CN114286079A - 增强的指向角验证 - Google Patents

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Abstract

提供了用于增强的指向角验证的设备、系统和方法。一种设备可以使用光源生成准直光束，该光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束。该设备可以使用相机捕获基准目标的图像，其中相机安装在与准直光束正交的安装基准上。该设备可以基于基准目标的捕获图像确定与相机相关联的指向角。该设备可以将图像中基准目标的位置与相机的光学中心进行比较。该设备可以基于图像中基准目标的位置来确定相机的验证状态。

Description

增强的指向角验证
技术领域
本发明一般涉及增强的指向角验证的系统和方法。
背景技术
一些车辆配备了传感器系统，以收集与车辆周围环境的当前和发展状态相关的数据。车辆的正确性能取决于传感器系统的精度。传感器系统可以包括视觉光谱相机、激光测距装置(LIDAR)、热传感器或其他类型的传感器。传感器系统使车辆能够检测车辆附近的对象和障碍物，并跟踪行人、其他车辆、交通灯或车辆周围环境中类似对象的速度和方向。然而，这些传感器应校准，以便数据可靠。因此，需要加强传感器的校准，以确保数据一致，以免破坏车辆控制。
发明内容
本文描述的示例实施例提供了用于增强的指向角验证的某些系统、方法和设备。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进相机校准验证的两步过程。增强的指向角验证系统可以将准直光束校准到将安装相机的夹具(fixture)上的安装基准。例如，校准验证系统可以校准光束，以与将用于安装被测相机的安装基准正交。这可以通过首先将反射镜安装到将用于安装相机的基准上，并使用自准直器校准安装基准，使得反射镜与光束正交来实现。自准直器可以是数字的(带有内部相机和校准计算)或可视的(带有目镜，因此通过目视检查手动执行校准)。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进校准验证的第一步，其中光束源可以生成可以穿过光学器件(例如准直器透镜)的光束。当光束被准直时，光学元件可以创建光源的图像，使得光束中的所有光线相互平行。使用适当安装在安装基准上的校准镜(安装基准位于调整夹具上，该调整夹具提供精细可调的尖端/倾斜)以校准反射镜以与光束正交。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进使用自准直器作为准直器源来验证相机的校准。在两步过程的第二步中，增强的指向角验证系统可以促进用被测相机替换反射镜。被测相机可以使用自准直器捕获准直光源的一个或多个图像。例如，在达到校准之后，移除反射镜，安装被测相机，并将自准直器用作标准准直器。可以使用包含针孔或其他基准目标的图像的光源创建准直光束。由于光束是准直的，因此针孔的外观图像可能会聚焦在无限远的地方，而针孔或其他基准目标的图像的任何位移(如被测相机成像的)，都可能指示相机光轴和准直光束之间的指向角偏差。可以使用被测相机中光学元件的焦距值和光学中心(也称为主点)计算指向角，光学中心可以在本测试外部测量并用作输入。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以收集与位于被测相机视线内的对象的捕获图像相关联的数据。例如，数据可以指示图像平面内相对于相机光学中心的光圈(例如，针孔或另一基准目标)图像的位置。增强的指向角验证系统可以使用相机捕获的数据来确定图像中对象的相对位置。增强的指向角验证系统可以执行计算以确定相机的指向角。增强的指向角验证系统可以促进一个或多个计算，以基于将指向角与各种阈值进行比较来验证被测相机是否满足所需性能。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以确定被测相机的光学中心与光圈图像之间的偏差。例如，然后可以将被测相机的指向角与角偏差阈值进行比较，以确定被测相机是否被校准到预期水平。例如，在指向角大于偏差阈值的情况下，可以确定相机的校准处于失败状态。如果指向角小于或等于偏差阈值，则可以确定相机的校准处于通过状态。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进与自准直器设计相关联的一个或多个设计参数。自准直器的设计可能需要遵循一个或多个设计参数，使得自准直器跨光圈图像(例如，被测相机成像的准直器针孔或基准)的测量图像提供足够的像素。一个或多个设计参数可以基于光圈的尺寸(例如，针孔的直径、槽的长度等)、跨相机捕获的图像所需的像素数、准直器的焦距、相机的焦距和/或像素尺寸。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进以下优点：自准直器可以用作校准光束以与已知机械基准正交的设置工具，并且在执行校准之后，自准直器可以用作被测相机的准直源。当前使用准直光束测试相机的方法没有设置初始校准的标准机制，因此无法准确测量相机的指向角。使用自准直器还将允许光束校准，其精度比计算机和机器视觉相机系统中的典型、甚至严格的指向角要求高出几个数量级。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个或多个示例实施例的车辆示例环境。
图2描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图。
图3描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图。
图4描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图。
