CN117061842A - 一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质，涉及视场角测量领域。首先，对目标物体设计时，通过红外发光条做成的刻度线，在红外发光条通电后，摄像头可以采集到较为规则的红外光线，从而根据较为规则的红外光线确定出红外热成像摄像头的视场角；其次，直接根据图像上的刻度线确定出所观测到的目标物体的尺寸，能够降低测试装置的成本；再次，红外发光条不通电时，可以实现对普通摄像头视场角的测量，可见，该测量装置可支持不同种类的摄像头的视场角的测量；另外，位于同一方向上的各刻度线的长度相同，使得可以根据图像中刻度线的长度的变化实现对摄像头的位置进行校正，提高确定出的摄像头的视场角的准确性。

Description

一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及视场角测量领域，特别是涉及一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质。

背景技术

随着摄像头技术的发展，摄像头的应用越来越广泛，如手机上的摄像头、汽车上的摄像头、监控上的摄像头等。摄像头的视场角(Field of View，FOV)的大小决定了摄像头的视野范围。

在相关的摄像头视场角的测量技术中，红外热成像摄像头拍摄到的目标物体发出的红外光线混乱没有规则、目标物体边缘界定不清晰，导致无法根据目标物体确定出红外热成像摄像头的视场角。

由此可见，提供一种支持测量红外热成像摄像头的视场角的装置，是本领域人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质，用于支持测量红外热成像摄像头的视场角。

为解决上述技术问题，本发明提供一种摄像头的视场角测量装置，包括目标物体，所述目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线；位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；

在所述红外发光条通电的情况下，控制器用于获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；获取所述摄像头到所述目标物体的距离；根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

优选地，所有的所述刻度线构成的图形的形状根据所述目标物体的形状确定。

优选地，所述目标物体的形状为十字结构，所有的所述刻度线构成的图形为所述十字结构；且位于所述十字结构的水平方向上的各所述刻度线垂直于所述水平方向排布；位于所述十字结构的竖直方向上的各所述刻度线垂直于所述竖直方向排布。

优选地，所述目标物体的形状为圆形实体结构，所有的所述刻度线构成的图形为多个嵌套的圆环，且各所述圆环之间间隔预设距离。

优选地，还包括双轴云台、摄像头支架、底座，所述底座上设置有滑轨；

所述控制器与所述摄像头支架连接；

所述摄像头位于所述双轴云台上；

所述双轴云台位于所述摄像头支架上；

所述目标物体、所述摄像头支架、测距装置位于所述底座上。

优选地，还包括：电机、滑块；

所述控制器与所述电机连接；

所述电机与所述滑块连接，所述摄像头支架设置在所述滑块上；

所述测距装置位于所述滑块上，且朝向所述目标物体。

优选地，所述摄像头支架为手动升降柱或电动升降柱。

优选地，所述目标物体为黑色吸光材料。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种摄像头的视场角测量方法，应用于摄像头的视场角测量装置，所述摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；所述方法包括：

在所述红外发光条通电的情况下，获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；

根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；

获取所述摄像头到所述目标物体的距离；

根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

优选地，所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸，包括：

对所述图像进行预处理并获取预处理后的图像；其中，所述预处理至少包括以下之一：对所述图像进行灰度处理、对所述图像进行轮廓识别、对所述图像进行降噪处理；

根据所述预处理后的图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸。

优选地，在所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸之前，还包括：

根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置；返回所述获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像的步骤；直至位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量满足预设要求时进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤。

