CN113345024B - 判断相机模块的组装品质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种判断相机模块的组装品质的方法，其依据参考图形的被摄特征点的世界坐标与受测相机模块的成像平面上相对应的图像特征点的图像坐标的相对关系而判断受测相机模块是否处于正确拍摄位置以及正确拍摄姿态，再利用受测相机模块于正确拍摄位置以及正确拍摄姿态下对参考图形拍摄而获取的图像获得受测相机模块的组装信息。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种判断相机模块的组装品质的方法。
背景技术
近年来，随着电子工业的演进以及工业技术的蓬勃发展，各种电子装置设计及开发的走向逐渐朝轻便、易于携带的方向开发，以利使用者随时随地应用于移动商务、娱乐或休闲等用途。举例来说，各式各样的相机模块正广泛应用于各种领域，例如智能手机、穿戴式电子装置等便携式电子装置，其具有体积小且方便携带的优点，人们得以于有使用需求时随时取出进行影像获取并存储，或进一步通过移动网络上传至网际网络之中，不仅具有重要的商业价值，更让一般大众的日常生活增添色彩。
值得注意的是，相机模块的组装品质是影响相机模块的成像好坏的重要因素，因此生产线上的产线人员于相机模块出产前会对相机模块进行检测动作，亦即使受测的相机模块对具有特定图案的参考图形(chart)进行拍摄，再对拍摄后所获得的影像进行相关的影像分析而判断相机模块的组装品质，例如判断相机模块的感测元件与镜头之间是否存在倾斜角(tilt)。
其中，受测的相机模块在对参考图形进行拍摄前，要先确保相机模块是否处于正确的拍摄位置以及正确的拍摄姿态，例如确保相机模块与参考图形之间是否具有正确的距离、相机模块是否平行于参考图形。一般来说，现有的技术大都是经由跨焦测量法(throughfocus)、ISO12233分辨率测试及/或计算空间频率响应(Spatial Frequency Response,SFR)来进行。而，在上述的做法中，每一个受测的相机模块皆可能要对参考图形进行多次地拍摄才得以完成调校程序，显然过于繁杂与冗长而亟待改善。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种判断相机模块的组装品质的方法，其依据参考图形的被摄特征点的世界坐标与受测相机模块的成像平面上相应的图像特征点的图像坐标的相对关系而判断受测相机模块是否处于正确拍摄位置以及正确拍摄姿态，再利用受测相机模块处于正确拍摄位置以及正确拍摄姿态下对参考图形拍摄而获取的图像获得受测相机模块的组装信息。
于一优选实施例中，本发明提供一种判断相机模块的组装品质的方法，包括：
提供一参考图形；其中，该参考图形具有多个被摄特征点，且每一该被摄特征点具有以一世界坐标系标示的一世界坐标；
使一受测相机模块于一拍摄位置并以一拍摄姿态对该参考图形进行拍摄而于该受测相机模块的一成像平面上形成一第一图像；其中，该第一图像中具有分别相应于该多个被摄特征点的多个图像特征点，且每一该图像特征点具有以一成像平面坐标系标示的一图像坐标；
依据至少一该被摄特征点的该世界坐标与其相对应的该图像特征点的该图像坐标的一相对关系是否符合一标准对应关系而判断该受测相机模块的该拍摄位置以及该拍摄姿态是否分别为一正确拍摄位置以及一正确拍摄姿态；以及
使该受测相机模块于该正确拍摄位置并以该正确拍摄姿态对该参考图形进行拍摄而获得一第二图像；其中，该第二图像于经由一影像处理后被用来获得该受测相机模块的一组装信息。
于一优选实施例中，该标准对应关系满足下列关系式：
q＝K[R|T]Q；
其中，q为以该成像平面坐标系表示的该图像坐标，K为该受测相机模块的一内部参数矩阵，[R|T]为该受测相机模块的一外部参数矩阵，Q为以该世界坐标系表示的该世界坐标。
于一优选实施例中，该内部参数矩阵K表示如下：
其中，f为该受测相机模块的焦距，u0与v0为以该成像平面坐标系标示的一图像中心坐标。
于一优选实施例中，该外部参数矩阵[R|T]表示如下：
其中，R为一旋转矩阵，T为平移矩阵。
于一优选实施例中，该内部参数矩阵以及该外部参数矩阵是经由组装品质合格的一标准相机模块分别于不同位置以及不同角度对该参考图形进行拍摄后而获得。
于一优选实施例中，该参考图形为一棋盘格图形，且该多个被摄特征点分别为棋盘格图形中的多个角点。