图5示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于说明性增强的指向角验证系统的过程的流程图。
图6是示出根据本公开的一个或多个示例实施例的可以在其上执行一个或多个技术(例如，方法)中的任何一个的计算设备或计算机系统的示例的框图。
下面将参考附图更全面地描述某些实现，附图中示出了各种实现和/或方面。然而，各种方面可以以许多不同形式实现，并且不应被解释为限于本文所述的实现；相反，提供这些实现使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。图中的相似编号指的是贯穿始终的相似元素。因此，如果在多个图形中使用某个特征，则用于标识该特征首次出现的图形中的特征的编号将在以后的图形中使用。
具体实施方式
许多车辆采用一个或多个相机用于各种用途。例如，安装在车辆上的相机可以耦合到具有图像处理组件的电子组件，该图像处理组件处理相机提供的视频馈送中的图像，以检测在车辆前面行驶的其他车辆。相机的正确操作对于确保正确解释相机帧内捕获的对象非常重要。
利用相机进行计算机和机器视觉应用的应用程序通常对相机的安装朝向有非常具体的要求。其中一个要求是相机相对于相机安装机构的指向角。规定这些严格要求的一个方面是有一种高精度测量相机指向角的方法。
本文描述的示例实施例提供了用于增强的指向角验证的某些系统、方法和设备。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进相机校准验证的两步过程。增强的指向角验证系统可以将准直光束校准到将安装相机的夹具(fixture)上的安装基准。例如，校准验证系统可以校准光束，以与将用于安装被测相机的安装基准正交。这可以通过首先将反射镜安装到将用于安装相机的基准上，并使用自准直器校准安装基准，使得反射镜与光束正交来实现。自准直器可以是数字的(带有内部相机和校准计算)或可视的(带有目镜，因此通过目视检查手动执行校准)。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进校准验证的第一步，其中光束源可以生成可以穿过光学器件(例如准直器透镜)的光束。当光束被准直时，光学元件可以创建光源的图像，使得光束中的所有光线相互平行。使用适当安装在安装基准上的校准镜(安装基准位于调整夹具上，该调整夹具提供精细可调的尖端/倾斜)以校准反射镜以与光束正交。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进使用自准直器作为准直器源来验证相机的校准。在两步过程的第二步中，增强的指向角验证系统可以促进用被测相机替换反射镜。被测相机可以使用自准直器捕获准直光源的一个或多个图像。例如，在达到校准之后，移除反射镜，安装被测相机，并将自准直器用作标准准直器。可以使用包含针孔或其他基准目标的图像的光源创建准直光束。由于光束是准直的，因此针孔的外观图像可能会聚焦在无限远的地方，而针孔或其他基准目标的图像的任何位移(如被测相机成像的)，都可能指示相机光轴和准直光束之间的指向角偏差。可以使用被测相机中光学元件的焦距值和光学中心(也称为主点)计算指向角，光学中心可以在本测试外部测量并用作输入。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以收集与位于被测相机视线内的对象的捕获图像相关联的数据。例如，数据可以指示图像平面内相对于相机光学中心的光圈(例如，针孔或另一基准目标)图像的位置。增强的指向角验证系统可以使用相机捕获的数据来确定图像中对象的相对位置。增强的指向角验证系统可以执行计算以确定相机的指向角。增强的指向角验证系统可以促进一个或多个计算，以基于将指向角与各种阈值进行比较来验证被测相机是否满足所需性能。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以确定被测相机的光学中心与光圈图像之间的偏差。例如，然后可以将被测相机的指向角与角偏差阈值进行比较，以确定被测相机是否被校准到预期水平。例如，在指向角大于偏差阈值的情况下，可以确定相机的校准处于失败状态。如果指向角小于或等于偏差阈值，则可以确定相机的校准处于通过状态。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进与自准直器设计相关联的一个或多个设计参数。自准直器的设计可能需要遵循一个或多个设计参数，使得自准直器跨光圈图像(例如，被测相机成像的准直器针孔或基准)的测量图像提供足够的像素。一个或多个设计参数可以基于光圈的尺寸(例如，针孔的直径、槽的长度等)、跨相机捕获的图像所需的像素数、准直器的焦距、相机的焦距和/或像素尺寸。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以促进以下优点：自准直器可以用作校准光束以与已知机械基准正交的设置工具，并且在执行校准之后，自准直器可以用作被测相机的准直源。当前使用准直光束测试相机的方法没有设置初始校准的标准机制，因此无法准确测量相机的指向角。使用自准直器还将允许光束校准，其精度比计算机和机器视觉相机系统中的典型、甚至严格的指向角要求高出几个数量级。
以上描述仅用于说明，并非限制。可能存在许多其他示例、配置、过程等，下面将更详细地描述其中的一些。现在将参考附图描述示例实施例。
图1示出了配备有多个相机的示例性车辆100。车辆100可以是各种类型的车辆之一，诸如汽油动力车辆、电动车辆、混合动力电动车辆或自主车辆，并且可以包括各种项目，诸如车辆计算机105和辅助操作计算机110。
车辆计算机105可以执行各种功能，诸如控制发动机操作(燃油喷射、速度控制、排放控制、制动等)、管理气候控制(空调、加热等)、激活安全气囊和发出警告(检查发动机灯、灯泡故障、轮胎气压低、车辆处于盲点等)。