优选地，所述摄像头的视场角为垂直视场角，所述根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置包括：

获取所述摄像头观测到的垂直方向上所有的所述刻度线中最上端的刻度线的宽度以及最下端的刻度线的宽度；

在所述最上端的刻度线的宽度与所述最下端的刻度线的宽度不相等的情况下，控制所述摄像头旋转直至所述最上端的刻度线的宽度与所述最下端的刻度线的宽度相等；

获取所述垂直方向上的中心刻度线的上下两端的刻度线的数量的差值；根据所述差值确定所述摄像头移动的高度，根据所述高度控制所述摄像头升降；

对应地，根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的高度包括：

获取所述摄像头观测到的所述垂直方向上的所述刻度线的数量、各所述刻度线的高度、相邻所述刻度线之间的距离；

根据所述刻度线的数量、各所述刻度线的高度、相邻所述刻度线之间的距离确定所述摄像头观测到的所述目标物体的高度；

所述根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角包括：

根据所述目标物体的高度和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的所述垂直视场角。

优选地，所述摄像头的视场角为水平视场角，所述根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置包括：

获取所述摄像头观测到的水平方向上所有的所述刻度线中最左端的刻度线的长度以及最右端的刻度线的长度；

在所述最左端的刻度线的长度以及所述最右端的刻度线的长度不相等的情况下，控制所述摄像头旋转直至所述最左端的刻度线的长度和所述最右端的刻度线的长度相等；

获取所述水平方向上的中心刻度线的左右两端的刻度线的数量的差值；根据所述差值确定所述摄像头移动的水平距离，根据所述水平距离控制所述摄像头水平移动；

对应地，根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的宽度包括：

获取所述摄像头观测到的所述水平方向上的所述刻度线的数量、各所述刻度线的宽度、相邻所述刻度线之间的距离；

根据所述刻度线的数量、各所述刻度线的宽度、相邻所述刻度线之间的距离确定所述摄像头观测到的所述目标物体的宽度；

所述根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角包括：

根据所述目标物体的宽度和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的所述水平视场角。

优选地，在所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸之前，还包括：

在待获取所述摄像头的垂直视场角/水平视场角的情况下，检测到所述图像的上下边缘/左右边缘位置处是否存在所述刻度线；

若是，则进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤；

若否，则控制所述摄像头远离或靠近所述目标物体，返回所述获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像，直至检测到所述图像的上下边缘/左右边缘位置处存在所述刻度线，进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种摄像头的视场角测量设备，应用于摄像头的视场角测量装置，所述摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；所述设备包括：

第一获取模块，用于在所述红外发光条通电的情况下，获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；

第一确定模块，用于根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；

第二获取模块，用于获取所述摄像头到所述目标物体的距离；

第二确定模块，用于根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种摄像头的视场角测量设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的摄像头的视场角测量方法的步骤。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的摄像头的视场角测量方法的步骤。

本发明所提供的一种摄像头的视场角测量装置，该装置中，在目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，当红外发光条通电后，可以根据摄像头采集的图像上的刻度线确定摄像头所观测到的目标物体的尺寸，从而根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角。该装置中，首先，对目标物体设计时，通过红外发光条做成的刻度线，在红外发光条通电后，摄像头可以采集到较为规则的红外光线，从而根据较为规则的红外光线确定出红外热成像摄像头的视场角；其次，相比于通过额外的设备获取所观测到的目标物体的尺寸的方式，本发明提供的装置中直接根据图像上的刻度线确定出所观测到的目标物体的尺寸，能够降低测试装置的成本；再次，在红外发光条通电的情况下，可以实现对红外热成像摄像头的视场角的测量，在红外发光条不通电的情况下，可以实现对普通摄像头视场角的测量，可见，本发明提供的摄像头的视场角的测量装置可支持不同种类的摄像头的视场角的测量；另外，该装置中，位于同一方向上的各刻度线的长度相同，使得可以根据图像中刻度线的长度的变化实现在测量摄像头的视场角时对摄像头的位置进行校正，提高确定出的摄像头的视场角的准确性。

此外，本发明还提供一种摄像头的视场角测量方法、摄像头的视场角测量设备以及计算机可读存储介质，与上述提到的摄像头的视场角测量装置具有相同或相对应的技术特征，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供一种摄像头的视场角测量装置；

图2为本发明实施例提供的一种所有的刻度线构成的图形为十字结构的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种所有的刻度线构成的图形为多个嵌套的圆环结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种测量视场角的装置的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种摄像头的视场角测量方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种垂直校准的示意图；

图7为本发明的一实施例提供的摄像头的视场角测量设备的结构图；

图8为本发明另一实施例提供的摄像头的视场角测量设备的结构图。

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，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质，用于支持测量红外热成像摄像头的视场角。

