CN116342711A - 一种xr虚拟成像位置标定模块、装配方法及标定方法 - Google Patents

Abstract

一种XR虚拟成像位置标定模块，包括依次设置的中继镜、壳体、测试相机标定图卡和背光源；壳体沿竖直方向贯通设置,中继镜水平安装在壳体上，且中继镜的水平上表面与壳体的水平上表面平行设置，中继镜用于模拟不同距离的图卡；测试相机标定图卡设置在壳体的水平下表面上，背光源水平设置在测试相机标定图卡背离壳体一侧；中继镜的水平面与测试相机标定图卡平行且中心沿同轴线设置。由于采用中继镜和高精度的加工标定方法，可以模拟和XR一样几米远的虚拟图卡成像效果，实现在狭小的安装空间内、在测试相机远焦距离不变的情况下，对几米远的虚拟图卡位置进行相机的中心偏移、旋转、垂直度的标定，提高标定的位置精度。

Description

一种XR虚拟成像位置标定模块、装配方法及标定方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种XR虚拟成像位置标定模块、装配方法及标定方法。

背景技术

XR，即扩展现实，是虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)等沉浸式技术的总称。扩展现实技术的进步已经改变了我们的工作、生活和娱乐方式，从游戏到虚拟生产再到产品设计，XR使人们能够在计算机生成的环境中进行前所未有的创造、协作和探索，未来人类的交互方式将由2D交互向更具效率的3D交互转变。目前，随着“元宇宙”的火热，作为“元宇宙”发展的必经之路和第一入口，XR头显市场在2021年迎来爆发式增长。在VR的产业链中，显示屏是其核心瓶颈，成本约占比最大达34％，AR占比更多达43％，由此可见，显示屏是XR中最核心的需求。随着元宇宙的发展，显示屏幕的需求将会继手机后，在XR应用中呈爆发式增长。因此，对于XR屏幕近眼显示质量测试的需求也日益增长。

相较于手机屏幕检测，XR屏幕近眼显示检测最大的区别就是XR是近眼虚拟成像，出瞳距很近，一般在10-30mm左右，因此近眼显示测试距离也需模拟人眼出瞳距的位置测试；而相机的位置包括中心偏移、旋转、垂直度等因素，对测试指标起着关键影响，特别是在这样狭小的空间，对测试相机的垂直度、中心偏移、旋转位置的标定必定非常复杂。目前在XR产线初期，无法提供金机为测试相机进行标定和架设，因此只能采用机械标定方法进行测试相机的标定。

针对上述方案，机械标定方法相对来说精度较低，且无法标定相机光轴中心和垂直度，导致测试数据不准确；如采用实际位置图卡标定，由于测试相机对焦XR虚拟成像焦距较远，图卡距离远，使得整个设计尺寸很大，安装空间不足。

发明内容

本发明提供一种XR虚拟成像位置标定模块、装配方法及标定方法，用于在狭小的安装空间内，且在测试相机远焦距离不变的情况下，对相机的中心偏移、旋转、垂直度的标定。

根据第一方面，一种实施例中提供一种XR虚拟成像位置标定模块。

一种XR虚拟成像位置标定模块,包括依次设置的中继镜、壳体、测试相机标定图卡和背光源；

壳体沿竖直方向贯通设置，中继镜水平安装在壳体上，且中继镜的水平上表面与壳体的水平上表面平行设置，中继镜用于模拟不同距离的图卡；

测试相机标定图卡设置在壳体的水平下表面上，背光源水平设置在测试相机标定图卡背离壳体一侧；中继镜的水平面与测试相机标定图卡平行且中心沿同轴线设置。

在另一种实施例中，还包括AA相机标定图卡和面光源，AA相机标定图卡环绕中继镜周侧设置，面光源设置在壳体上表面，并用于为AA相机标定图卡提供光源；AA相机标定图卡上表面与壳体的水平上表面互相平行设置且中心沿同轴线设置。

