CN114745539A - 摄像头的校准方法及校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像头的校准方法及校准装置。所述校准方法包括：获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系；获取待校准的摄像头在初始位置获取到的初始图片的多个实时像素区域的间距；根据多个所述实时像素区域的间距及所述函数关系生成预测Z轴坐标；以及控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标。

Description

摄像头的校准方法及校准装置
技术领域
本发明涉及摄像头技术领域，具体涉及一种摄像头的校准方法及一种摄像头的校准装置。
背景技术
随着消费者对照片清晰度的要求越来越高，目前，应用于手机、车载、监控及电视机的摄像头对像素的要求越来越高。一方面，因为镜头的光轴中心与感光芯片的光轴中心由于模组制造过程中产生的误差，完美精度无法实现；另一方面，由于镜头镜片组装过程中的装配误差也会导致镜头与芯片组装完成后无法达到理论的成像效果，AA(ActiveAlignment，主动对焦)技术应运而生。
然而，当前的AA技术是通过三轴或六轴的调整装置将COMS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)成像芯片夹持住并将芯片点亮，然后逐步地通过向上或向下运动来调整芯片或镜头的Z轴位置，以达到最佳成像效果，使得生产一颗摄像头产品的CT(Circle Time，周期时间)较长。
发明内容
本发明实施例提供一种摄像头的校准方法及校准装置，可以改善生产一颗摄像头产品的CT较长的问题。
本发明实施例提供一种摄像头的校准方法，用于校准摄像头，所述摄像头包括镜头和感光芯片，所述校准方法包括：
获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系，每一所述像素区域包括多个子像素，所述Z轴坐标为所述镜头相对于所述感光芯片在Z轴上的坐标；
获取待校准的摄像头在初始位置获取到的初始图片的多个实时像素区域的间距；
根据多个所述实时像素区域的间距及所述函数关系生成预测Z轴坐标；以及
控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标。
在一些实施例中，所述的获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系的步骤，包括：
获取样本摄像头在较佳成像位置区间内获取的多个较佳图片的多个样本像素区域的间距及多个样本Z轴坐标，所述样本摄像头与待校准的所述摄像头的型号相同，所述较佳图片的清晰度高于所述样本摄像头在至少一个其他位置获取的图片的清晰度；以及
根据多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标生成所述像素区域的间距与所述Z轴坐标的所述函数关系。
在一些实施例中，所述的获取样本摄像头在较佳成像位置区间内获取到的多个较佳图片的多个样本像素区域的间距及多个样本Z轴坐标的步骤，包括：
控制所述样本摄像头运动至较佳成像位置和位于所述较佳成像位置周围的多个周边位置，所述较佳成像位置区间包括所述较佳成像位置及多个所述周边位置；以及
获取所述样本摄像头在所述较佳成像位置和多个所述周边位置处获取到的多个所述较佳图片的多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标。
在一些实施例中，所述的控制所述样本摄像头运动至较佳成像位置和位于所述较佳成像位置周围的多个周边位置的步骤，包括：
控制所述样本摄像头运动至所述较佳成像位置；以及
控制所述样本摄像头以所述较佳成像位置为起始点沿所述Z轴的正方向和反方向分别运动至所述较佳成像位置周围的多个所述周边位置。
在一些实施例中，在所述的控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个运动至所述预测Z轴坐标的步骤之后，还包括：
控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个，通过至少一次运动操作以运动至最终Z轴坐标。
在一些实施例中，最终Z轴坐标下的所述摄像头获取的图片的清晰度高于所述预测Z轴坐标下的所述摄像头获取的图片的清晰度。
在一些实施例中，每一所述运动操作对应的Z轴移动距离小于由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标的Z轴移动距离。