于一优选实施例中，该第二图像经由该影像处理后被补偿为未畸变的该第二图像，且该未畸变的该第二图像被用来与该参考图形进行图像差异分析以获得该受测相机模块的该组装信息。
于一优选实施例中，该第二图像是经由一畸变系数组而被补偿为未畸变的该第二图像。
于一优选实施例中，该畸变系数组包括一切向畸变系数组以及一径向畸变系数组。该受测相机模块的一镜头以及一感测元件经由一主动对准机台而相对准，且该组装信息被用来调整该主动对准机台。
附图说明
图1：为本发明判断相机模块的组装品质的方法的一优选流程方框示意图。
图2：为执行图1所示方法的一优选场景概念示意图。
图3：为图1所示方法中所采用的参考图形的一优选概念示意图。
图4：为图1所示方法中的世界坐标投影转换为图像坐标的一优选概念示意图。
附图标记说明：
1 参考图形 2 受测相机模块
3 第一图像 11 被摄特征点
20 成像平面 21 感测元件
22 镜头 31 图像特征点
Q 世界坐标 q 图像坐标
S1 步骤 S2 步骤
S3 步骤 S4 步骤
u 成像平面坐标系的坐标轴 v 成像平面坐标系的坐标轴
X 世界坐标系的坐标轴 Y 世界坐标系的坐标轴
Z 世界坐标系的坐标轴
具体实施方式
本发明的实施例将通过下文配合相关附图进一步加以解说。尽可能的，于附图与说明书中，相同标号是代表相同或相似构件。于附图中，基于简化与方便标示，形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是，未特别显示于附图中或描述于说明书中的元件，为所属技术领域中具有通常技术者所知的形态。本领域的通常技术者可依据本发明的内容而进行多种的改变与修改。
请参阅图1～图4，图1为本发明判断相机模块的组装品质的方法的一优选流程方框示意图，图2为执行图1所示方法的一优选场景概念示意图，图3为图1所示方法中所采用的参考图形的一优选概念示意图。图4为图1所示方法中的世界坐标投影转换为图像坐标的一优选概念示意图。首先，执行步骤S1，提供一参考图形1，其中，参考图形1具有多个被摄特征点11(参见图3)。于本优选实施例中，参考图形1为棋盘格图形，其如图3所示，且该些被摄特征点11分别为棋盘格图形中的多个角点(为了清楚示意，图3中仅标示其中两个被摄特征点)，亦即任二相邻黑色方格的交叉点或任二相邻白色方格的交叉点。此外，每一被摄特征点11具有以一世界坐标系(参见图4，坐标轴分别为X、Y、Z的坐标系)标示的世界坐标。
接着，执行步骤S2，使受测相机模块2于一拍摄位置并以一拍摄姿态对参考图形1进行拍摄而于受测相机模块2的成像平面20上形成第一图像3(参见图4)。其中，第一图像3中具有分别相应于参考图形1的多个被摄特征点11的多个图像特征点31(为了清楚示意，图4中仅标示一个被摄特征点11及与其相对应的图像特征点31)，且每一图像特征点31具有以一成像(平面坐标系(坐标轴分别为u、v的坐标系)标示的图像坐标。
又，执行步骤S3，依据至少一被摄特征点11的世界坐标与其相对应的图像特征点31的图像坐标的相对关系是否符合一标准对应关系而判断受测相机模块2的拍摄位置以及拍摄姿态是否分别为正确拍摄位置以及正确拍摄姿态。换言之，当被摄特征点11的世界坐标与其相对应的图像特征点31的图像坐标的相对关系符合上述标准对应关系时，受测相机模块2的拍摄位置以及拍摄姿态分别被视为正确拍摄位置以及正确拍摄姿态。
进一步而言，以图4所示为例，当受测相机模块2的拍摄位置以及拍摄姿态分别为正确拍摄位置以及正确拍摄姿态时，可确保受测相机模块2与参考图形1之间具有正确的距离且受测相机模块2平行于参考图形1。于一优选实施例中，上述所提的标准对应关系应满足下列关系式：
q＝K[R|T]Q；
其中，q为以成像平面坐标系表示的图像特征点31的图像坐标，K为受测相机模块2的内部参数矩阵，[R|T]为受测相机模块2的外部参数矩阵，Q为以世界坐标系表示的被摄特征点11的世界坐标。
优选地，内部参数矩阵K以及外部参数矩阵[R|T]可分别被表示如下：
其中，f为受测相机模块2的焦距，u0与v0为以成像平面坐标系标示的图像中心坐标，而R与T分别为旋转矩阵以及平移矩阵。于一优选实施例中，内部参数矩阵K以及外部参数矩阵[R|T]是经由组装品质合格的标准相机模块分别于不同位置以及不同角度对参考图形进行数次拍摄并通过最大概似法(maximum likelihood estimation,MLE)估算后而获得，而上述内部参数矩阵K以及外部参数矩阵[R|T]的获得方式为本领域技术人员所知悉，故在此即不再予以赘述。