在另一种实施例中，测试相机标定图卡和AA相机标定图卡采用光刻打印制备。

根据第二方面，一种实施例中提供一种XR虚拟成像位置标定模块的装配方法。

一种XR虚拟成像位置标定模块的装配方法，包括上述的XR虚拟成像位置标定模块，包括下列步骤：

壳体准备：所述壳体的上表面和下表面呈水平，且所述壳体的贯通开口沿竖直方向设置；

安装测试相机标定图卡和背光源：依次控制所述测试相机标定图卡和背光源水平安装在所述壳体下表面；

校准测试相机标定图卡：测量所述测试相机标定图卡相对于所述壳体的平行度、位置中心偏移和旋转，并基于测量数据调整所述测试相机标定图卡的位置，使其与所述壳体趋于一致；

安装中继镜：控制所述中继镜水平安装在所述壳体的上表面一侧；

校准中继镜：测量所述中继镜与所述测试相机标定图卡的平行度和中心偏移，并基于测量数据调整所述中继镜的位置，使其与所述测试相机标定图卡趋于一致；

安装面光源和AA相机标定图卡：将所述面光源水平安装在所述壳体的上表面，并将所述AA相机标定图卡水平安装在所述面光源上方；

校准AA相机标定图卡：测量所述AA相机标定图卡相对于所述壳体的平行度、位置中心偏移和旋转，并基于测量数据调整所述AA相机标定图卡的位置，使其与所述壳体趋于一致。

在另一种实施例中，壳体、测试相机标定图卡和AA相机标定图卡在装配前均需进行复测，使得所述壳体的各水平基面的平面度加工精度为±0.01-±0.1mm，所述测试相机标定图卡和AA相机标定图卡的平面度为±0.01-±0.1mm。

在另一种实施例中，面光源和背光源均可拆卸安装在壳体上，AA相机标定图卡和所述测试相机标定图卡通过先点胶、再固化的方式实现连接。

根据第三方面，一种实施例中提供一种基于XR虚拟成像的位置标定方法。

一种基于XR虚拟成像的位置标定方法，包括下列步骤：

将XR虚拟成像位置标定模块部署在待测相机的位置下方；

控制待测相机拍摄标定图卡，得到标定图像，其中，标定图卡的类型与待测相机的类型相对应；

通过预设算法对标定图像进行解析，得到待测相机的第一位置参数；

基于第一位置参数调整待测相机的位置，实现对待测相机的位置标定。

在另一种实施例中，基于第一位置参数调整待测相机的位置，实现对待测相机的位置标定的步骤之后，包括：

采集待测相机在当前位置的第二位置参数，以及在XR虚拟成像位置标定模块翻转预设角度后的第三位置参数，其中，XR虚拟成像位置标定模块整体沿中心轴对称设置；

判断第二位置参数和第三位置参数之间的差异度是否小于预设值；

若第二位置参数和第三位置参数之间的差异度小于预设值，则判定待测相机标定合格。

在另一种实施例中，XR虚拟成像位置标定模块在待测品理论安装位置与测试设备滑动连接，且XR虚拟成像位置标定模块能够滑动至AA相机与测试相机下方，XR虚拟成像位置标定模块的滑动方向和AA相机与测试相机的所在直线平行。

在另一种实施例中，所述通过预设算法对所述标定图像进行解析，得到所述待测相机的第一位置参数的步骤，包括：

以所述XR虚拟成像位置标定模块为基准，确定所述XR虚拟成像位置标定模块的位置；

基于所述预设算法根据所述XR虚拟成像位置标定模块在所述标定图像上的位置进行计算，得到所述待测相机的第一位置参数，所述第一位置参数表征所述待测相机相对于所述XR虚拟成像位置标定模块的偏移数据，其中，所述偏移数据包括中心偏移、旋转和垂直度。

据上述XR虚拟成像位置标定模块及标定方法，一方面，由于采用中继镜加入模块，能够模拟不同距离的图卡，实现不同焦距相机的位置标定，而且尺寸很小，便于安装到设备XR实际的测试位置上，无需扩大标定距离，大大减小了设备空间和标定难度；同时，根据不同的虚像距，设计不同的中继镜距离及FOV视野，即可实现各种XR产品的测试设备的标定工具，通用性好。另一方面，测试相机拍照虚拟图卡，通过算法可快速计算出测试相机的光轴垂直度，中心偏移，旋转。通过电动调节装置，可以自动完成测试相机的垂直度、中心偏移和旋转的标定，标定方式直接，没有中转件与过程换算，效率得到了大大的提高；且以本模块为基准，能够同时标定测试设备上其他相机的光轴垂直度，中心，旋转的精度，进而提高了整个XR测试设备精度和一致性。