在一些实施例中，所述初始图片的多个所述实时像素区域的数量不少于5，每一所述较佳图片的所述样本像素区域的数量不少于5。
在一些实施例中，所述函数关系为线性函数关系。
本发明的实施例还提供一种摄像头的校准装置，用于校准摄像头，其特征在于，包括：第一夹持模组，用于夹持所述摄像头的镜头；第二夹持模组，用于夹持所述摄像头的感光芯片；存储器，用于存储程序指令；以及处理器，电性连接于所述存储器、所述感光芯片，以及所述第一夹持模组和所述第二夹持模组中的至少一个，所述处理器用于执行所述程序指令以实现如上所述的校准方法。
在本发明的实施例提供的摄像头的校准方法及校准装置中，通过多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系预测待校准的摄像头的镜头和感光芯片的预测Z轴坐标，控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个由初始位置运动至所述预测Z轴坐标，跳过了现有技术中逐步从所述初始位置调校准至所述预测Z轴坐标之间的多个中间位置，由此，改善生产一颗摄像头产品的周期时间较长的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的摄像头的校准装置的工作示意图；
图2是图1中的摄像头的校准装置的模块示意图；
图3A是图1中的摄像头获取的画面的示意图；
图3B是图1中的摄像头的镜头与感光芯片的相对Z轴坐标与像素区域的间距的函数关系图；
图4是本发明实施例提供的摄像头的校准方法的流程示意图；
图5是图4中的摄像头拍摄图片的MTF值相对Z轴坐标的变化的示意图；
图6是图4中的步骤S1的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种摄像头的校准装置100，包括第一夹持模组1、第二夹持模组2、处理器3、以及存储器4。所述摄像头6包括镜头60和感光芯片61。所述摄像头6的校准装置100用于在Z轴方向(图1中的Z方向)上校准所述镜头60和所述感光芯片61的相对位置。示例性地，所述Z轴方向即为所述摄像头6的光轴方向，所述光轴方向与所述摄像头6的图像平面垂直。
所述第一夹持模组1可以是三轴或者六轴的夹持器，用于夹持镜头60。
所述第二夹持模组2可以是三轴或者六轴的夹持器，用于夹持感光芯片61。其中，所述第二夹持模组2用于夹持电路板21(PCB，Printed Circuit Board)，所述电路板21用于电性连接于所述感光芯片61以点亮所述感光芯片61。
所述存储器4电性连接于所述处理器3，用于存储多个程序指令。示例性地，所述存储器4可以设置于所述电路板21上。所述存储器4可以是计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或闪存(Flash RAM)。
所述处理器3电性连接于所述第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2，以控制所述第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2的运动。所述处理器3还电性连接于所述感光芯片61以对所述感光芯片61通过所述镜头60拍摄的图片70进行处理。示例性地，所述处理器3可以设置于所述电路板21上。所述处理器3可以是微控制单元(micro controller unit，MCU)、集成芯片、控制电路等。所述处理器3用于执行多个所述程序指令，以实现一种摄像头的校准方法。
请参阅图4，所述摄像头的校准方法包括：
步骤S1、获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系。
如图3A所示，通过实验，发明人发现，同一型号的摄像头产品拍摄的图片70的最佳位置(即最佳清晰位置)处的多个像素区域71(即Block，包括多个子像素)之间的间距P趋近于定值。示例性地，第一摄像头拍摄的图片的最佳清晰位置处的5个或5个以上的像素区域之间的间距，与型号相同的第二摄像头拍摄的图片的最佳清晰度位置处的5个或5个以上的像素区域之间的间距，趋近相等。如图3B所示，发明人还发现，多个像素区域71之间的间距P与Z轴坐标存在稳定的函数关系，其中，所述Z轴坐标为所述镜头60相对于所述感光芯片61的Z轴坐标。由此，发明人利用该规律，提出了对同一批摄像头产品，通过一次自动学习最佳清晰位置的方式，即可在生成过程中节省其他产品的校准时间的发明构思。因此，可以将同一型号产品的多个像素区域的间距P与Z轴坐标的函数关系存储在存储器4的指令库里，用于供处理器3获取。