辅助操作计算机110可以用于支持根据本发明的各种操作。在一些情况下，辅助操作计算机110的一些或全部组件可以集成到车辆计算机105中。因此，可以由辅助操作计算机110以独立方式执行根据本发明的各种操作。例如，辅助操作计算机110可以执行与提供车辆中一个或多个相机的相机设置相关联的一些操作，而无需与车辆计算机105交互。辅助操作计算机110可以执行与车辆计算机105合作的一些其他操作。例如，辅助操作计算机110可以使用通过处理来自相机的视频馈送而获得的信息来通知车辆计算机105执行车辆操作(诸如制动)。
在图1所示的图示中，车辆100配备有五个相机。在其他情况下，可以提供更少或更多数量的相机。这五个相机包括前向相机115、后向相机135、车顶安装相机130、驾驶员侧后视镜相机120和乘客侧后视镜相机125。前向相机115(可以安装在车辆100前部的各种部件中的一个(诸如格栅或保险杠)上)产生例如可以由车辆计算机105和/或辅助操作计算机110使用的图像，以与车辆100的自动制动系统交互。如果由前向相机115产生的图像指示车辆100与在车辆100前面行驶的另一车辆太近，则自动制动系统可以使车辆100减速。
各种相机(例如，相机115、120、125、130和135)中的任何一种在存在电磁干扰(诸如辐射抗扰度事件、辐射发射事件或传导发射事件)的情况下，不应中断其正常功能。这些事件会导致使用这些相机捕获的图像退化。相机(例如，相机115、120、125、130和135)捕获的数据可以是发送到车辆计算机105和/或由辅助操作计算机110发送的原始数据，以便将光学图像转换为经处理的信号。因此，希望在实际应用(例如，在道路上)之前增强这些不同相机的测试和验证确保它们不会提供不一致或不可靠的图像质量，从而破坏其正常操作。
例如，可以使用后向相机135在信息娱乐系统111的显示屏上显示车辆100后面对象的图像。车辆100的驾驶员在对车辆100执行倒车操作时可以查看这些图像。
当车辆100为自主车辆时，车顶安装相机130可以是车辆导航系统的一部分。车顶安装相机130产生的图像可以由车辆计算机105和/或辅助操作计算机110处理，用于检测和识别车辆前方和/或周围的对象。车顶安装相机130可以具有广角视野和/或可以在安装底座上旋转。车辆100可以使用从图像处理获得的信息在障碍物周围导航。
驾驶员侧后视镜相机120可以用于捕获车辆100驾驶员侧相邻车道上的车辆图像，而乘客侧后视镜相机125可以用于捕获车辆100乘客侧相邻车道上的车辆图像。在示例性应用中，驾驶员侧后视镜相机120、乘客侧后视镜相机125和后向相机135捕获的各种图像可以由车辆计算机105和/或辅助操作计算机110组合，以产生计算机生成的图像，该计算机生成的图像提供在车辆100周围360度的视野范围。计算机生成的图像可以在信息娱乐系统111的显示屏上显示，以帮助驾驶员驾驶车辆100。
在车辆100中提供的各种相机可以是各种类型的相机中的任何一种，并且可以结合各种类型的技术。例如，具有红外照明和传感器的夜视相机可以用于在微光条件下捕获图像。当车辆100在夜间停在某个地点时，可能存在微光条件。夜视相机捕获的图像可以用于安全目的，诸如防止故意破坏或盗窃。立体相机可以用于捕获图像，该图像提供深度信息，可以用于确定当车辆100行驶时车辆100与其他车辆之间的间隔距离。在另一个需要最小处理等待时间的应用中，可以配置一对相机来生成高帧率视频馈送。可以通过交错(interlace)两个相机的视频馈送来生成高帧率视频馈送。在又一应用中，可以使用配置用于光检测和测距(LIDAR)应用的相机系统。LIDAR应用可以包括长距离成像和/或短距离成像。一些相机系统可以包括节能功能，这些功能可能对某些环境中的操作有用。
应理解，上述描述仅用于说明，并不意味着限制。
图2描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图200。
参考图2，示出了位于结构202前面的自准直器201。自准直器201和结构202可以由用户203或计算机系统230手动控制。自准直器201可以是用于非接触测量的光学仪器。自准直器201通常用于校准光学或机械系统中的部件并测量偏转。自准直器的工作原理是将图像投影到目标反射镜上，并根据刻度测量返回图像的偏转，可以是目视测量，也可以是电子探测器。
图2的自准直器201示出源220，其可以发射通过光圈221(例如，针孔或用于校准和指向角测量的任何其他开口或基准目标)的光束。光圈221可以为墙壁222上的开口(例如，十字线或其他基准目标)。光束可以穿过光圈221，然后击中准直器透镜214。准直器透镜214产生准直光束(例如，准直光束216)，它们彼此平行并在到达分束器207之前穿过自准直器201，从而使准直光束216穿过分束器207并击中结构202。结构202可以由对象208(例如，反射镜或相机)、将对象固定在其上的安装夹具(基准)210以及允许精细的可调尖端或倾斜的调整夹具212组成。在图2的示例中，对象208是一个反射镜，其引起准直光束216的反射，然后与原始准直光束216相比，准直光束216将以特定方向偏转，且分束器207作为反射镜将准直光束反射到聚焦透镜上，该聚焦透镜使准直光束217会聚到可以通过目镜209查看的校准分划板206上的单个点。校准分划板206可以具有聚焦光入射的十字线类型标记。使用调整夹具212进行精细调整，使得单点与校准十字线206上的十字线中心同心。校准十字线的中心上的光圈221的图像的聚焦点的校准确保准直光束216与对象208正交。这些调整可以可视地进行(例如，由用户203)或由计算机230以电子方式进行。当安装夹具210与准直光束216正交时，安装夹具210将被视为与自准直器201校准。
应理解，上述描述仅用于说明，并不意味着限制。
图3描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图300。
