图案充满成像单元的整个视场。
在本发明的一些实施例中，电动调节点个数与图像被划分的区域个数相等。电动调节点个数与图像被划分的区域个数相等可实现每一个电动调节点对对应区域的精准控制，提高相机焦面的调校精度和效率。当然，在本发明的另一些实施例中，电动调节点个数与图像被划分的区域的个数也可以不同。
在本发明的一些实施例中，清晰度评价单元将成像图像划分为N个区域，每个区域具有相同的面积和相同的图案，有利于提高相机焦面的调校精度和效率。
在本发明的一些实施例中，成像单元包括镜头、装有图像传感器的印刷板和支撑结构。印刷版上设有安装点，电动调节点设置在安装点上。
在本发明的一些实施例中，电动调节点能够对图像传感器进行角度和位置的调节。
在本发明的一些实施例中，电动调节控制单元包括对各电动调节点进行控制和驱动的电路单元，可以对不同的电动调节点输出不同的电压电流控制信号，达到对不同调节点的调节位置分别控制的目的。
在本发明的一些实施例中，电动调节控制单元可将各调节点的调节数据输出至存储单元。
在本发明的一些实施例中，自动调校系统还包括存储单元，存储单元与电动调控单元连接，用于存储各电动调校点的调校数据，可确保掉电后调校数据不丢失。
在本发明中，成像单元对调校图案板成像后，输出数字图像至清晰度评价单元，清晰度评价单元对输入的数字图像进行区域划分，计算出图像各区域的清晰度评价值，并输出至电动调节控制单元。电动调节控制单元根据输入的图像各部分清晰度评价值，控制对应的电动调节点进行焦面调校；电动调节控制单元将调校完成后的各调节点调节数据发送给存储单元进行存储；在使用时，电动调节控制单元从存储单元中读取个调节点的调节数据，并根据这些数据对各调节点进行控制，使相机焦面进行快速、精准的合焦。
本发明还公开一种相机焦面自动调校方法，包括如下步骤，步骤S1：将调校图案板放置在成像单元前方，使图案充满相机整个视场，并进行预对焦使图案板大致清晰成像；步骤S2：成像单元输出数字图像至清晰度评价单元；步骤S3：清晰度评价单元将输入的图像划分为N个区域，并计算给出N个区域对应的清晰度评价值，输出至电动调节控制单元；步骤S4：电动调节控制单元根据输入图像的各区域清晰度评价值按预设程序进行数据处理和分析，并输出调节指令至电动调节点对成像单元进行调节。
在本发明的一些实施例中，步骤S4可具体包括提取N个不同区域对应的清晰度评价值，当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值小于预设阀值It时，确定当前焦面位置垂直于光轴，记录此时多个电动调节点的位置信息；当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值大于预设阀值It时，计算N个区域的清晰度评价均值
和各区域的清晰度评价与均值之间的差值
并根据电动调节点特性设定转换系数k，计算得到调节指令信号Si＝k·ΔIi，输出至对应的各电动调节点进行调节，直至确定焦面位置垂直于光轴。
在本发明的一些实施例中，在步骤S1中，根据成像单元输出的图像比例选用对应的调校图案板，调校图案板板面与镜头光轴垂直，放置在镜头的有效成像范围内，同时根据成像单元的视场进行前后调节，使图案充满成像单元的整个视场。
在本发明的一些实施例中，在步骤S3中，清晰度评价单元可根据电动调节点数量和分布对图像进行区域的划分，有利于提高相机焦面的调校精度和效率。
在本发明的一些实施例中，所述电动调节点数量与图像被划分的区域个数相等。电动调节点个数与图像被划分的区域个数相等可实现每一个电动调节点对单个区域的精准控制，提高相机焦面的调校精度和效率。
在本发明的一些实施例中，清晰度评价单元对图像的分割方式可与所用的调校图案板上的区域分割方式相同。
本发明通过清晰度评价单元对相机的成像图像进行区域划分，然后对各区域进行清晰度评价，电动调节控制单元根据输入的各区域清晰度评价值按预设程序进行数据处理和分析，并输出调节指令至电动调节点，电动调节点全自动进行相机焦面的调校，并将调校数据自动存储，从而实现了焦面调校的全自动操作，提高了相机焦面调校的精准度和效率。
【附图说明】
图1一种相机焦面自动调校系统示意图；
图2一种调校图案板示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种相机焦面的自动调校系统，包括，调校图案板10，用于进行焦面调校时的对焦板；成像单元20，用于对调校图案板进行成像，同时也是焦面调校的对象；清晰度评价单元30，用于评价成像单元所成图像各部分清晰度；电动调节点40，用于对成像单元进行调节，使焦面垂直于光轴；电动调节控制单元50，用于计算调节数据，并控制驱动电动调节点；调校数据存储单元60，用于存储电动调节点的调节数据。
在本实施例中，成像单元为四点固定，有四个电动调节点。成像单元中的图像传感器焦面比例为3:2，选用的调校图案板的长宽比例也为3:2，图案按水平和垂直方向均等的分成四个区域，如图2所示。电动调节点的实现形式为微型直线步进电机，电机两端分别安装在机身前盖和传感器印制板上，微型直线步进电机在电路驱动下产生沿光轴方向的伸缩运动，从而使调节点位置发生改变。电动调节控制单元中的控制芯片为FPGA，产生电机控制的PWM信号，该信号经过H桥驱动模块后直接输出到微型直线步进电机进行驱动控制。
相机焦面自动调校方法，包括如下步骤：