红外热成像摄像头通过测温及热成像，以热图形式监视记录机体热场的变化。视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。在相关视场角的测量方案中，红外热成像摄像头拍摄到的目标物体发出的红外光线混乱没有规则、目标物体边缘界定不清晰，导致无法根据目标物体确定出红外热成像摄像头的视场角。因此，本发明实施例为测量摄像头的视场角，在目标物体上设置红外发光条作为刻度线，使得摄像头可以采集到规则的红外光线，从而可以确定出红外热成像摄像头的视场角。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。图1为本发明实施例提供一种摄像头的视场角测量装置，如图1所示，包括：摄像头1、由红外发光条做成的刻度线的目标物体2、测距装置3、控制器4，摄像头1采集目标物体2的图像，测距装置3测量摄像头1与目标物体2之间的距离。

目标物体是用来测量摄像头的视场角的物体，对于目标物体不作限定。目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线。在实施中，为防止目标物体反射红外线影响红外摄像头采集的刻度数据，优选地，目标物体为黑色吸光材料。对于红外发光条的数量、各红外发光条的宽度、相邻红外发光条之间的距离(即相邻刻度线之间的距离)、同一方向上的各刻度线的长度等不作限定，根据实际情况确定。为了方便根据各同一方向上的各刻度线的长度确定出摄像头是否与目标物体平行，且处于居中对齐状态，提高视场角测量的准确性，本实施例中位于同一方向上的各刻度线的长度相同。为了使在目标物体上设置的刻度线较为合适，所有的刻度线构成的图形的形状根据目标物体的形状确定。

具体地，首先以目标物体的形状为十字结构为例说明所有的刻度线构成的图形的形状。目标物体的形状为十字结构，所有的刻度线构成的图形为十字结构；且位于十字结构的水平方向上的各刻度线垂直于水平方向排布；位于十字结构的竖直方向上的各刻度线垂直于竖直方向排布。此时，对应的目标物体为十字结构的两条黑色吸光材料。图2为本发明实施例提供的一种所有的刻度线构成的图形为十字结构的示意图，如图2所示，十字结构的水平方向即为图2中的x轴方向，十字结构的竖直方向即为图2中的y轴方向，在x轴方向上，各刻度线5(各红外发光条)垂直与x轴排布；在y轴方向上，各刻度线5垂直于y轴分布。对于在x轴方向上、y轴方向上的各刻度线的宽度(此处为方便描述将各刻度线的宽度定义为各刻度线的短边)，各刻度线的长度(此处为方便描述将各刻度线的长度定义为各刻度线的场边)等不作限定，但是，为方便计算目标物体的尺寸，设置的各刻度线的宽度相同、各刻度线的长度相同、相邻两个刻度线之间的距离相等。如相邻两个刻度线之间的距离设置为100mm。

继续以目标物体的形状为圆形实体结构为例说明所有的刻度线构成的图形的形状。目标物体的形状为圆形实体结构，所有的刻度线构成的图形为多个嵌套的圆环，且各圆环之间间隔预设距离。图3为本发明实施例提供的一种所有的刻度线构成的图形为多个嵌套的圆环结构的示意图。如图3所示，每一个圆环即代表一个刻度线5，各圆环之间的距离可以相同，也可以不同。但是为方便计算目标物体的尺寸，本实施例中各圆环之间间隔的距离相等，对于间隔的预设距离不作限定，根据实际情况确定。需要说明的是，在确定出多个嵌套的圆环形成的刻度线后，可以相应地对目标物体的结构进行优化，如将各圆环之间的连接件设置为黑色吸光材料作为目标物体。

在红外发光条通电的情况下，控制器用于获取摄像头采集的目标物体的图像；根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸；获取摄像头到目标物体的距离；根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角。

摄像头可以是普通摄像头，也可以是红外热成像摄像头。红外发光条由红外光源碳棒组成，通电后可发射2.5～25μm的红外光源。当红外发光条未通电时，可以完成对普通摄像头的视场角的测量；当红外发光条通电时，可以完成对红外热成像摄像头的视场角的测量。对于摄像头到目标物体的距离不作限定，根据实际情况确定。实际中，还可以改变摄像头与目标物体之间的距离，使得摄像头能够采集到目标物体上的刻度线以及让刻度线位于图像的边缘。

