CN116224608A - 摄像头测试环境辅助校准装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像头校准领域，公开一种摄像头测试环境辅助校准装置与方法，包括：靶标发生光路模块和分光转折光路模块；靶标发生光路模块产生激光束并将激光束整形成靶标形状，分光转折光路模块设置于整形后的激光束的传播光路上；分光转折光路模块将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境中形成第一靶标投影，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头上形成第二靶标投影。调整测试环境或摄像头的位置使得第一靶标投影的中心位于测试环境中心、第二靶标投影的中心位于摄像头中心，完成对中校准。本发明可以不借助标准产品和线激光实现摄像头测试环境的对中校准、校准精度高。

Description

摄像头测试环境辅助校准装置与方法

技术领域

本发明涉及摄像头校准领域，尤其是指一种摄像头测试环境辅助校准装置与方法。

背景技术

在摄像头的测试或者对中工艺中，需要将摄像头传感器与测试环境进行对准。具体地，在摄像头的测试工艺中，特别是在光心测试和摄像头姿态测试中，如果存在位置误差会导致测试项目不准确的情况；在摄像头的对中组装工艺中，如果测试环境不进行校准，会导致组装后的摄像头光心和光轴发生偏移的情况。

现有技术中针对摄像头测试环境的校准，多使用标准品或者线激光进行测试环境校准。但是，依赖标准品的方法无法直接对测试环境进行校准；并且，线激光存在使用不方便、校准精度差等问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种摄像头测试环境辅助校准装置与方法，可以不借助标准产品和线激光实现摄像头测试环境的对中校准、校准精度高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像头测试环境辅助校准装置，包括：

靶标发生光路模块和分光转折光路模块；

所述靶标发生光路模块产生激光束并将激光束整形成靶标形状，所述分光转折光路模块设置于整形后的激光束的传播光路上；

所述分光转折光路模块将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境中形成第一靶标投影，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头上形成第二靶标投影。

在本发明的一个实施例中，所述靶标发生光路模块包括靶标分划板，激光束经过所述靶标分划板后投入所述分光转折光路模块，所述靶标分划板用于将激光束整形成靶标形状。

在本发明的一个实施例中，所述靶标分划板为十字丝形状的分划板。

在本发明的一个实施例中，所述靶标发生光路模块还包括激光光源和准直透镜，

所述激光光源发射激光束，所述准直透镜对激光束进行准直整形，所述激光光源发射的激光束经过所述准直透镜后经过所述靶标分划板。

在本发明的一个实施例中，所述激光光源的发射中心、准直透镜的中心和所述靶标分划板的中心位于一条光路上。

在本发明的一个实施例中，所述分光转折光路模块包括分光棱镜和反射镜，所述分光棱镜和反射镜依次设置在整形后的激光束的传播光路上，整形后的激光束进入所述分光棱镜被分成所述测试环境的校准光束和摄像头的校准光束；

进入所述分光棱镜的一部分激光被所述分光棱镜反射，形成与入射激光的光路垂直的所述测试环境的校准光束；

进入所述分光棱镜的另一部分激光沿原方向传播到达所述反射镜，被所述反射镜反射后再次投入所述分光棱镜，被所述分光棱镜反射成与所述测试环境的校准光束同轴且传播方向相反的所述摄像头的校准光束。

在本发明的一个实施例中，所述分光转折光路模块还包括缩斑透镜，所述缩斑透镜位于所述测试环境的校准光束的传播光路上，所述缩斑透镜将所述测试环境的校准光束的光斑缩小后投射到测试环境中。

在本发明的一个实施例中，所述分光转折光路模块还包括会聚透镜和滤光片，所述会聚透镜和滤光片依次设置在所述摄像头的校准光束的传播光路上；

所述摄像头的校准光束经过所述会聚透镜聚焦后经过所述滤光片，所述滤光片过滤杂散光后将所述摄像头的校准光束投射到摄像头上。

本发明还提供了一种摄像头测试环境辅助校准方法，包括：

产生激光束并将激光束整形成靶标形状，将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境中形成第一靶标投影，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头上形成第二靶标投影；

调整测试环境或摄像头的位置，使得所述第一靶标投影的中心位于所述测试环境中心、所述第二靶标投影的中心位于所述摄像头中心，完成对摄像头测试环境的对中校准。

在本发明的一个实施例中，在摄像头的中心设置传感器和视觉相机，在测试环境的中心设置辅助识别靶点；所述测试环境的校准光束在所述传感器上形成所述第二靶标投影，所述视觉相机实时识别所述辅助识别靶点和所述第一靶标投影的空间位置；

实时获取所述第二靶标投影的空间位置，结合所述辅助识别靶点和所述第一靶标投影的空间位置，判断所述判断摄像头的中心和测试环境的中心是否在一条直线上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明通过靶标发生光路模块和分光转折光路模块产生沿相反方向传播的、成像形状相同的两路同轴光束，分别将两路光束投射到摄像头和测试环境中成像，根据所成投影的形状位置对摄像头的测试环境进行辅助校准，保证测试环境的中心和摄像头的中心对齐，无需借助标准产品和线激光，使用方便、校准精度高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构和光路示意图，