在相机安装夹具上安装相机进行测试之前，执行校准过程(步骤1，如图2所示)。图2所示的校准涉及在光源夹具处校准光源光束，以与用于在试验条件下安装相机的安装基准(相机安装夹具)正交。反射镜安装在基准上，光源夹具处的自准直器用于协助调整安装基准，使得反射镜与光源光束正交。自准直器可以是数字或可视的。
校准完成之后，将反射镜从相机安装夹具上移除，安装相机，并将自准直器用作光源光束的标准准直器。使用包含针孔或其他基准目标的图像的自准直器从光源创建准直光束。准直光束允许针孔的外观图像显示在无限远的地方，图像从针孔的任何位移都将表明相机中存在指向角错误。可以使用被测相机中光学元件的焦距和光学中心的值来计算指向角。因此，自准直器用作测试的设置工具，并随后用作测试期间光源光束的准直器。
参考图3，示出了位于结构302前面的准直器301。准直器301和结构302可以由计算机系统330和/或用户303控制。准直器301可以是用于非接触角度测量的光学仪器。准直器301与图2的自准直器201的不同之处在于，目镜309和分束器307被旁路，并且在该验证阶段中未使用。
准直器301示出可以发射通过光圈321(例如针孔或任何其他小开口)的光束的源320。光圈321可以是墙壁322上的开口(例如十字线或其他基准目标)。光束可以穿过光圈321，然后击中准直器透镜314。准直器透镜314产生相互平行的准直光束(例如，准直光束316)，并在到达结构302之前穿过准直器301。结构302可以包括附接到安装夹具(基准)310的相机308和允许精细可调的尖端或倾斜的调整夹具312。
相机308可以通过准直光束316捕获源320的图像，由于准直光束316彼此平行，因此创建无限的图像。使用相机光学元件的焦距与图像空间中心中的确定位移之间的关系，可以确定相机的指向角。通常，物品可以用于校准和检查机械步骤(例如，如图2所示)。然而，通过考虑相机镜头的焦距、光圈尺寸和形状和/或准直器310的设计，增强的指向角验证系统可以促进相机308的校准验证。光圈321可以允许来自源320的光穿透并被相机接收。焦距表示相机内发生明显折射的位置。焦距指示光束必须在相机内部传播多远，并将在确定相机308成像的针孔的最终尺寸中发挥作用。相机308的光学中心说明光轴与图像平面相交的位置。它可以称为相机的中心，或光学中心。由于制造和其他方面的考虑，相机中的镜头和传感器之间可能存在横向偏移，导致相机的视中心的偏移。关于相机中心的信息通常由相机的供应商提供，例如，在相机的技术规范中。相机的视中心可以用作参考中心，以便在相机308的验证期间与源320的图像进行比较。应当理解，上述描述是为了说明的目的，并不意味着是限制性的。
图4描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于增强的指向角验证的示意图400。
在安装夹具(如图2的安装夹具210)与准直光束校准后(如图2中所述)，当使用图3的准直器301准直源320的光束(例如准直光束316)时，使用被测相机(例如相机408)捕获源320的图像。使用相机408捕获的光圈图像可以与相机的光学中心403进行比较，该光学中心403可以由相机制造商提供。相机的焦距(fcam)可以用于计算，也可以基于制造商的测量数据。
由于光束是准直的(例如，图3中的准直光束316)，因此光圈的外观图像是无限远的，并且被测相机成像的光圈图像的任何位移都将指示指向角错误。可以使用被测相机中光学元件的焦距值和光学中心(也称为主点)计算指向角，光学中心可以在本测试外部测量并用作输入。
参考图4，示出了光圈图像405和相机的光学中心403的比较。可以使用x轴和y轴来示出图像平面。
在一个或多个实施例中，增强的指向角验证系统可以利用计算机系统430，该计算机系统430可以包括一个或多个模块以执行相机408的校准验证。计算机系统430至少部分地包括相机数据收集模块410、验证模块412、输出设备414和/或存储设备416。相机数据收集模块410可以收集与位于相机408视线内的对象的捕获图像相关联的数据。例如，数据可以指示光圈图像405在图像平面内相对于光学中心403的位置。验证模块412可以使用相机数据模块410捕获的数据来确定图像中对象的相对位置。验证模块412可以执行计算以确定相机408的指向角(指定为θ)。验证模块412可以利用以下公式基于比较指向角θ与各种阈值来验证相机408是否满足所需性能。
Figure BDA0003283875080000101
Figure BDA0003283875080000102
Figure BDA0003283875080000103
Figure BDA0003283875080000104
上述公式(1)至(4)示出了相机408的光学中心403和光圈图像405之间的各种偏差。例如Δx可以是图像平面上x轴上的偏差，并且Δy是图像平面上y轴上的偏差，而Δr表示相机的光学中心403和图像平面上的光圈图像405之间的距离。可以基于Δr以及相机的焦距计算指向角θ(如上面公式(2)所示)。公式(3)和(4)分别示出了沿x轴和y轴的指向角偏差。指向角θ然后可以与角偏差阈值进行比较，以确定图3的相机408是否被校准到预期水平。例如，在指向角θ大于偏差阈值的情况下，则可以确定相机408的校准处于失败状态。如果指向角θ小于或等于偏差阈值，则可以确定相机408的校准处于通过状态。在其他场景中，相对于x轴或y轴的指向角可以单独或组合地与x轴角偏差阈值和/或y轴角偏差阈值相比较。在一些场景中，需要确保指向角θx或θy低于相应的角偏差阈值。
输出设备414可以促进在显示器上呈现可以由计算机系统430的用户解释的验证模块412的结果。存储设备414可以存储由验证模块412执行的验证的结果。