最后，执行步骤S4，使受测相机模块2于正确拍摄位置并以正确拍摄姿态对参考图形1进行拍摄而获得第二图像，其中，第二图像于经由一影像处理后被用来获得受测相机模块2的组装信息。于一优选实施例中，上述所提影像处理是指利用一畸变系数组将畸变的第二图像补偿为未畸变的第二图像的过程，接着，未畸变的第二图像再被用来与参考图形1进行图像差异分析，例如计算二相应特征点之间的像素差异，进而获得受测相机模块2的组装信息，例如获得相机模块2的感测元件21与镜头22之间是否存在倾斜角(tilt)，而若判断二者之间存在倾斜角，则可据以对用来使镜头22以及感测元件21相对准的主动对准(ActiveAlignment,AA)机台进行相应的调整。此外，上述提到的畸变系数组可包括切向畸变系数组以及径向畸变系数组，而有关畸变系数组的获得方式亦为本领域技术人员所知悉，故在此即不再予以赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的权利要求，因此凡其它未脱离本发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本公开的权利要求内。
Claims (7)
1.一种判断相机模块的组装品质的方法，包括：
提供一参考图形；其中，该参考图形具有多个被摄特征点，且每一该被摄特征点具有以一世界坐标系标示的一世界坐标；
使一受测相机模块于一拍摄位置并以一拍摄姿态对该参考图形进行拍摄而于该受测相机模块的一成像平面上形成一第一图像；其中，该第一图像中具有分别相应于该多个被摄特征点的多个图像特征点，且每一该图像特征点具有以一成像平面坐标系标示的一图像坐标；
依据至少一该被摄特征点的该世界坐标与其相对应的该图像特征点的该图像坐标的一相对关系是否符合一标准对应关系而判断该受测相机模块的该拍摄位置以及该拍摄姿态是否分别为一正确拍摄位置以及一正确拍摄姿态；以及
使该受测相机模块于该正确拍摄位置并以该正确拍摄姿态对该参考图形进行拍摄而获得一第二图像；其中，该第二图像于经由一影像处理后被用来获得该受测相机模块的一组装信息；其中：该标准对应关系满足下列关系式：
q＝K[RT]Q；
其中，q为以该成像平面坐标系表示的该图像坐标，K为该受测相机模块的一内部参数矩阵，[RT]为该受测相机模块的一外部参数矩阵，Q为以该世界坐标系表示的该世界坐标；
该内部参数矩阵K表示如下：
其中，f为该受测相机模块的焦距，u0与v0为以该成像平面坐标系标示的一图像中心坐标；以及
该外部参数矩阵[RT]表示如下：
其中，R为一旋转矩阵，T为平移矩阵。
2.如权利要求1所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该内部参数矩阵以及该外部参数矩阵是经由组装品质合格的一标准相机模块分别于不同位置以及不同角度对该参考图形进行拍摄后而获得。
3.如权利要求1所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该参考图形为一棋盘格图形，且该多个被摄特征点分别为棋盘格图形中的多个角点。
4.如权利要求1所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该第二图像经由该影像处理后被补偿为未畸变的该第二图像，且该未畸变的该第二图像被用来与该参考图形进行图像差异分析以获得该受测相机模块的该组装信息。
5.如权利要求4所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该第二图像是经由一畸变系数组而被补偿为未畸变的该第二图像。
6.如权利要求5所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该畸变系数组包括一切向畸变系数组以及一径向畸变系数组。
7.如权利要求1所述的判断相机模块的组装品质的方法，其中该受测相机模块的一镜头以及一感测元件经由一主动对准机台而相对准，且该组装信息被用来调整该主动对准机台。
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