附图说明

图1为XR虚拟成像位置标定模块的整体结构爆炸图；

图2为XR虚拟成像位置标定模块在测试设备上的安装位置示意图；

图3为XR虚拟成像位置标定模块的装配流程图；

图4为XR虚拟成像位置标定模块用于XR虚拟成像位置标定的标定方法流程图。

附图标记：0、XR虚拟成像位置标定模块；1、壳体；2、AA相机标定图卡；3、测试相机标定图卡；4、中继镜；5、面光源；6、背光源；7、AA相机；8、测试相机；9、导轨。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

随着“元宇宙”的火热，作为“元宇宙”发展的必经之路和第一入口，XR头显市场在2021年迎来爆发式增长。在VR的产业链中，显示屏是其核心瓶颈，成本约占比最大达34％。AR占比更多达43％。由此可见，显示屏是XR中最核心的需求。随着元宇宙的发展，显示屏幕的需求将会继手机后，在XR应用中呈爆发式增长。因此XR屏幕近眼显示质量测试的需求也日益增长。

随着XR技术的发展，对于XR屏幕近眼显示质量测试的需求也日益增长。XR屏幕近眼显示相较于手机屏幕检测，最大的区别在于XR是近眼虚拟成像，出瞳距很近，一般在10-30mm左右，因此近眼显示测试距离也需模拟人眼出瞳距的位置测试。而相机的位置包括中心偏移、旋转、垂直度等影响因素，相机的位置是否准确对XR屏幕的测试指标起着关键影响，特别是在这样狭小的空间，对测试相机8的垂直度、中心偏移、旋转位置的标定必定非常复杂。

在传统条件下，相机位置的标定能够采用金机(金机，在手机行业中，指一台各项指标和参数都达到最佳的机器。如手机中的金机，就是一个用来检测系统误差的一部性能比较稳定的测试机。一般地说，金机是故意地将各项参数调到固定的最佳值；用于生产线时，它可以用来检验测试设备的偏差有没有增大。)进行检测，而在XR产线初期，无法提供金机为测试相机8进行标定和架设，因此只能采用机械标定方法进行测试相机8的标定；若采用机械标定方法，则相对来说精度较低，且机械标定方法无法标定相机光轴中心和垂直度，导致测试数据不准确；如采用实际位置图卡标定，由于测试相机8对焦XR虚拟成像焦距较远，图卡距离远，使得整个设计尺寸很大，安装空间不足。

本申请所述的AA相机7全称为Active Alignment相机，在测试设备中用于拍照各个来料的位置，计算来料的中心偏移及旋转，随后反馈到来料位置调节装置对来料进行纠正中心偏移及旋转。因此AA相机7位置的准确性对于测试结果来说也很重要。本申请所述的测试相机8即用于XR近眼显示测试的相机，包括但不限于工业相机、XR成像色度仪、成像亮度仪、Conoscope(锥光仪)等。

在本申请中，设计了一种XR虚拟成像位置标定模块0及其装配方法，以及基于此XR虚拟成像位置标定模块0的一种XR虚拟成像的位置标定方法，此XR虚拟成像位置标定模块0可以模拟和XR一样几米远的虚拟图卡成像效果，装配完成后安装在测试设备上，能够实现在狭小的安装空间内、在测试相机8远焦距离不变的情况下，对几米远的虚拟图卡位置进行相机的中心偏移、旋转、垂直度的标定；同时，通过新的设计方法和加工装配，再加上高精度测量标定技术可实现比XR金机更高的位置精度，从而替代XR金机进行测试设备相机位置标定。