在一个或多个实施例中，为了较好地测量相机的质心位置(例如，相机的光学中心403)，自准直器的设计可能需要遵循某些参数，使得跨光圈的测量图像提供足够的像素。然而，由于光圈尺寸较小，因此不会太大以至于光圈图像不清晰可见。设计要求可以基于光圈的尺寸(例如，针孔的直径、槽的长度等)、相机捕获的图像上的像素数量和/或像素间距(像素密度)。应当注意，像素间距是从像素中心到相邻像素中心的距离。由于像素间距表示两个像素之间的空间量，因此较小的像素间距表示像素之间的空白空间较少。以下公式示出了对自准直器设计的限制。
Figure BDA0003283875080000111
其中n是十字线特征的图像上的像素数，p是像素间距，fcam是被测相机焦距，以及fcoll是自准直器焦距。
基于(5)，可以设计自准直器(例如自准直器201或准直器301)以确保满足公式(5)。
应理解，上述描述仅用于说明，并不意味着限制。
图5示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的用于说明性目的的增强的指向角验证系统的过程500的流程图。
在框502，设备可以使用光源生成准直光束，该光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束。光学仪器包括目镜，该目镜处于将光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。光学仪器是自准直器设备或准直器设备。基于与相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的设计标准选择光学仪器。设计标准基于准直器的焦距与相机的焦距之比小于准直器上的开口的尺寸与像素数量和像素间距之比。
在框504，设备可以使用相机捕获基准目标的图像，其中相机安装在与准直光束正交的安装基准上。
在框506，设备可以基于基准目标的捕获图像确定与相机相关联的指向角。
在框508，设备可以将图像中基准目标的位置与相机的光学中心进行比较。
在框510，设备可以基于图像中基准目标的位置确定相机的验证状态。验证状态为通过状态或失败状态。当夹具角低于验证阈值时，相机验证状态为通过状态。当夹具角超过验证阈值时，相机验证状态为失败状态。
应理解，上述描述仅用于说明，并不意味着限制。
图6是示出根据本公开的一个或多个示例实施例的可以在其上执行一个或多个技术(例如，方法)中的任何一个的计算设备或计算机系统600的示例的框图。
例如，图6的计算系统600可以表示一个或多个车辆计算机105和辅助操作计算机110和/或图2、3和4的计算机系统230、330或430。计算机系统(系统)包括一个或多个处理器602-606。处理器602-606可以包括一个或多个内部级别的高速缓存(未示出)和总线控制器(例如，总线控制器622)或总线接口(例如，I/O接口620)单元，以直接与处理器总线612交互。增强的指向角验证设备609还可以与处理器602-606通信，并且可以连接到处理器总线612。
处理器总线612，也称为主机总线或前端总线，可以用于将处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609与系统接口624耦合。系统接口624可以连接到处理器总线612，以将系统600的其他组件与处理器总线612连接。例如，系统接口624可以包括用于将主存储器616与处理器总线612接口的存储器控制器618。主存储器616通常包括一个或多个存储卡和控制电路(未示出)。系统接口624还可以包括输入/输出(I/O)接口620，以将一个或多个I/O桥625或I/O设备630与处理器总线612连接。如图所示，一个或多个I/O控制器和/或I/O设备可以与I/O总线626连接，诸如I/O控制器628和I/O设备630。
输入/输出设备630还可以包括输入设备(未示出)，诸如字母数字输入设备，包括字母数字键和其他键，用于将信息和/或命令选择通信给处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609。另一类型的用户输入设备包括光标控制，诸如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于向处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609通信方向信息和命令选择，并用于控制显示设备上的光标移动。
系统600可以包括称为主存储器616的动态存储设备，或耦合到处理器总线612的随机存取存储器(RAM)或其他计算机可读设备，用于存储将由处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609执行的信息和指令。主存储器616还可以用于在处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。系统600可以包括只读存储器(ROM)和/或耦合到处理器总线612的其他静态存储设备，用于存储处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609的静态信息和指令。图6中概述的系统只是计算机系统的一个可能示例，该计算机系统可以采用或根据本公开的方面进行配置。
