CN1127748C - 会聚度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种会聚度测量装置和方法，该装置包括：第一摄像机，与阴极射线管相对设置，用于获得形成在阴极射线管上的图形；图形发生器，连接到阴极射线管上，用于产生图形；光路分离单元，以预定距离并且与阴极射线管相对设置，用于将形成在阴极射线管上的图形分成左右分开的立体图像；第二摄像机，用于获得经光路分离单元左右分离的立体图像；位置/姿势估计部分，用于依据通过第二摄像机获得的左右立体图像估计某图形的位置和状态；控制部分，用于测量由第一摄像机获得的图形会聚度，并依据阴极射线管的估计位置和状态对会聚度进行补偿。还包含会聚度的测量方法，分别包含形成图形，计算会聚度，获得立体图像，估计CRT的位置和状态及补偿等步骤。

Description

会聚度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及会聚度测量装置及其测量方法，尤其是，在补偿由于监视器的位置和状态的改变引起会聚度改变时，能够通过由红，绿和兰的混合色所形成的一定形状的测试图形精确地测量会聚度的会聚度测量装置和方法。

背景技术

通常，对于由彩色阴极射线管(下称CRT)制成的监视器或电视机，已经提出过各种测量和调节会聚度的建议以便防止图像的色偏差。

图1表示建议之一，相应于CRT屏3上的多个测试位置相邻地设置光探测器或摄像机以测量会聚度。按照这种建议，红，兰和绿的各个色带(下称R.G.B图形)相对于测量由光探测器5探测的光强的测试位置向前和向后或相左和向右移动。这里，测量会聚度是基于R.G.B图形相对于由光探测器5探测的光强的位置进行的。

上述的建议其优点是可以迅速地测量会聚度，而其缺点是，为了获得各个R.G.B图形足够的运动范围就需要相对较大的视频空间。因此，在所测量的会聚度的值内总是包含由于过扫描引起的偏差，最终导致误差和不准确的测量。还有，测试对象或测试位置改变时，所述的光探测器5的位置也必须按照各个测试位置而改变，并使适应性变差。

其它建议如图2所示，其中在使用单个摄像机和白色图形测量会聚度时，可以适当地调节CRT3的位置。按照这种建议，CRT3的位置可以通过由测量摄像机7获得单个图像和CRT3的参考图形，并比较单个图像和参考图形之间的差别来估计。尤其，需要探测覆盖CRT3的注入材料和CRT3的之间的边界线，以便按照预定图像的位置和状态与参考图像的边界线进行比较。结果，得到边界线之间的差，并依据该差来估计CRT3的位置和状态。

然而，根据上述的建议，对于CRT3的位置和状态的估计很大程度上取决于受测的物体。因此，在受测物体的位置和状态有一点改变时，也可以减小通过单个摄像机7得到的图像差，于是对于测量这种图像差就很难。

另外，根据上述的建议，会聚度是以一种微白色，即，R.G.B.菱形状的混合色的方式，并且由检测摄像机7，即，彩色摄像机进行照相来测量出现在CRT3的各自测试位置上的会聚度。因此，由于R.G.B.混合色的效果，就很难精确地测量所述的会聚度。还有，菱形阻挡物的尺寸正好在监视器的视频区域的外端上形成菱形的图形，由此，很难通过菱形方式精确地测量在位置上改变的会聚度。

其它对测量会聚度的建议包括下述的方法：由单个摄像机以一种交叉影线方法检测会聚度，而同时由另一个彩色摄像机获得一个立体图像；并为进行补偿估计所述的CRT的位置和状态。这里，会聚度是以出现在CRT3上的一种微白色的，即R.G.B.混合色的交叉影线图形，和由供分析用的彩色摄像机摄取的图像的方式测量。之后，通过CRT3的立体图像测量CRT的位置和状态的改变。这一建议的优点在于，因为可以采用相当大量的值来获得CRT的位置和状态的改变，所以可以得到相对精确的测量。另外，由于不需要一个参照的测试物，所以这一建议还具有高度灵活性的优点。

然而，上述的建议的缺点是，由于同样使用R.G.B.混合色的白色，所以受色混合的影响就不能得到精确的会聚度测量。另外，会聚度是从间隔相交的交叉阴线一定距离的位置来测量的，所以由于各位置的不同就会出现误差。这一方法也很难在CRT的各个角部区域测量动态的会聚度。