根据第一方面，一种实施例中提供一种XR虚拟成像位置标定模块0。

请参照图1，一种XR虚拟成像位置标定模块0,包括自上而下依次设置的中继镜4、壳体1、测试相机标定图卡3和背光源6。壳体1沿竖直方向贯通设置,壳体1的上表面和下表面水平设置，且壳体1沿竖直方向贯通设置。测试相机标定图卡3的上下表面均水平设置，并水平连接在壳体1的水平下表面上，测试相机标定图卡3封闭壳体1下表面的开口，背光源6水平设置在测试相机标定图卡3背离壳体1一侧。中继镜4包括镜头和基座，基座安装在壳体1上与壳体1固定，基座可以安装在壳体1的上端面，也可以安装在壳体1内腔中；基座贯通设置并用于安装镜头，镜头安装在基座上方，且镜头和基座的上下端面均弧形平行且水平设置。标定模块整体用于安装在XR测试设备上对测试相机8进行标定。

在另一种实施例中，为了提高XR测试设备定位来料位置的准确性，XR虚拟成像位置标定模块0还能够加入AA相机标定图卡2和面光源5，用于对AA相机7进行标定；其中AA相机7在测试设备中用于拍照各个来料的位置，计算来料的中心偏移及旋转，随后反馈到来料位置调节装置对来料进行纠正中心偏移及旋转。AA相机标定图卡2环绕中继镜4周侧设置，AA相机标定图卡2开设有圆孔，用于沿中继镜4上方套设在中继镜4周侧并固定；面光源5安装在壳体1上表面，并用于为AA相机标定图卡2提供光源。面光源5采用两条条形光源，且两条条形光源相互平行并关于中继镜4对称设置。应用同一XR虚拟成像位置标定模块0依次对AA相机7和测试相机8进行标定，能够提高AA相机7和测试相机8的一致性；使得来料经过AA相机7调整后位置更加准确，从而使的测试结果更加准确。

AA相机标定图卡2安装于XR虚拟成像位置标定模块0的上方位置，能够预先进行AA相机7的标定，AA相机标定图卡2开设圆孔，透过中继镜4和贯通的壳体1实现对壳体1下方的测试相机标定图卡3拍照，进而实现AA相机7和测试相机8的依次标定。

在上述技术方案中，中继镜4的水平面、AA相机标定图卡2整体平面和测试相机8图卡整体平面均互相平行设置且三者中心沿同轴线设置。XR虚拟成像位置标定模块0作为AA相机7和测试相机8的标定模块，即AA相机7和测试相机8均需要通过XR虚拟成像位置标定模块0校正自身的位置，因此，XR虚拟成像位置标定模块0需要非常高的精度，其中，中继镜4、AA相机标定图卡2和测试相机8图卡三者为XR虚拟成像位置标定模块0的主要部件，需要高度的一致性才能够保证XR虚拟成像位置标定模块0整体的精度。

在对摄像头模组调焦与检测时，理想的方案是在摄像头模组的标称焦距内进行，其远焦距离往往达到数米，但在这个距离上测试，测试区域需要很大，显然是不现实的。所以，本申请实施例中采用中继镜4，当物距小于焦距时，待测物品透过中继镜4，能够变成一个变远变大的虚像，借此达到缩小空间和待测物品体积的目的。因此，根据XR的不同需求，包括AR、VR、MR等样品测试机，根据不同的虚像距要求，采用不同型号的中继镜4模拟不同的距离和FOV(视野)，从而适用不同XR产品的测试设备的标定工具，通用性好。

在本申请实施例中，中继镜4能够模拟不同距离的图卡，实现不同焦距相机的位置标定，打破设备安装范围的局限性，进而实现在狭小的安装空间内、且测试相机8远焦距离不变的情况下，对远距离的虚拟图卡位置进行相机的中心偏移、旋转、垂直度的标定。背光源6为测试相机标定图卡3提供光照，用于标定测试相机8的位置，提高测试相机8位置标定的精确性；同时通过面光源5为AA相机标定图卡2提供光源，用于标定测试相机8的位置，提高AA相机7位置标定的精确性，使得AA相机7与测试相机8高度相关。

根据第二方面，一种实施例中提供一种XR虚拟成像位置标定模块的装配方法，包括上述XR虚拟成像位置标定模块0，参照图3，步骤如下：

S1：壳体1准备；

在准备装配时，壳体1的各水平基面平整且互相平行，壳体1的各水平基面的平面度加工精度要求±0.01-±0.1mm；壳体1的上表面和下表面呈水平，且壳体1的贯通开口沿竖直方向设置；