根据一个实施例，计算机系统600可以响应于处理器604执行主存储器616中包含的一个或多个指令的一个或多个序列来执行上述技术。这些指令可以从另一机器可读介质(诸如存储设备)读入主存储器616。执行主存储器616中包含的指令序列可以导致处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609执行本文所述的处理步骤。在替代实施例中，可以使用电路代替软件指令或与软件指令结合使用。因此，本发明的实施例可以包括硬件和软件组件。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进相机校准验证的两步过程。增强的指向角验证系统可以将准直光束校准到安装相机的夹具上的安装基准。例如，校准验证系统可以校准光束以与将用于安装被测相机的安装基准正交。这可以通过首先将反射镜安装到将用于安装相机的基准上，并使用自准直器校准安装基准，使得反射镜与光束正交来实现。自准直器可以是数字的(带有内置相机和校准计算)或可视的(带有目镜，因此校准由眼睛执行)。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进校准验证的第一步，其中光束源可以生成可以穿过光学器件(例如准直器透镜)的光束。当光束被准直时，光学元件可以创建源的图像，使得来自光束的所有光线相互平行。使用适当安装在安装基准上的校准镜，安装基准位于调整夹具上，调整夹具提供精细可调的尖端/倾斜以校准反射镜以与光束正交。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进使用自准直器作为准直器源来验证相机的校准。在两步过程的第二步中，增强的指向角验证系统可以促进用被测相机替换反射镜。被测相机可以使用自准直器捕获准直源的图像。例如，校准完成后，移除反射镜，安装被测相机，并将自准直器用作标准准直器。可以使用包含针孔或其他基准目标的图像的光源创建准直光束。由于光束是准直的，因此针孔的外观图像可能会聚焦在无限远的地方，而针孔或其他基准目标的图像的任何位移，如被测相机成像的，都可能指示指向角偏差。可以使用被测相机中光学元件的焦距和光学中心(也称为主点)计算指向角，光学中心可以在本测试外部测量并用作输入。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以收集与位于被测相机视线内的对象的捕获图像相关联的数据。例如，数据可以指示图像平面内相对于相机光学中心的光圈(例如，针孔或另一基准目标)图像的位置。处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以使用相机捕获的数据来确定图像中对象的相对位置。处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以执行计算以确定相机的指向角。处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进一个或多个计算，以基于将指向角与各种阈值进行比较来验证被测相机是否满足所需性能。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以确定被测相机的光学中心与光圈图像之间的偏差。例如，然后可以将被测相机的指向角与角偏差阈值进行比较，以确定被测相机是否被校准到预期水平。例如，在指向角大于偏差阈值的情况下，可以确定相机的校准处于失败状态。如果指向角小于或等于偏差阈值，则可以确定相机的校准处于通过状态。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进与自准直器设计相关联的一个或多个设计参数。自准直器的设计可能需要遵循一个或多个设计参数，使得自准直器跨光圈图像的测量图像提供足够的像素。然而，由于光圈尺寸较小，因此不会太大，以至于光圈图像不清晰可见。一个或多个设计参数可以基于光圈的尺寸(例如，针孔的直径、槽的长度等)、相机捕获的图像上的像素数量和/或像素间距(像素密度))。由于像素间距表示两个像素之间的空间量，因此较小的像素间距表示像素之间的空白空间较少。
处理器602-606和/或增强的指向角验证设备609可以促进优点，使得自准直器既可以用作校准光束以与已知机械基准正交的设置工具，又可在执行校准后，将自准直器用作被测相机的准直源。当前使用准直光束测试相机的方法没有设置初始校准的标准方法，因此无法准确测量相机的指向角。使用自准直器还将允许光束校准，其精度比计算机和机器视觉相机系统中的典型、甚至严格的指向角要求高出几个数量级。
各种实施例可以完全或部分地在软件和/或固件中实现。该软件和/或固件可以采用包含在非暂时性计算机可读存储介质中或其上的指令的形式。然后，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行，以实现本文所述操作的性能。指令可以是任何合适的形式，诸如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。这种计算机可读介质可以包括用于以一个或多个计算机可读的形式存储信息的任何有形非暂时介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存等。
机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式(例如软件、处理应用程序)存储或传输信息的任何机制。此类介质可采取但不限于非易失性介质和易失性介质的形式，并可以包括可移动数据存储介质、非可移动数据存储介质和/或通过有线或无线网络架构与此类计算机程序产品一起提供的外部存储设备，包括一个或多个数据库管理产品、web服务器产品、应用程序服务器产品和/或其他附加软件组件。可移动数据存储介质的示例包括光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘只读存储器(DVD-ROM)、磁光盘、闪存驱动器等。不可移动数据存储介质的示例包括内部硬盘、SSD等。一个或多个存储器设备606(未示出)可以包括易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等)和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪存等)。