因此，提出了一种新的能阻止色混合效应的测量会聚度的建议。所述的建议包含一个单色摄像机，和一个在单色探测摄像机的二旁以对称方式设置的一对单色摄像机。这一建议还包括下述的方法：在拍摄由各个R.G.B.色组成的圆形图形时，由附加的成对的单色摄像机获得一个立体图像；并估计监视器的位置和状态的改变，以对其进行补偿。由于会聚度是以单色摄像机拍摄由R.G.B.各种颜色组成的用于分析和补偿的圆形图形的方式测量，所以几乎不存在色混合的效应。因此，可以获取精确的测量。

然而，上述的建议的缺点是，在各个角部具有不正确的图形结构，这种结构是由于在由R.G.B.各种颜色组成的圆形图形在CRT3上产生时变坏的空间分辨率所造成。由此，很难测量动态的会聚度。另外，由于由R.G.B.各种颜色组成的图形利用使用于各种R.G.B.颜色的电子枪产生，所以不需要考虑CRT的特性。同时，为了调节CRT的位置和状态，需要使用二个摄像机，这就需要其它的对所用的各个摄像机的特性进行精确计算的处理过程。

上面分别介绍的各种测量会聚度的建议，有优点也有缺点。如上所述，这些建议依据CRT的光学特性利用色混合的图形很难精确地测量动态的会聚度。于是，为克服上述建议中各种不足所作的研究取得进展，通过补偿由于CRT的位置和状态所引起的对会聚度的影响和通过尽可能地增加CRT的位置和状态的可用的差别来较精确地测量会聚度。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种会聚度测量装置和测量方法，所述的方法能够依据阴极射线管(CRT)的光学特性利用色图形的混合并精确地测量动态会聚度，也能够精确和快速地对由于CRT的位置和状态的改变所造成的对会聚度的影响进行补偿。

上述的目的可以按照本发明的依据形成在阴极射线管上的某一种图形来测量会聚度的会聚度测量装置实现，所述的装置包括：一个第一摄像机，与所述阴极射线管相对设置，用于获得形成在阴极射线管上的某图形；一个图形发生器，连接到阴极射线管上，用于产生某图形；光路分离单元，以预定的距离并且与阴极射线管相对设置，用于将形成在阴极射线管上的某图形分成左和右分开的立体图像；一个第二摄像机，用于获得经光路分离单元左和右分离的立体图像；位置/姿势估计部分，用于依据通过第二摄像机获得的左和右立体图像估计某图形的位置和状态；一个控制部分，用于测量由第一摄像机获得的图形会聚度，并依据阴极射线管的估计位置和状态对会聚度进行补偿。

这里，光路分离单元包含：一个三角形反射器，设置在正对阴极射线管前表面的一定距离处；一对互相相对设置的平面反射器，其间设置所述的三角形反射器，所述的平面反射器用于将由阴极射线管形成的某图形反射到三角形反射器，所述的第二摄像机获得从三角形反射器反射的图像。

另外，按照本发明的会聚度测量装置，其中图形发生器在阴极射线管上产生由红和兰混合，及绿和兰混合色组成的某图形，及所述的第一摄像机依次获得分别由红和兰混合，及绿和兰混合色组成的某图形。

还有，按照本发明的会聚度测量装置包括一个亮度调节部分，用于通过将由第一摄像机得到的某种图形的亮度与所希望的亮度进行比较调节图形发生器的亮度值。

同时，上述的目的可以由按本发明的会聚度测量方法来实现，所述的方法包括下述的步骤：利于图形发生器在阴极射线管上形成某图形；通过由第一摄像机获得形成在阴极射线管上的某图形，计算会聚度；通过光路分离单元将在阴极射线管中产生的某图形分成左和右分开的立体图像；通过第二摄像机同时获得左和右分开的立体图像；基于所获得的立体图像估计阴极射线管的位置和状态；和