在摄像头采集到目标物体的图像后，由于图像上包含刻度线，因此，可以根据刻度线的数量、刻度线本身的宽度、相邻两条刻度线之间的距离确定出目标物体的尺寸(包含目标物体的长度、宽度)。控制器根据摄像头到目标物体的距离、所观测到的目标物体的尺寸确定出摄像头的视场角。具体地，可以根据摄像头到目标物体的距离、所观测到的目标物体的高度确定出摄像头的垂直视场角；根据摄像头到目标物体的距离、所观测到的目标物体的长度确定出摄像头的水平视场角。值得注意的是，对于十字结构的刻度线，可以在确定出摄像头的垂直视场角和水平视场角后推导出摄像头的对角视场角；而对于多个嵌套的圆环形成的刻度线，除了可以测量摄像头的水平视场角、垂直视场角，还可以直接测量对角视场角，在测量摄像头的各视场角时所使用的测量方法均是相同的。

本发明实施例提供的一种摄像头的视场角测量装置，该装置中，在目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，当红外发光条通电后，可以根据摄像头采集的图像上的刻度线确定摄像头所观测到的目标物体的尺寸，从而根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角。该装置中，首先，对目标物体设计时，通过红外发光条做成的刻度线，在红外发光条通电后，摄像头可以采集到较为规则的红外光线，从而根据较为规则的红外光线确定出红外热成像摄像头的视场角；其次，相比于通过额外的设备获取所观测到的目标物体的尺寸的方式，本发明实施例提供的装置中直接根据图像上的刻度线确定出所观测到的目标物体的尺寸，能够降低测试装置的成本；再次，在红外发光条通电的情况下，可以实现对红外热成像摄像头的视场角的测量，在红外发光条不通电的情况下，可以实现对普通摄像头视场角的测量，可见，本发明实施例提供的摄像头的视场角的测量装置可支持不同种类的摄像头的视场角的测量；另外，该装置中，位于同一方向上的各刻度线的长度相同，使得可以根据图像中刻度线的长度的变化实现在测量摄像头的视场角时对摄像头的位置进行校正，提高确定出的摄像头的视场角的准确性。

在上述提供的摄像头的视场角测量装置的基础上，为实现对不同视场角的摄像头的测量，摄像头的视场角测量装置还包括双轴云台、摄像头支架、底座，底座上设置有滑轨；

控制器与摄像头支架连接；

摄像头位于双轴云台上；

双轴云台位于摄像头支架上；

目标物体、摄像头支架、测距装置位于底座上。

以目标物体为十字结构的物体为例，说明该摄像头的视场角测量装置。图4为本发明实施例提供的一种测量视场角的装置的示意图，如图4所示，该装置包括目标物体2(在目标物体上设置有红外发光条)、摄像头1、双轴云台6、摄像头支架7、测距装置3、底座8。其中，目标物体和摄像头支架设置在同一个底座上，在底座上设置有滑轨以供摄像头支架移动摄像头运动，从而改变摄像头与目标物体之间的距离。本实施例中摄像头支架设置为可升降的支架，通过改变摄像头支架的高度，使得摄像头对准目标物体的中央进行拍摄。摄像头支架为手动升降柱或电动升降柱。但是，为提高测量装置的智能化，本实施例中选取的摄像头支架为电动升降柱。升降柱上方设置双轴云台，云台上方有螺孔可固定摄像头。此外，为方便该测量视场角的装置的移动，在底座下方设置带刹车轮子，可实现自由移动，方便使用。

在实施中，改变摄像头与目标物体之间的距离时，可以手动移动摄像头支架沿滑轨运动，也可以通过电动的方式改变摄像头与目标物体之间的距离。具体地，摄像头的视场角测量装置还包括：电机、滑块；