在装配前需要对壳体1进行复检：结合CMM三坐标测量机和OMM(光学三坐标测量仪)进行壳体1的平面度复测、修整，直至壳体1的平面度达到预定标准；

壳体1的加工精度要求主要是因为壳体1上表面需要为中继镜4下方基座的安装做支撑或比较，壳体1下表面需要与测试相机标定图卡3连接，以保证壳体1上表面与下表面与其他部件的平行度，进而提高模块整体的装配精度。

S2：安装测试相机标定图卡3和背光源6：依次控制测试相机标定图卡3和背光源6水平安装在壳体1下表面；

制备测试相机标定图卡3优选采用光刻打印制备，其他可以实现下述测试相机标定图卡3的制造精度的现有设备方法在此不做一一列举，打印精度在±0.01-±0.1mm，从而实现测试相机标定图卡3的平面平整，且平面度要求在±0.01-±0.1mm；

在装配前需要对测试相机标定图卡3进行复测，采用CMM三坐标测量机对测试相机标定图卡3的平面度进行复测、修整，直至测试相机标定图卡3的平面度达到预定标准，再将测试合格的测试相机标定图卡3水平安装在壳体1下表面，最后将背光源6安装到测试相机标定图卡3下方。

S3：校准测试相机标定图卡3：测量测试相机标定图卡3相对于壳体1的平行度、位置中心偏移和旋转，并基于测量数据调整测试相机标定图卡3的位置，使其与壳体1趋于一致；

在标定前需要打开背光源6，再通过ACM自准直仪测量测试相机标定图卡3的平行度，通过OMM测量测试相机标定图卡3的位置中心偏移和旋转数据；

根据测试数据通过微调装置调整测试相机标定图卡3的位置，直至测试相机标定图卡3与壳体1之间的平行度达到0.01-0.1°、中心偏移达到±0.01-±0.1mm、相对旋转角度<0.05°；在安装测试相机标定图卡3时保证测试相机标定图卡3与壳体1之间的安装精度，从而保证整个XR虚拟成像位置标定模块的装配精度；

S4：安装中继镜4：控制中继镜4水平安装在壳体1的上表面一侧；

本申请由于测试设备的体积局限性，根据模块的安装空间采用小型中继镜4，制备的镜片的下表面与中继镜4的基座上表面平行度要求在±0.01-±0.1mm，在装配前，采用CMM测量仪复测并修整，直至中继镜4满足预定要求；

在装配前，采用焦距仪对中继镜4的焦距长度进行复检和修整，使其精度在0.2％-0.05％；同时对中继镜4的畸变率进行复测和修整，使得中继镜4的畸变率<0.2％，从而保证中继镜4安装后不会将自身的畸变带入到测试系统中，影响测试系统整体的测试精确度。

S5：校准中继镜4：测量中继镜4与测试相机标定图卡3的平行度和中心偏移，并基于测量数据调整中继镜4的位置，使其与测试相机标定图卡3趋于一致；

中继镜4安装于壳体1上时，利用ACM自准直仪测试中继镜4与测试相机标定图卡3的平行度，并将两者之间的平行度调整至0.01-0.1°；再采用OMM相机测量中继镜4的中心与测试相机标定图卡3的中心偏移，基于所测量得到的中心偏移数据判断中继镜4与测试相机标定图卡3之间的中心是否发生偏移；如有偏移，则采用微调装置对中继镜4进行微调，直至中继镜4的中心和测试相机8图卡3的中心之间的中心偏移在±0.02-±0.1mm范围内。

S6：安装面光源5和AA相机标定图卡2：移动面光源5并水平安装在壳体1的上表面，移动AA相机标定图卡2并水平安装在面光源5上方；

制备AA相机标定图卡2优选采用光刻打印制备，其他可以实现下述测试相机标定图卡3的制造精度的现有设备方法在此不做一一列举，打印精度在±0.01-±0.1mm，以保证AA相机标定图卡2的平面平整，且平面度要求在±0.01-±0.1mm；

在AA相机标定图卡2装配前，采用CMM三坐标测量机对AA相机标定图卡2的平面度进行复测、修整，直至AA相机标定图卡2的平面度达到预定标准，再将测试合格的AA相机标定图卡2套设并安装在中继镜4上，并将面光源5水平安装在壳体1上表面；