由包含在会聚度计算中的阴极射线管的所估计的位置和状态来对会聚度进行补偿。

这里，最好选用在阴极射线管上形成依次产生由红和兰混合色，以及绿和兰混合色组成的所述图形的步骤。

另外，在阴极射线管上形成某种图像的步骤还包含，按照在将由第一摄像机获得的某种图像的亮度与所希望的亮度进行比较后所得到的结果调节图形发生器的亮度的分步骤。

附图说明

本发明的上述的和其它的目的以及优点在结合附图以及参见下面详细的说明过程中将更为清楚。其中，

图1和2表示传统的会聚度测量装置的示意图；

图3表示按照本发明的会聚度测量装置的视图；

图4表示图3的部分放大视图，用于示意地表示光路分光装置；

图5A和5B表示由光路分光装置对形成在图3所示的阴极射线管上的某种图形分开后所得到的立体图像的视图；

图6表示说明按照本发明的会聚度测量方法的流程图。

具体实施方式

下面参见附图所示的例子对本发明的优选实施例进行详细的说明，图中相同的参考符号表示相同的部件。为了说明本发明，引用图号描述下面的实施例。

图3和4表示按照本发明的会聚度测量装置的示意图。如图3和4所示，用于测量形成在阴极射线管3(下面称为CRT)上的某种图形51的会聚度的装置1包括一个图形发生器9，一个用于获得立体图像的光路分离单元21，第一和第二摄像机7和29，一个控制部分11，用于依据由第一和第二摄像机7和29所获得的图像计算会聚度。第一摄像机7可以是一台彩色摄像机，它对着CRT3设置。第二台摄像机29可以是单色摄像机，所获得的立体图像可以由光路分离单元21分光。

另外，附加提供一个观视板13，用于储存和处理由第一和第二摄象机7和29拍摄的图像，一个位置/姿势估计部分15，用于评价依据由第二摄像机29获得的立体图像来评价CRT的位置和势态，一个亮度调节部分41，用于调节某种图形的亮度。

图形发生器9按照来自控制部分11的控制信号在CRT3上形成某种图形51。根据第一摄像机7的色分离特性和CRT3的噪声特性，所示的某种图形可以具有各种色的混合和形状供最精确的测量，例如由红，绿和兰(下称R.G.B)构成的某种颜色的菱方形图形。这样一种图形可以形成在CRT3的某一个位置上，本文的下面部分将对此说明，图形的亮度是可调节的。

参见图4，所示的光路分离单元21包括一个正对着CRT3的一定位置处设置的三角形反射器23，一对互相相对放置的平面反射器25和27。所述的形成在CRT3上并入射到成象摄像机31和33上的某种图形51由平面反射器25和27反射，并入射到三角形反射器13的相邻的反射面上。从三角形反射器23的反射面反射的图像被入射到第二摄像机29上。在这种情形下，第二摄像机29从三角形反射器23的二个反射面上得到立体的图像。结果，由二个成象摄像机31和33获得的立体图像与由第二摄像机29所获得的立体图像相同。

图5A和5B表示由光路分离单元21分开的立体图像。所示的图像在介绍会聚测量方法时将进行详细的说明。

图6表示说明本发明会聚度测量方法的流程图。如图6所示，在利用操作部分(未图示)(步骤S1)设定一种图像时，图形发生器9将相当于从来自控制部分11的信号的电信号输入到CRT3。然后，设置在CRT3的后部的R.G.B的各自电子枪发射电子，并撞击到CRT3前部的图像面上，所述的CRT3的前部用荧光材料蒸气沉积。于是，在CRT3上(步骤S2)示出某种图形51。

然后，第一摄像机7对这种图像51的象摄像。在这一种情形下，将模拟的图像输入到观示板13进行数字化，并储存在R.G.B存储器(未图示)内(步骤S4)。在控制部分11的R.G.B存储器内，某种图形51的图像在储存之前分别被分成R.G.B。

然而，这样一种初始拍摄的图像，由于CRT的曲率，透镜的变形和不同的位置将会造成一种不平衡的亮度。由此，在存储器内初始储存的R.G.B的中心根据色混合度的不同会有不同的光强度。为了阻止这种不平衡的亮度，某种图形51的视频信号的亮度必须依据某一参考亮度来调节。