控制器与电机连接；

电机与滑块连接，摄像头支架设置在滑块上；

测距装置位于滑块上，且朝向目标物体。

本实施例提供的装置中，通过电动的方式改变摄像头与目标物体之间的距离，使得能够提高测量装置的智能化，降低了测试人员对设备的精通要求。

上文中描述了一种摄像头的视场角测量装置，本实施例提供一种摄像头的视场角测量方法，应用于摄像头的视场角测量装置，摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各刻度线的长度相同。图5为本发明实施例提供的一种摄像头的视场角测量方法的流程图，如图5所示，该方法包括：

S10：在红外发光条通电的情况下，获取摄像头采集的目标物体的图像；

S11：根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸；

S12：获取摄像头到目标物体的距离；

S13：根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角。

本实施例提供的摄像头的视场角测量方法与上文中描述的摄像头的视场角测量装置具有相同或相对应的技术特征，上文中已对摄像头的视场角测量装置的实施例进行了详细地描述，此处对于摄像头的视场角测量方法的实施例不再赘述，并且具有与上述提到的摄像头的视场角测量装置相同的有益效果。

在实施中，为了使根据目标物体确定出的摄像头的视场角的值较为精确，根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸，包括：

对图像进行预处理并获取预处理后的图像；其中，预处理至少包括以下之一：对图像进行灰度处理、对图像进行轮廓识别、对图像进行降噪处理；

根据预处理后的图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸。

对于控制器获取摄像头采集的目标物体的图像的频率、时间等不作限定。如摄像头可以实时传输采集到的目标物体的图像到控制器(如电脑系统)；控制器将接收到图像进行灰度处理，以增加刻度条的可识别能力；使用opencv对图片进行轮廓识别；根据刻度特征去除噪点得到只有刻度轮廓的图像数据。

本实施例提供的方法中，通过对摄像头采集的图像进行预处理，使得获取到的图像中尽可能地仅包含刻度线，避免其它红外光线的影响，从而使得确定出的目标物体的尺寸更加准确，进而提升确定出的摄像头的视场角的准确性。

实际中，由于摄像头与目标物体并不是平行的，且摄像头对着的并不是目标物体的中心，导致测量的摄像头的视场角的精确度下降，因此，在实施中，在根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸之前，还包括：

根据位于图像的边缘的刻度线的尺寸、图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整摄像头的位置；返回获取摄像头采集的目标物体的图像的步骤；直至位于图像的边缘的刻度线的尺寸、图像的中心刻度线两端的刻度线的数量满足预设要求时进入根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸的步骤。

调整摄像头的位置指的是可以上下左右旋转摄像头，以及可以上下移动摄像头(通过调节摄像头支架的高度实现)。对于预设要求不作限定，如对于上下两端的刻度线，要求最上端、最下端的刻度线的宽度相等；对于左右两端的刻度线，要求最左端的刻度线和最右端的刻度线的长度相等。

本实施例提供的方法中，通过对摄像头与目标物体的位置进行校准，使得根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸较为准确，从而提高摄像头的视场角测量的准确性。

在上述实施例的基础上，摄像头的视场角为垂直视场角，根据位于图像的边缘的刻度线的尺寸、图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整摄像头的位置包括：