步骤S1：将调校图案板放置在成像单元前方，使图案充满相机整个视场，并进行预对焦使图案板大致清晰成像；步骤S2：成像单元输出数字图像至清晰度评价单元；步骤S3：清晰度评价单元对输入的数字图像进行整体或局部的清晰度评价，计算出图像各部分的清晰度评价值，并输出至电动调节控制单元；步骤S4：电动调节控制单元根据输入图像的各区域清晰度评价值按预设程序进行数据处理和分析，并输出调节指令至电动调节点。数据处理和分析的过程可包括，提取N个不同区域对应的清晰度评价值，当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值小于预设阀值It时，确定当前焦面位置垂直于光轴，记录此时多个电动调节点的位置信息；当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值大于预设阀值It时，计算N个区域的清晰度评价均值
和各区域的清晰度评价与均值之间的差值
并根据电动调节点特性设定转换系数k，计算得到调节指令信号Si＝k·ΔIi，输出至对应的各电动调节点进行调节，直至确定焦面位置垂直于光轴。
在本实施例中，所述步骤S2中，成像单元输出的图像为RGB图片。
在本实施例中，所述步骤S3中，清晰度评价单元对获得的图片按水平和垂直方向划分成四个均等的区域，分别对这四个区域进行清晰度评价，计算出这四个区域的清晰度评价值。
在本实施例中，所述步骤S4中，电动调节控制单元对输入的N个清晰度评价值进行处理。具体到本实施例中可以N＝4为例进行进一步的说明，处理过程如下：(1)取出4个区域清晰度评价值中的最大值Imax和最小值Imin，计算清晰度最大差值ΔImax＝Imax-Imin。(2)设定清晰度最大差值阈值It，若ΔImax＜It，说明各调节点的状态使传感器光敏面满足垂直于光轴的要求，记录此时多个电动调节点的位置信息；若ΔImax＞It，说明各调节点的状态使传感器光敏面无法满足垂直于光轴的要求，需要继续进行调节。(3)若需要继续进行调节，进一步计算清晰度评价值均值
各评价值与均值之间的差值
根据电动调节点特性，设定转换系数k，计算得到控制或驱动信号Si＝k·ΔIi，输出至对应的各电动调节点，重复步骤S2-S4直至各调节点的状态使传感器光敏面垂直于光轴。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (10)
1.一种相机焦面自动调校系统，其特征在于，包括，
调校图案板，用于相机焦面调校的对焦板；
成像单元，用于对调校图案板进行成像，并将成像图像输出至清晰度评价单元；
清晰度评价单元，用于接收成像单元的成像图像，然后将图像划分为N个区域，并计算给出N个区域对应的清晰度评价值；
电动调节控制单元，用于接收清晰度评价单元的清晰度评价值，并进行处理分析，输出调控指令；
多个电动调节点，用于接收电动调节控制单元的调控指令，对成像单元进行调节。
2.如权利要求1所述的自动调校系统，其特征在于，所述电动调节点个数与图像被划分的区域个数相等。
3.如权利要求1所述的自动调校系统，其特征在于，所述成像单元包括镜头、装有图像传感器的印刷板和支撑结构，所述印刷版上设有安装点，所述电动调节点设置在安装点上。
4.如权利要求3所述的自动调校系统，其特征在于，所述电动调节点能够对图像传感器进行角度和位置的调节。
5.如权利要求1所述的自动调校系统，其特征在于，所述电动调节控制单元包括对各电动调节点进行控制和驱动的电路单元。
6.如权利要求1所述的自动调校系统，其特征在于，所述自动调校系统还包括存储单元，所述存储单元与电动调控单元连接，用于存储各电动调校点的调校数据。
7.一种相机焦面自动调校方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：将调校图案板放置在成像单元前方，使图案充满相机整个视场，并进行预对焦使图案板大致清晰成像；
步骤S2：成像单元输出数字图像至清晰度评价单元；
步骤S3：清晰度评价单元将输入的图像划分为N个区域，并计算给出N个区域对应的清晰度评价值，输出至电动调节控制单元；
步骤S4：电动调节控制单元根据输入图像的各区域清晰度评价值按预设程序进行数据处理和分析，并输出调节指令至电动调节点对成像单元进行调节。
8.如权利要求7所述的自动调校方法，其特征在于，所述步骤S4具体可包括，提取N个不同区域对应的清晰度评价值，当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值小于预设阀值It时，确定当前焦面位置垂直于光轴，记录此时多个电动调节点的位置信息；当N个清晰度评价值中的最大值Imax与最小值Imin的差值大于预设阀值It时，计算N个区域的清晰度评价均值
和各区域的清晰度评价与均值之间的差值
并根据电动调节点特性设定转换系数k，计算得到调节指令信号Si＝k·ΔIi，输出至对应的各电动调节点进行调节，直至确定焦面位置垂直于光轴。
9.如权利要求7所述的自动调校方法，其特征在于，在所述步骤S1中，根据成像单元输出的图像比例选用对应的调校图案板，调校图案板板面与镜头光轴垂直，放置在镜头的有效成像范围内，同时根据成像单元的视场进行前后调节，使图案充满成像单元的整个视场。
10.如权利要求7所述的自动调校方法，其特征在于，在所述步骤S3中，清晰度评价单元可根据电动调节点数量和分布对图像进行区域的划分,所述电动调节点数量与图像被划分的区域个数相等。
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