具体地，衡量所述图片70的清晰度的数值指标可以采用选定频率下的空间频率响应函数(Spatial frequency response，SFR)或光学传递函数(Modulation TransferFunction，MTF)。
步骤S2、获取待校准的摄像头在初始位置获取的初始图片的多个实时像素区域的间距。
请参阅图5，图5为摄像头拍摄图片的MTF值相对Z轴坐标的变化的示意图。通过控制摄像头6在初始位置(即起始位Z0)进行拍照，所述处理器3可以获取所述摄像头6在所述初始位置的初始图片。通过对所述初始图片的数据进行分析，所述处理器3可以获取到最佳清晰度位置处的多个实时像素区域的间距。
步骤S3、根据多个所述实时像素区域的间距及所述函数关系生成预测Z轴坐标。
请参阅图5，通过将多个所述实时像素区域的间距代入到所述函数关系中，所述处理器3可以获取对应的Z轴坐标，并将获取到的Z轴坐标作为所述预测Z轴坐标(即预测位Z6)。
步骤S4、控制所述镜头60和所述感光芯片61中的一个相对所述镜头60和所述感光芯片61中的另一个由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标。
请参阅图5，所述处理器3将所述Z轴坐标发送至所述第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2，控制所述第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2进行运动，使得被所述第一夹持模组1和所述第二夹持模组2夹持的所述镜头60和所述感光芯片61中的一个相对所述镜头60和所述感光芯片61中的另一个由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标。这样，所述镜头60和所述感光芯片61中的一个相对所述镜头60和所述感光芯片61中的另一个直接从起始位Z0运动到预测位Z6，跳过了现有技术中逐步从起始位Z0调整至预测位Z6中的多个中间位置，如Z1-Z5(请见图中阴影部分)，减少了所述镜头60和所述感光芯片61的调整时间。
步骤S5、控制所述镜头60和所述感光芯片61中的一个相对所述镜头60和所述感光芯片61中的另一个，通过至少一次运动操作以运动至最终Z轴坐标。
请参阅图5，由于所述预测Z轴坐标并不一定是对应于最佳成像位置的Z轴坐标，在控制所述摄像头6到达所述预测Z轴坐标后，所述处理器3可以进一步控制所述第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2进行至少一次运动操作，使得所述镜头60和所述感光芯片61中的一个相对所述镜头60和所述感光芯片61中的另一个，运动至最终Z轴坐标(即结束位Z11)。示例性地，最终Z轴坐标可以是最佳成像位置对应的Z轴坐标(即最佳位Z8)，最终Z轴坐标下的所述摄像头6获取的图片的清晰度高于所述预测Z轴坐标下的所述摄像头6获取的图片的清晰度。
由于在步骤S4中，通过应用发明人发现的校准规律控制所述摄像头6由初始位置直接运动到预测Z轴坐标，被校准的摄像头6已经接近最佳成像位置对应的最终Z轴坐标，因此，接下来只需要对被校准的摄像头6的所述镜头60相对于所述感光芯片61的Z轴坐标进行微调，即可快速达到最终Z轴坐标。因此，每一所述运动操作(即微调操作)对应的Z轴移动距离小于由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标的Z轴移动距离。
请参阅图6，进一步地，所述步骤S1包括：
S10、获取样本摄像头在较佳成像位置区间内获取的多个较佳图片的多个样本像素区域的间距及多个样本Z轴坐标，所述样本摄像头与待校准的所述摄像头6的型号相同。
所述较佳成像位置区间包括较佳成像位置及多个所述周边位置。所述处理器3通过控制第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2进行多次运动，通过对上一次运动到达的运动位置处拍摄的图片的清晰度的分析来控制下一次的运动参数，最终可以控制所述样本摄像头的所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个运动至较佳成像位置。其中，所述较佳成像位置处对应的所述较佳图片的清晰度高于所述样本摄像头在至少一个其他位置获取的图片的清晰度，例如，所述较佳成像位置可以是最佳成像位置。
进一步地，所述处理器3以所述较佳成像位置为起始点，控制第一夹持模组1和/或所述第二夹持模组2进行运动，以控制所述样本摄像头的所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个沿所述Z轴的正方向和反方向分别间隔一定的距离(如10微米)进行多次运动，以运动至所述较佳成像位置周围的多个周边位置。示例性地，多个所述周边位置的数量可以是10。