AA相机标定图卡2安装在壳体1上时，采用ACM自准直仪标定AA相机标定图卡2的平行度，并将两者之间的平行度调整至0.01-0.1°；采用OMM测量AA相机标定图卡2的位置中心偏移和旋转，如有偏移和旋转，通过微调装置标定AA相机标定图卡2的中心偏移至±0.01-±0.1mm，相对旋转角度至<0.05°。

S7：校准XR虚拟成像位置标定模块0；

在上述XR虚拟成像位置标定模块的装配中，中继镜4、AA相机标定图卡2、测试相机标定图卡3之间的平行度标定是标定AA相机7和测试相机8的垂直度保障；为了提高模块整体的精度，采用ACM自准直仪标分别由下至上对模块的测试相机标定图卡3、中继镜4、AA相机标定图卡2进行平行度标定，标定精度为0.01-0.1°；

OMM相机是已标定了垂直度，中心、旋转的高精度视觉标定平台。为了提高模块整体的精度，以OMM相机为基准，由下至上将模块的测试相机标定图卡3、中继镜4、AA相机标定图卡2的中心偏移和旋转标定到与OMM相机中心偏移精度满足±0.02-±0.1mm，旋转精度满足±0.01-±0.1°。

上述AA相机标定图卡2和测试相机标定图卡3与中继镜4安装过程采用先点胶，再固化的方式，使得标定位置不会有明显变化，背光源6和面光源5可拆卸的固定在壳体1上，例如采用螺丝或卡扣等方式进行安装固定。

根据第三方面，一种实施例中提供一种XR虚拟成像位置的标定方法。

一种XR虚拟成像位置标定模块0的标定方法，请参照图4，包括下列步骤：

S100：将XR虚拟成像位置标定模块0部署在待测相机的位置下方，即XR测试设备的待测品理论安装位置；在本申请实施例中，待测相机包括AA相机7和测试相机8，或设置在XR测试设备上的其他用于测试XR设备测试的相机均可；

请参照图2，AA相机7与测试相机8均安装在测试设备上，XR虚拟成像位置标定模块在待测品理论安装位置与测试设备滑动连接，且XR虚拟成像位置标定模块能够滑动至AA相机7与测试相机8下方。具体为，测试设备上安装有导轨9，且导轨9安装在AA相机7与测试相机8下方；AA相机7与测试相机8在同一直线上，且导轨9的长度方向与两相机的所在直线平行；XR虚拟成像位置标定模块在待测品理论安装位置通过导轨9与测试设备滑动连接；

S200：控制待测相机拍摄标定图卡，得到标定图像，其中，标定图卡的类型与待测相机的类型相对应；

S300：通过预设算法对标定图像进行解析，得到待测相机的第一位置参数；

以XR虚拟成像位置标定模块0为基准，确定XR虚拟成像位置标定模块0的位置；即移动XR虚拟成像位置标定模块至AA相机7或测试相机8的位置下方，以XR虚拟成像位置标定模块的位置参数为参考零点。

AA相机7或测试相机8拍照对应相机的标定图卡，基于预设算法根据XR虚拟成像位置标定模块0在标定图像上的位置进行计算，得到AA相机7或测试相机8的第一位置参数，第一位置表征所述待测相机相对于XR虚拟成像位置标定模块的偏移数据，其中，偏移数据包括中心偏移、旋转和垂直度。

测试图卡是一种制作在纸板上的标准测试图案，包括各种图块信息，用于待测相机镜头的整体对焦及分辨率，调整镜头，检查镜头中心后焦及各区的几何畸变失真及分辨率；测试图卡有多种类型，根据不同的检测目的选择不同图块图案的测试图卡。

本实施例中的预设算法即测试图卡的检测方法，即：获取用于待测相机的解析力的测试图卡的捕捉图像，或者获取用于待测相机的相位对焦的测试图卡的捕捉图像；根据从捕捉图像中确定出目标区域内连续多组图块及其尺寸信息；将尺寸信息与预设的尺寸阈值区间进行比较，即可判断待测相机相对于测试图卡的偏移信息是否在要求范围内；或，根据从捕捉图像中确定出目标区域内每个图块相对于水平方向的倾斜角度；根据对目标区域内每个图块对应的倾斜角度进行平均，得到待测相机相对于测试图卡的倾斜信息；将倾斜信息与预设的角度阈值区间进行比较，即可判断待测相机相对于测试图卡的偏移是否在要求范围内。由于测试图卡的各种检测方式为现有技术，此处不做过多赘述。