因此，在对储存在存储器内某一位置的图形的亮度进行计算之后，控制部分11将所计算的图形亮度与所要求的亮度进行比较(步骤S5)。之后，亮度调节部分41按照计算的图形亮度与所要求的亮度之间的差来调节某图形51的亮度(步骤S6)，然后将一个指令发到图形发生器9，在CRT3以所调节的亮度产生所述的图形。反复所述的过程，直至计算的图形亮度与所要求的亮度之间的差是最小，并且为了使色混合效应最小，就需要完全地转换CRT3上的某图形51的亮度。在亮度受到调节之后，CRT3上的图形51由第一摄像机7摄像(步骤S3)，并将图形分成各自的R.G.B色，再将各色储存在R.G.B存储器内(步骤S4)。

然后，为了测量会聚度，需选择一定的靶区，即靶位和图形51的区域(步骤S7)。这里，CRT3可以是任何的位置和状态，由此这将对依据储存在存储器内的数据所测量到的会聚度带来误差。所以，在设置靶区之前，需要估计所述的CRT的位置和状态。

在进行亮度调节之后，第二摄像机29对形成在CRT3上的图形进行摄像(步骤S8)。这里，通过第二摄像机29获得的图像是由光路分离单元21分光后所得到的一个立体图像。这种立体图像等同于通过上述由传统方法所述的采用一对单色摄像机所获得的立体图像，所不同点在于拍摄的方向和距离不同。因此，在利用通过第二摄像机29得到立体图像时，可以估计图形51的距离和位置(步骤S9)。这就是说，图形51的距离和位置可以利用一般公知的方法例如参量和立体方法通过相关图形51的中心来得到。

同时，将通过第二摄像机29获得的图像的图形51的距离和位置转换成相对于第一摄像机7的值。这一过程可以利用下述的传统的成对摄像机和本发明的第二摄像机29之间的几何关系来进行。

首先，需要一个在CRT3上的参照系统来测定CRT3的状态。之后，例如，可以将从点Pg到点Ph的方向矢量设定为X轴，而将从点Pg到点Pv的方向矢量设定为Y轴。而用X轴和Y轴的方向矢量的交叉积得到Z轴。于是，限定了CRT3的参照系统。在将CRT3上的某图形5 1定义为参照系统XYZ时，也可以将某图形51定义为定义摄像机7的参照系统XgYgZg。

在定义CRT3的参照系统XYZ和第一摄像机7的参照系统XgYgZg时，可以依据各个参照系统XYZ和XgYgZg之间的关系来确定CRT的位置和状态相对于第一摄像机7的特点，该关系如下：

〔关系式1〕 $P_{\mathrm{cg}}=T_{\mathrm{crt}}^{\mathrm{cg}}{P}_{\mathrm{crtr}}$

这里，P_crt表示由第一摄像机7所限定的某图形51的位置矢量，P_cg表示由第二摄像机29所限定的某图形51的位置矢量，T_crt ^cg是齐次变换矩阵，用于表示移动距离和二个参照系统之间的转动关系。

同时，在利用上述的过程(步骤S10)测定CRT的位置和状态的特点T_crt ^cg之后，选择某靶区测量会聚度(步骤S7)。为此，必须得到相对于存储器的图形51的位置，和在存储器的某一位置的图形51的大小。这里，将经过亮度调节后被分离的G.R.B的各个颜色用作信息。即，在存储器上的图像的位置可以利用与上述的立体方法相反的步骤简便地得到。然后，通过获得图形51的大小将覆盖整体的靶区自动地限定在相同的位置(步骤S7)。

在限定靶区时，在从控制部分11的各个G.R.B存储器到图形51存在的位置移动后，可以得到在所述的靶区内图形51的各个G.R.B的亮度中心。接着，检查是否图形51已经改变(步骤S12)。如果否，则计算其相关的距离，得到所述的会聚度(步骤S13)。如果是，则对图形51重新限定(步骤S1)，再依次通过上述的过程测量会聚度。

在上述的方法中，整个面积的会聚度可以通过对于各个图形51进行计算予以测定。在测量所有的会聚度时，显示所述的测量(步骤S14)，并且使用者或控制部分11依据所显示的会聚度测量补偿会聚度。

同时，为了说明的方便，上述的实施例采用由G.R.B组合的浅白色的图形。然而，采用G.R.B混合的白图形可以使涂在受到由图像层发出的电子撞击的CRT3前侧的荧光材料的分光与由第一摄像机7识别的光敏色带之间具有差异。结果，色混合出现。例如，在CRT3中绿色荧光材料分光时，由第一摄像机7拍摄的图像包含除绿区之外红区的70％信息。于是，颜色相互级联，使它很难得到由荧光材料产生的纯G.R.B图像的中心。