包含根据当前描述的技术实现系统和方法的机制的计算机程序产品可以驻留在主存储器616中，主存储器616可以被称为机器可读介质。应当理解，机器可读介质可以包括能够存储或编码指令以执行本发明的任何一个或多个操作以供机器执行或者能够存储或编码由这种指令使用或与这种指令相关联的数据结构和/或模块的任何有形非暂时性介质。机器可读介质可以包括存储一个或多个可执行指令或数据结构的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。
在一个或多个实施例中，一种用于相机校准验证的系统可以包括：光学仪器，用于对象朝向测量；调整夹具，用于改变附接到调整夹具的对象的朝向，其中对象可以包括相机或反射镜；安装夹具，用于将对象附接到调整夹具；以及校准验证模块，用于当对象可以是相机时，使用到校准十字线上的反射来确定光束的正交性，并且其中，当对象可以是相机时，校准验证模块可以用于确定对象的验证状态。光学仪器可以包括目镜，目镜处于将光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。光学仪器可以是自准直器设备或准直器设备。可以基于与相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的设计标准选择光学仪器。设计标准可以基于准直器的焦距与相机的焦距之比小于准直器上的开口尺寸与像素数量和像素间距之比。验证状态可以是通过状态或失败状态。该系统还包括比较模块，用于将夹具位移与验证阈值进行比较。当夹具角可能低于验证阈值时，验证状态可能为通过状态。当夹具角超过验证阈值时，验证状态可能为失败状态。
在一个或多个实施例中，一种方法可以包括：由一个或多个处理器使用光源创建准直光束，该光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束；使用相机捕获基准目标的图像，其中相机可以安装在与准直光束正交的安装基准上；基于基准目标的捕获图像确定与相机相关联的指向角；将图像中基准目标的位置与相机的光学中心进行比较；以及基于基准目标在图像中的位置确定相机的验证状态。
光学仪器包括目镜，该目镜处于将光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。验证状态可以是通过状态或失败状态。光学仪器可以是自准直器设备或准直器设备。可以基于与相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的设计标准选择光学仪器。设计标准可以基于准直器的焦距与相机的焦距之比小于准直器上的开口尺寸与像素数量和像素间距之比。当夹具角可能低于验证阈值时，相机验证状态可能为通过状态。当夹具角超过验证阈值时，相机验证状态可能为失败状态。
在一个或多个实施例中，一种存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行该指令时，导致执行以下操作，包括：使用光源创建准直光束，该光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束；使用相机捕获基准目标的图像，其中相机可以安装在与准直光束正交的安装基准上；基于基准目标的捕获图像确定与相机相关联的指向角；将图像中基准目标的位置与相机的光学中心进行比较；以及基于基准目标在图像中的位置确定相机的验证状态。
光学仪器包括目镜，该目镜处于将光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。验证状态可以是通过状态或失败状态。光学仪器可以是自准直器设备或准直器设备。可以基于与相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的设计标准选择光学仪器。设计标准可以基于准直器的焦距与相机的焦距之比小于准直器上的开口尺寸与像素数量和像素间距之比。
本发明的实施例包括本说明书中描述的各种步骤。这些步骤可以由硬件组件执行，或者可以体现在机器可执行指令中，机器可执行指令可以用于使用这些指令编程的通用或专用处理器执行这些步骤。替代地，可以通过硬件、软件和/或固件的组合来执行这些步骤。
在不脱离本发明范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，尽管上述实施例涉及特定特征，但本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施例和不包括所有所述特征的实施例。因此，本发明的范围旨在包括所有此类替代、修改和变化及其所有等效物。
上述描述和示出的操作和过程可以按照各种实现中所需的任何适当顺序进行或执行。此外，在某些实现中，至少一部分操作可以并行执行。此外，在某些实现中，可以执行少于或多于所描述的操作。
本文中的“示例性”一词是指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或更有利。
如本文所用，除非另有规定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一个共同的对象，仅表示引用了类似对象的不同实例，并不意味着所描述的对象必须按给定的顺序、时间、空间、排名或任何其他方式。
应理解，上述描述仅用于说明，并不意味着限制。
尽管已经描述了本发明的具体实施例，但本领域的普通技术人员将认识到许多其他修改和替代实施例在本发明的范围内。例如，关于特定设备或组件描述的任何功能和/或处理能力可以由任何其他设备或组件执行。此外，虽然已经根据本发明的实施例描述了各种说明性实现和架构，但本领域的普通技术人员将理解，对本文描述的说明性实现和架构的许多其他修改也在本发明的范围内。