S400：基于所述第一位置参数调整待测相机的位置，实现对待测相机的位置标定；

基于偏移数据和XR虚拟成像位置标定模块0的方位，调整待测相机与XR虚拟成像位置标定模块0趋于一致；

AA相机7或测试相机8的中心偏移、旋转和垂直度相较于XR虚拟成像位置标定模块0有偏差，便通过微调装置调整AA相机7或测试相机8，使得AA相机7或测试相机8的中心偏移、旋转和垂直度与XR虚拟成像位置标定模块0的偏差趋于为零；例如，AA相机7的中心偏移数据为+0.03，即调节AA相机7向偏移的反向调节0.03即可。

S500：调转XR虚拟成像位置标定模块0方位，重复校准待测相机；

参照图1，XR虚拟成像位置标定模块0整体沿中心轴对称设置；

S410：采集待测相机在当前位置的第二位置参数，第二位置参数为AA相机7与测试相机8在调整后相对于XR虚拟成像位置标定模块0的中心偏移、旋转和垂直度数据。

S420：采集XR虚拟成像位置标定模块0翻转预设角度后的第三位置参数；

第三位置参数为将中心偏移、旋转和垂直度调转180°后安装、拍照、计算并调整后的、AA相机7与测试相机8在调整后相对于XR虚拟成像位置标定模块0的中心偏移、旋转和垂直度数据。

S430：判断第二位置参数和第三位置参数之间的差异度是否小于预设值；若第二位置参数和第三位置参数之间的差异度小于预设值，则判定待测相机标定合格，若第二位置参数和第三位置参数之间的差异度不小于预设值，则重新进行待测相机的标定，直至第二位置参数和第三位置参数之间的差异度不小于预设值。

由于AA相机标定图卡2和测试相机标定图卡3尺寸较小，为更高精度的标定两种相机垂直度，XR虚拟成像位置标定模块0是对称体，因此将XR虚拟成像位置标定模块0调转预设角度180°后安装，再重新拍照计算相机中心偏移、旋转、垂直度。如果XR虚拟成像位置标定模块0原位置和调转180°后的XR虚拟成像位置标定模块0，标定的中心偏移、旋转、垂直度数据一致性差异小于预设值，优选预设值设定1％，则AA相机7和测试相机8的垂直度标定合格，反之，则不合格。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种XR虚拟成像位置标定模块(0),其特征在于，包括依次设置的中继镜(4)、壳体(1)、测试相机标定图卡(3)和背光源(6)；

所述壳体(1)沿竖直方向贯通设置，所述中继镜(4)水平安装在所述壳体(1)上，且所述中继镜(4)的水平上表面与所述壳体(1)的水平上表面平行设置，所述中继镜(4)用于模拟不同距离的图卡；

所述测试相机标定图卡(3)设置在所述壳体(1)的水平下表面上，所述背光源(6)水平设置在所述测试相机标定图卡(3)背离所述壳体(1)一侧；所述中继镜(4)的水平面与测试相机标定图卡(3)平行且中心沿同轴线设置。

2.如权利要求1所述的XR虚拟成像位置标定模块(0)，其特征在于，还包括AA相机标定图卡(2)和面光源(5)，所述AA相机标定图卡(2)环绕所述中继镜(4)周侧设置，所述面光源(5)设置在所述壳体(1)上表面，并用于为所述AA相机标定图卡(2)提供光源；所述AA相机标定图卡(2)上表面与所述壳体(1)的水平上表面互相平行设置且中心沿同轴线设置。