图2是本发明实施例中使用的十字丝形状的靶标分划板的示意图，

图3是本发明实施例中摄像头的校准光束在摄像头上形成的第二靶标投影的示意图，

图4是本发明实施例中测试环境的校准光束在测试环境中形成的第一靶标投影的示意图。

说明书附图标记说明：1、靶标发生光路模块；2、分光转折光路模块；101、激光光源；102、准直透镜；103、靶标分划板；201、分光棱镜；202、反射镜；203、会聚透镜；204、滤光片；205、缩斑透镜；3、摄像头；4、测试环境。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第二”、“第一”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。此外，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实施例一

参照图1所示，本发明公开了一种摄像头测试环境辅助校准装置，包括靶标发生光路模块1和分光转折光路模块2；所述靶标发生光路模块1产生激光束并将激光束整形成特定形状的靶标形状，所述分光转折光路模块2设置于整形后的激光束的传播光路上；所述分光转折光路模块2将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，图1中的带箭头的实线表示一路光束，这一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境4中形成第一靶标投影，图1中的带箭头的虚线表示另一路光束，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头3上形成第二靶标投影。

使用摄像头测试环境辅助校准装置对测试环境4进行对中校准时，调整测试环境4或摄像头3的位置，使得所述第一靶标投影位于所述测试环境4中心、所述第二靶标投影位于所述摄像头3中心，完成摄像头测试环境的对中校准。

本实施例中，所述靶标发生光路模块1包括靶标分划板103，激光束经过所述靶标分划板103后投入所述分光转折光路模块2，所述靶标分划板103用于将激光束整形成特定形状的靶标形状。

本实施例中，所述靶标分划板103为如图2所示的十字丝形状的分划板。十字丝形状的分划板可以将激光束整形成十字形状的靶标形状，相对应地，第一靶标投影和第二靶标投影也为十字形状，方便确定投影的位置。

本实施例中，所述靶标发生光路模块1还包括激光光源101和准直透镜102，所述激光光源101发射激光束，所述准直透镜102对激光束进行准直整形，所述激光光源101发射的激光束经过所述准直透镜102后经过所述靶标分划板103。所述激光光源101的发射中心、准直透镜102的中心和所述靶标分划板103的中心位于一条光路上。

本实施例中，所述分光转折光路模块2包括分光棱镜201和反射镜202，所述分光棱镜201和反射镜202依次设置在整形后的激光束的传播光路上，整形后的激光束进入所述分光棱镜201被分成所述测试环境的校准光束和摄像头的校准光束。进入所述分光棱镜201的一部分激光被所述分光棱镜201反射，形成与入射激光的光路垂直的所述测试环境的校准光束；进入所述分光棱镜201的另一部分激光沿原方向传播到达所述反射镜202，被所述反射镜202反射后再次投入所述分光棱镜201，被所述分光棱镜201反射成与所述测试环境的校准光束同轴且传播方向相反的所述摄像头的校准光束。

本实施例中，所述分光转折光路模块2还包括缩斑透镜205，所述缩斑透镜205位于所述测试环境的校准光束的传播光路上，所述缩斑透镜205将所述测试环境的校准光束的光斑缩小后投射到测试环境4中，确保发射光束的光斑大小和靶标形状符合要求。

本实施例中，所述分光转折光路模块2还包括会聚透镜203和滤光片204，所述会聚透镜203和滤光片204依次设置在所述摄像头的校准光束的传播光路上；所述摄像头的校准光束经过所述会聚透镜203聚焦后经过所述滤光片204，所述滤光片204过滤杂散光后将所述摄像头的校准光束投射到摄像头3上。

本实施例中，在摄像头3的中心设置传感器，所述测试环境的校准光束在所述传感器上形成所述第二靶标投影，在测试环境4的中心设置辅助识别靶点。所述传感器实时获取所述第一靶标投影的空间位置、所述第二靶标投影的空间位置和所述辅助识别靶点的空间位置，判断所述判断摄像头3的中心和测试环境4的中心是否在一条直线上。

实施例二

本发明还公开了一种摄像头测试环境辅助校准方法，包括：

产生激光束并将激光束整形成特定形状的靶标形状，将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，图1中的带箭头的实线表示一路光束，这一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境4中形成第一靶标投影，使用如图2所示的十字丝形状的分划板时，在测试环境4中形成的第一靶标投影为如图4所示的十字丝投影；图1中的带箭头的虚线表示另一路光束，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头3上形成第二靶标投影，使用如图2所示的十字丝形状的分划板时，在摄像头3上形成的第二靶标投影为如图3所示的十字丝投影。

调整测试环境4或摄像头3的位置，使得所述第一靶标投影的中心位于所述测试环境4中心、所述第二靶标投影的中心位于所述摄像头3中心，即图3所示的十字丝成像位于摄像头3的中心，图4所示的十字丝投影位于测试环境4中心，完成摄像头测试环境的对中校准。