获取摄像头观测到的垂直方向上所有的刻度线中最上端的刻度线的宽度以及最下端的刻度线的宽度；

在最上端的刻度线的宽度与最下端的刻度线的宽度不相等的情况下，控制摄像头旋转直至最上端的刻度线的宽度与最下端的刻度线的宽度相等；

获取垂直方向上的中心刻度线的上下两端的刻度线的数量的差值；根据差值确定摄像头移动的高度，根据高度控制摄像头升降；

对应地，根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的高度包括：

获取摄像头观测到的垂直方向上的刻度线的数量、各刻度线的高度、相邻刻度线之间的距离；

根据刻度线的数量、各刻度线的高度、相邻刻度线之间的距离确定摄像头观测到的目标物体的高度；

根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角包括：

根据目标物体的高度和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的垂直视场角。

将确定垂直视场角的校准称为垂直校准。垂直校准的具体过程如下：

1、计算垂直方向最两端的刻度大小比例，假设最上端的刻度线的宽度为w1，最下端的刻度线的宽度为w2，通过w1/w2可得出最上端的刻度线的宽度与最下端的刻度线的宽度的比例v，若v大于1，证明上方离摄像头较近，需要控制摄像头向上旋转(始终让摄像头拍摄到两个刻度)；反之向下，直到v比例为1时证明最上端的刻度线的宽度与最下端的刻度线的宽度一直相等，即摄像头与目标物体(由于此处测量的是垂直视场角，因此，对于十字结构的目标物体指的是目标物体的竖直方向)为平行状态。值得注意的是，在进行水平校准时，是最左边的刻度线的长度与最右端的刻度线的长度确定摄像头与目标物体(由于此处测量的是水平视场角，因此，对于十字结构的目标物体指的是目标物体的水平方向)为平行状状态。

2、控制器(计算系统)向升降柱发送上下旋转指令进行微调，使摄像头和测量物处于平行状态。图6为本发明实施例提供的一种垂直校准的示意图，校准前，最上端的刻度线的宽度w1大于最下端的刻度线的宽度w2，因此，说明上方离摄像头近，因此，控制摄像头向上旋转，直至最上端的刻度线的宽度w1与最下端的刻度线的宽度w2相等，如图6中的校准后。

3、通过中心点计算垂直方向两端刻度数量差值，差值的一半为摄像头应上升或下降的高度。需要说明的是，当为十字结构的刻度线，通过左右、上下的交叉点可以确定出中心点。在图6中，校准前，中心点上面的刻度线的数量为5条，中心点下面刻度线的数量为3条，则确定出摄像头上升的高度为(5-3)/2＝1，即校准后，中心点上面的刻度线的数量、中心点下面的刻度线的数量均为4。

4、控制器向升降柱发送升降指令，使摄像头和测量物处于平行并居中对齐的状态。

在垂直校准后，进行垂直视场角的计算。计算垂直视场角的过程如下：

1、首先根据红外发光条数量c及发光条宽度高度d计算出目标物体的高度，假设相邻两个刻度线之间的距离为100mm，则计算目标物体的高度a的公式如下：

(c-1)×100+c×d＝a(mm)；

对于图6中，在垂直方向上，红外发光条的数量为8，假设发光条的高度为1mm，则目标物体的高度a＝(8-1)×100+8×1＝708(mm)。

2、获取测距装置反馈到摄像机到目标物距离b；

3、根据测量到的目标物体物高度a和摄像头与目标物测量物体的距离b(mm)得到垂直方向视场角值w＝2×arctan(a/2/b)。

本实施例提供的方法中，实现了对摄像头在垂直方向的校准以及实现了对摄像头的垂直视场角的测量。

上述实施例中对，对摄像头进行垂直校准以及垂直视场角的测量，本实施例中还提供对摄像头进行水平校准以及水平视场角的测量。摄像头的视场角为水平视场角，根据位于图像的边缘的刻度线的尺寸、图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整摄像头的位置包括：

获取摄像头观测到的水平方向上所有的刻度线中最左端的刻度线的长度以及最右端的刻度线的长度；

在最左端的刻度线的长度以及最右端的刻度线的长度不相等的情况下，控制摄像头旋转直至最左端的刻度线的长度和最右端的刻度线的长度相等；

获取水平方向上的中心刻度线的左右两端的刻度线的数量的差值；根据差值确定摄像头移动的水平距离，根据水平距离控制摄像头水平移动；

对应地，根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的宽度包括：

获取摄像头观测到的水平方向上的刻度线的数量、各刻度线的宽度、相邻刻度线之间的距离；

根据刻度线的数量、各刻度线的宽度、相邻刻度线之间的距离确定摄像头观测到的目标物体的宽度；

根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角包括：

根据目标物体的宽度和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的水平视场角。

本实施例提供的对摄像头进行水平校准以及水平视场角的测量与上文中描述的对摄像头进行垂直校准以及垂直视场角的测量采用的方法相同，上文中已对对摄像头进行垂直校准以及垂直视场角的测量的实施例进行了详细地描述，此处对于摄像头进行水平校准以及水平视场角的测量的实施例不再赘述。