3.如权利要求2所述的XR虚拟成像位置标定模块(0)，其特征在于，所述测试相机标定图卡(3)和AA相机标定图卡(2)采用光刻打印制备。

4.一种XR虚拟成像位置标定模块的装配方法，包括如权利要求2或3任一项所述的XR虚拟成像位置标定模块(0)，其特征在于，包括下列步骤：

壳体(1)准备：所述壳体(1)的上表面和下表面呈水平，且所述壳体(1)的贯通开口沿竖直方向设置；

安装测试相机标定图卡(3)和背光源(6)：依次控制所述测试相机标定图卡(3)和背光源(6)水平安装在所述壳体(1)下表面；

校准测试相机标定图卡(3)：测量所述测试相机标定图卡(3)相对于所述壳体(1)的平行度、位置中心偏移和旋转，并基于测量数据调整所述测试相机标定图卡(3)的位置，使其与所述壳体(1)趋于一致；

安装中继镜(4)：控制所述中继镜(4)水平安装在所述壳体(1)的上表面一侧；

校准中继镜(4)：测量所述中继镜(4)与所述测试相机标定图卡(3)的平行度和中心偏移，并基于测量数据调整所述中继镜(4)的位置，使其与所述测试相机标定图卡(3)趋于一致；

安装面光源(5)和AA相机标定图卡(2)：将所述面光源(5)水平安装在所述壳体(1)的上表面，并将所述AA相机标定图卡(2)水平安装在所述面光源(5)上方；

校准AA相机标定图卡(2)：测量所述AA相机标定图卡(2)相对于所述壳体(1)的平行度、位置中心偏移和旋转，并基于测量数据调整所述AA相机标定图卡(2)的位置，使其与所述壳体(1)趋于一致。

5.如权利要求4所述的XR虚拟成像位置标定模块的装配方法，其特征在于，所述壳体(1)、测试相机标定图卡(3)和AA相机标定图卡(2)在装配前均需进行复测，使得所述壳体(1)的各水平基面的平面度加工精度为±0.01-±0.1mm，所述测试相机标定图卡(3)和AA相机标定图卡(2)的平面度为±0.01-±0.1mm。

6.如权利要求4所述的XR虚拟成像位置标定模块的装配方法，其特征在于，所述面光源(5)和背光源(6)均可拆卸安装在所述壳体(1)上，所述AA相机标定图卡(2)和所述测试相机标定图卡(3)通过先点胶、再固化的方式实现连接。

7.一种基于XR虚拟成像的位置标定方法，其特征在于，包括下列步骤：

将XR虚拟成像位置标定模块(0)部署在待测相机的位置下方；

控制所述待测相机拍摄标定图卡，得到标定图像，其中，所述标定图卡的类型与所述待测相机的类型相对应；

通过预设算法对所述标定图像进行解析，得到所述待测相机的第一位置参数；

基于所述第一位置参数调整所述待测相机的位置，实现对所述待测相机的位置标定。

8.如权利要求7所述的基于XR虚拟成像的位置标定方法，其特征在于，

所述基于所述第一位置参数调整所述待测相机的位置，实现对所述待测相机的位置标定的步骤之后，包括：

采集所述待测相机在当前位置的第二位置参数，以及在所述XR虚拟成像位置标定模块(0)翻转预设角度后的第三位置参数，其中，所述XR虚拟成像位置标定模块(0)整体沿中心轴对称设置；

判断所述第二位置参数和所述第三位置参数之间的差异度是否小于预设值；

若所述第二位置参数和所述第三位置参数之间的差异度小于所述预设值，则判定所述待测相机标定合格。

9.如权利要求8所述的基于XR虚拟成像的位置标定方法，其特征在于，XR虚拟成像位置标定模块(0)在待测品理论安装位置与测试设备滑动连接，且XR虚拟成像位置标定模块(0)能够滑动至AA相机(7)与测试相机(8)下方，XR虚拟成像位置标定模块(0)的滑动方向和AA相机(7)与测试相机(8)的所在直线平行。

10.如权利要求7-9任一项所述的基于XR虚拟成像的位置标定方法，其特征在于，所述通过预设算法对所述标定图像进行解析，得到所述待测相机的第一位置参数的步骤，包括：

以所述XR虚拟成像位置标定模块(0)为基准，确定所述XR虚拟成像位置标定模块(0)的位置；

基于所述预设算法根据所述XR虚拟成像位置标定模块(0)在所述标定图像上的位置进行计算，得到所述待测相机的第一位置参数，所述第一位置参数表征所述待测相机相对于所述XR虚拟成像位置标定模块(0)的偏移数据，其中，所述偏移数据包括中心偏移、旋转和垂直度。

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