为了阻止色混合效应，最近发展一种新技术，产生各个G.R.B色的独立的图形。然而，这种技术虽然可以阻止色混合效应，但是其缺点是要获得所需的图像需要较长的测量时间。

对于这种缺点，按照本发明的会聚度测量装置和测量方法还公开了一种能有效地缩短测量时间，同时可以消除色混合效应的方法。尤其是，按照本发明，所述的红—兰混合和绿—兰混合的图形依次由图形发生器产生。这里，不需要使用G.R.B色混合的图像，但分别在二个相邻的分离位置同时产生独立的图像。由于利用二个独立的图像实现相同的目的，所以使测量数据缩短，并具有阻止产生色混合效应的优点。按照本发明的会聚度测量装置和测量方法，可以依次产生红—绿混合和兰—绿混合的图形。然而，一般情况下还存在在CRT3上由于红和率混合所引起的值得注意的效应。于是，代替产生红—绿混合和兰—绿混合的图形，而选用依次产生红—兰混合和绿—兰混合的二种图形。

如上所述，按照本发明的会聚度测量装置和测量方法，利用色混合图形同时考虑CRT的光学特性，同时精确地测量动态会聚度。由此，根据CRT的位置和状态补偿会聚效应，同时快速和精确地测量会聚度。

如上所述，介绍和描述了本发明的优选实施例。虽然已经描述了本发明的优选实施例，但是需知，本发明并不限于所述的优选的实施例，由本技术领域的技术人员所作出的各种改变和变动均在本发明下述的权利要求的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种基于形成在阴极射线管上的某图形的会聚度测量装置，该装置包含；

一个第一摄像机，与所述阴极射线管相对设置，用于获得形成在阴极射线管上的某图形；其特征在于：该装置还包含：

一个图形发生器，连接到阴极射线管上，用于产生某图形；

光路分离单元，以预定的距离并且与阴极射线管相对设置，用于将形成在阴极射线管上的某图形分成左和右分开的立体图像；

一个第二摄像机，用于获得经光路分离单元左和右分离的立体图像；

位置/姿势估计部分，用于依据通过第二摄像机获得的左和右立体图像估计某图形的位置和状态；

一个控制部分，用于测量由第一摄像机获得的图形会聚度，并依据阴极射线管的估计位置和状态对会聚度进行补偿。

2.如权利要求1的装置，其中光路分离单元包含：

一个三角形反射器，设置在正对阴极射线管前表面的一定距离处；

一对互相相对设置的平面反射器，其间设置所述的三角形反射器，所述的平面反射器用于将由阴极射线管形成的某图形反射到三角形反射器，

所述的第二摄像机获得从三角形反射器反射的图像。

3.如权利要求1的装置，其中图形发生器在阴极射线管上产生由红和兰混合，及绿和兰混合色组成的某图形，及

所述的第一摄像机依次获得分别由红和兰混合，及绿和兰混合色组成的某图形。

4.如权利要求1或3的装置，还包含一个亮度调节部分，用于调节某图形的亮度水平，其中，

所述的控制部分将由第一摄像机得到的某图形的亮度与所希望的亮度进行比较，和

亮度调节部分在某图形的亮度与所希望的亮度进行比较后根据控制部分获得的结果调节某图形的亮度。

5.一种会聚度测量方法，所述的方法包含下述的步骤：

利于图形发生器在阴极射线管上形成某图形；

通过由第一摄像机获得形成在阴极射线管上的某图形，计算会聚度；

通过光路分离单元将在阴极射线管中产生的某图形分成左和右分开的立体图像；

通过第二摄像机同时获得左和右分开的立体图像；

基于所获得的立体图像估计阴极射线管的位置和状态；和

由包含在会聚度计算中的阴极射线管的所估计的位置和状态来对会聚度进行补偿。

6.如权利要求5所述的方法，其中在阴极射线管上形成某图形的步骤依次产生分别由红和兰混合，及绿和兰混合色组成的所述图形。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中，在阴极射线管上形成某图形的步骤还包含将由第一摄像机获得的某图形的亮度与所希望的亮度进行比较，以及根据在将某图形的亮度与所希望的亮度进行比较后所得的结果调节某图形的亮度的分步骤。

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