尽管已经用特定于结构特征和/或方法行为的语言描述了实施例，但是应当理解，本公开不一定限于所描述的特定特征或行为。相反，具体特征和动作被公开为实现实施例的说明性形式。条件语言，例如，除其他外，“可以”、“可能”、“可能”或“可以”，除非另有明确说明，或在所使用的上下文中以其他方式理解，一般旨在传达某些实施例可以包括，而其他实施例不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，这样的条件语言通常并不意味着一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下确定这些特征、元素和/或步骤是否包括在和/或要在任何特定实施例中被执行。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
光学仪器，可操作以执行对象的朝向测量；
调整夹具，可操作以改变附接到所述调整夹具的所述对象的朝向，其中所述对象包括相机或反射镜；
安装夹具，将所述对象附接到所述调整夹具；以及
校准验证模块，当所述对象为所述反射镜时，使用到校准十字线上的反射确定光束的正交性，并且其中当所述对象为所述相机时，所述校准验证模块还确定所述对象的验证状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学仪器包括目镜，所述目镜处于将所述光束的所述反射校准到与所述光学仪器的所述校准十字线相关联的十字线。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学仪器是自准直器设备或准直器设备。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学仪器是基于与所述相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的一个或多个设计参数而被选择的。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个设计参数基于所述准直器设备的焦距与所述相机的焦距的比率小于所述准直器设备上的开口尺寸与像素数量和像素间距的比率。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述验证状态为通过状态或失败状态。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括比较模块，将夹具位移与验证阈值进行比较。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述夹具位移低于所述验证阈值时，所述验证状态为通过状态。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述夹具位移超过所述验证阈值时，所述验证状态为失败状态。
10.一种方法，包括：
由一个或多个处理器使用光源生成准直光束，所述光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束；
使用相机捕获基准目标的图像，其中所述相机安装在与所述准直光束正交的安装基准上；
基于所述基准目标的所述图像确定与相机相关联的指向角；
将所述图像上所述基准目标的位置与所述相机的光学中心进行比较；以及
基于所述图像上所述基准目标的所述位置确定所述相机的验证状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光学仪器包括目镜，所述目镜处于将所述光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述验证状态为通过状态或失败状态。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光学仪器是自准直器设备或准直器设备。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光学仪器是基于与所述相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的一个或多个设计参数而被选择的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个设计参数基于所述准直器设备的焦距与所述相机的焦距的比率小于所述准直器设备上的开口尺寸与像素数量和像素间距的比率。
16.一种存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行时，所述指令导致执行以下操作，包括：
使用光源生成准直光束，所述光源发射通过光学仪器中的基准目标的光束；
使用相机捕获基准目标的图像，其中所述相机安装在与所述准直光束正交的安装基准上；
基于所述基准目标的所述图像确定与相机相关联的指向角；
将所述图像上所述基准目标的位置与所述相机的光学中心进行比较；以及
基于所述图像上所述基准目标的所述位置确定所述相机的验证状态。
17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述光学仪器包括目镜，所述目镜处于将所述光束的反射校准到与校准十字线相关联的十字线。
18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述验证状态为通过状态或失败状态。
19.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述光学仪器是自准直器设备或准直器设备。
20.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述光学仪器是基于与所述相机的焦距和准直器设备的焦距相关联的一个或多个设计参数而被选择的。
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