本实施例中在调整测试环境4或摄像头3的位置时，在摄像头3的中心设置传感器和视觉相机，在测试环境4的中心设置辅助识别靶点；所述测试环境的校准光束在所述传感器上形成所述第二靶标投影，所述视觉相机实时识别所述辅助识别靶点和所述第一靶标投影的空间位置。第二靶标投影的空间位置可以通过软件实时读取摄像头成像位置进行定位，根据获取的所述第一靶标投影的空间位置、所述第二靶标投影的空间位置和所述辅助识别靶点的空间位置，通过第二靶标投影的空间位置和辅助识别靶点的空间位置计算两者间的相对位置，通过第一靶标投影的空间位置和第二靶标投影的空间位置计算两者间的相对位置，当第一靶标投影的空间位置、第二靶标投影的空间位置和辅助识别靶点的空间位置在沿光路传播方向上的相对位置距离为0时，判断此时的摄像头3的中心和测试环境4的中心在一条直线上。通过传感器进行对中校准，可以达到更高的测试环境4对准精度。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过靶标发生光路模块和分光转折光路模块产生沿相反方向传播的、成像形状相同的两路同轴光束，分别将两路光束投射到摄像头和测试环境中成像，根据所成投影的形状位置对摄像头的测试环境进行辅助校准，保证测试环境的中心和摄像头的中心对齐，无需借助标准产品和线激光，使用方便、校准精度高。

2、通过直接使用待测摄像头上的传感器进行测试环境的辅助校准，同样无需借助标准产品，进一步提高了对中校准的效率和精确度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：包括靶标发生光路模块和分光转折光路模块；

所述靶标发生光路模块产生激光束并将激光束整形成靶标形状，所述分光转折光路模块设置于整形后的激光束的传播光路上；

所述分光转折光路模块将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境中形成第一靶标投影，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头上形成第二靶标投影。

2.根据权利要求1所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述靶标发生光路模块包括靶标分划板，激光束经过所述靶标分划板后投入所述分光转折光路模块，所述靶标分划板用于将激光束整形成靶标形状。

3.根据权利要求2所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述靶标分划板为十字丝形状的分划板。

4.根据权利要求2所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述靶标发生光路模块还包括激光光源和准直透镜，

所述激光光源发射激光束，所述准直透镜对激光束进行准直整形，所述激光光源发射的激光束经过所述准直透镜后经过所述靶标分划板。

5.根据权利要求4所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述激光光源的发射中心、准直透镜的中心和所述靶标分划板的中心位于一条光路上。

6.根据权利要求1所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述分光转折光路模块包括分光棱镜和反射镜，所述分光棱镜和反射镜依次设置在整形后的激光束的传播光路上，整形后的激光束进入所述分光棱镜被分成所述测试环境的校准光束和摄像头的校准光束；

进入所述分光棱镜的一部分激光被所述分光棱镜反射，形成与入射激光的光路垂直的所述测试环境的校准光束；

进入所述分光棱镜的另一部分激光沿原方向传播到达所述反射镜，被所述反射镜反射后再次投入所述分光棱镜，被所述分光棱镜反射成与所述测试环境的校准光束同轴且传播方向相反的所述摄像头的校准光束。

7.根据权利要求1所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述分光转折光路模块还包括缩斑透镜，所述缩斑透镜位于所述测试环境的校准光束的传播光路上，所述缩斑透镜将所述测试环境的校准光束的光斑缩小后投射到测试环境中。

8.根据权利要求1-7任一项所述的摄像头测试环境辅助校准装置，其特征在于：所述分光转折光路模块还包括会聚透镜和滤光片，所述会聚透镜和滤光片依次设置在所述摄像头的校准光束的传播光路上；

所述摄像头的校准光束经过所述会聚透镜聚焦后经过所述滤光片，所述滤光片过滤杂散光后将所述摄像头的校准光束投射到摄像头上。

9.一种摄像头测试环境辅助校准方法，其特征在于，包括：

产生激光束并将激光束整形成靶标形状，将整形后的激光束分成沿相反方向传播的两路同轴光束，一路光束作为测试环境的校准光束投射到测试环境中形成第一靶标投影，另一路光束作为摄像头的校准光束投射到摄像头上形成第二靶标投影；

调整测试环境或摄像头的位置，使得所述第一靶标投影的中心位于所述测试环境中心、所述第二靶标投影的中心位于所述摄像头中心，完成对摄像头测试环境的对中校准。

10.根据权利要求9所述的摄像头测试环境辅助校准方法，其特征在于：

在摄像头的中心设置传感器和视觉相机，在测试环境的中心设置辅助识别靶点；所述测试环境的校准光束在所述传感器上形成所述第二靶标投影，所述视觉相机实时识别所述辅助识别靶点和所述第一靶标投影的空间位置；

实时获取所述第二靶标投影的空间位置，结合所述辅助识别靶点和所述第一靶标投影的空间位置，判断所述判断摄像头的中心和测试环境的中心是否在一条直线上。

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