所述处理器3通过对所述样本摄像头在所述较佳成像位置和多个所述周边位置处获取到的多个所述较佳图片进行处理，从而可以获取多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标。
S11、根据多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标生成所述像素区域的间距与所述Z轴坐标的所述函数关系。
所述处理器3通过对获取到的多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标的分析，可以生成在与所述样本摄像头型号相同的摄像头的所述像素区域的间距与所述Z轴坐标的所述函数关系。通过实验进一步发现，所述像素区域的间距与所述Z轴坐标呈稳定的线性关系。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种摄像头的校准方法，用于校准摄像头，所述摄像头包括镜头和感光芯片，其特征在于，所述校准方法包括：
获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系，每一所述像素区域包括多个子像素，所述Z轴坐标为所述镜头相对于所述感光芯片的Z轴坐标；
获取待校准的摄像头在初始位置获取到的初始图片的多个实时像素区域的间距；
根据多个所述实时像素区域的间距及所述函数关系生成预测Z轴坐标；以及
控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标。
2.根据权利要求1所述的摄像头的校准方法，其特征在于，所述的获取多个像素区域的间距与Z轴坐标的函数关系的步骤，包括：
获取样本摄像头在较佳成像位置区间内获取的多个较佳图片的多个样本像素区域的间距及多个样本Z轴坐标，所述样本摄像头与待校准的所述摄像头的型号相同，所述较佳图片的清晰度高于所述样本摄像头在至少一个其他位置获取的图片的清晰度；以及
根据多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标生成所述像素区域的间距与所述Z轴坐标的所述函数关系。
3.根据权利要求2所述的摄像头的校准方法，其特征在于，所述的获取样本摄像头在较佳成像位置区间内获取到的多个较佳图片的多个样本像素区域的间距及多个样本Z轴坐标的步骤，包括：
控制所述样本摄像头运动至较佳成像位置和位于所述较佳成像位置周围的多个周边位置，所述较佳成像位置区间包括所述较佳成像位置及多个所述周边位置；以及
获取所述样本摄像头在所述较佳成像位置和多个所述周边位置处获取到的多个所述较佳图片的多个所述样本像素区域的间距及多个所述样本Z轴坐标。
4.根据权利要求3所述的摄像头的校准方法，其特征在于，所述的控制所述样本摄像头运动至较佳成像位置和位于所述较佳成像位置周围的多个周边位置的步骤，包括：
控制所述样本摄像头运动至所述较佳成像位置；以及
控制所述样本摄像头以所述较佳成像位置为起始点沿所述Z轴的正方向和反方向分别运动至所述较佳成像位置周围的多个所述周边位置。
5.根据权利要求1所述的摄像头的校准方法，其特征在于，在所述的控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个运动至所述预测Z轴坐标的步骤之后，还包括：
控制所述镜头和所述感光芯片中的一个相对所述镜头和所述感光芯片中的另一个，通过至少一次运动操作以运动至最终Z轴坐标。
6.根据权利要求5所述的摄像头的校准方法，其特征在于，最终Z轴坐标下的所述摄像头获取的图片的清晰度高于所述预测Z轴坐标下的所述摄像头获取的图片的清晰度。
7.根据权利要求5所述的摄像头的校准方法，其特征在于，每一所述运动操作对应的Z轴移动距离小于由所述初始位置运动至所述预测Z轴坐标的Z轴移动距离。
8.根据权利要求2所述的摄像头的校准方法，其特征在于，所述初始图片的多个所述实时像素区域的数量不少于5，每一所述较佳图片的所述样本像素区域的数量不少于5。
9.根据权利要求1所述的摄像头的校准方法，其特征在于，所述函数关系为线性函数关系。
10.一种摄像头的校准装置，用于校准摄像头，其特征在于，包括：
第一夹持模组，用于夹持所述摄像头的镜头；
第二夹持模组，用于夹持所述摄像头的感光芯片；
存储器，用于存储程序指令；以及
处理器，电性连接于所述存储器、所述感光芯片，以及所述第一夹持模组和所述第二夹持模组中的至少一个，所述处理器用于执行所述程序指令以实现如权利要求1-9任一项所述的校准方法。
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