实际中，摄像头采集的图像的边缘位置处可能不存在刻度线(如最上端的刻度线的上方存在空白)导致确定出的摄像头的视场角的准确度下降，故而，在根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸之前，还包括：

在待获取摄像头的垂直视场角/水平视场角的情况下，检测到图像的上下边缘/左右边缘位置处是否存在刻度线；

若是，则进入根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸的步骤；

若否，则控制摄像头远离或靠近目标物体，返回获取摄像头采集的目标物体的图像，直至检测到图像的上下边缘/左右边缘位置处存在刻度线，进入根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸的步骤。

即在上述垂直校准、水平校准的过程中，需要通过图像上的刻度位置，发送命令控制电机驱动摄像头支架前后移动，使刻度刚好处于图片边缘位置。从而提高获取到的摄像头视场角的准确性。

综上，本发明实施例提供的摄像头的视场角测量方法可通过视觉算法自动计算出摄像头和目标测量物是否平行，并进行相应地自动电控操作进行校准，不需要人工干预，节省了人力成本，并且不需要操作人有专业的技术支持；通过红外发光条装置进行刻度标定，对拍摄距离要求降低，并且可支持普通摄像头和红外摄像头。需要注意的是，目标物体可改为十字结构的黑体炉，红外发光条改为黑体炉的黑体结构，这样在测试视场角的同时也可以测试红外热成像摄像头的测温功能是否准确。

在上述实施例中，对于摄像头的视场角测量装置、摄像头的视场角测量方法进行了详细描述，本发明还提供摄像头的视场角测量设备对应的实施例。需要说明的是，本发明从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。

图7为本发明的一实施例提供的摄像头的视场角测量设备的结构图。该视场角测量设备应用于摄像头的视场角测量装置，摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各刻度线的长度相同。该本实施例基于功能模块的角度，包括：

第一获取模块10，用于在红外发光条通电的情况下，获取摄像头采集的目标物体的图像；

第一确定模块11，用于根据图像上的刻度线确定通过摄像头观测到的目标物体的尺寸；

第二获取模块12，用于获取摄像头到目标物体的距离；

第二确定模块13，用于根据目标物体的尺寸和摄像头到目标物体的距离确定摄像头的视场角。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。并且具有与上述提到的摄像头的视场角测量方法相同的有益效果。

图8为本发明另一实施例提供的摄像头的视场角测量设备的结构图。本实施例基于硬件角度，如图8所示，摄像头的视场角测量设备包括：

存储器20，用于存储计算机程序；

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的摄像头的视场角测量方法的步骤。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的摄像头的视场角测量方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于上述所提到的摄像头的视场角测量方法所涉及到的数据等。

在一些实施例中，摄像头的视场角测量设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构并不构成对摄像头的视场角测量设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本发明实施例提供的摄像头的视场角测量设备，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：摄像头的视场角测量方法，效果同上。

最后，本发明还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明提供的计算机可读存储介质包括上述提到的摄像头的视场角测量方法，效果同上。

以上对本发明所提供的一种摄像头的视场角测量装置、方法、设备及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (17)

1.一种摄像头的视场角测量装置，其特征在于，包括目标物体，所述目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线；位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；

在所述红外发光条通电的情况下，控制器用于获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；获取所述摄像头到所述目标物体的距离；根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

2.根据权利要求1所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，所有的所述刻度线构成的图形的形状根据所述目标物体的形状确定。

3.根据权利要求2所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，所述目标物体的形状为十字结构，所有的所述刻度线构成的图形为所述十字结构；且位于所述十字结构的水平方向上的各所述刻度线垂直于所述水平方向排布；位于所述十字结构的竖直方向上的各所述刻度线垂直于所述竖直方向排布。

4.根据权利要求2所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，所述目标物体的形状为圆形实体结构，所有的所述刻度线构成的图形为多个嵌套的圆环，且各所述圆环之间间隔预设距离。

5.根据权利要求1所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，还包括双轴云台、摄像头支架、底座，所述底座上设置有滑轨；

所述控制器与所述摄像头支架连接；

所述摄像头位于所述双轴云台上；

所述双轴云台位于所述摄像头支架上；

所述目标物体、所述摄像头支架、测距装置位于所述底座上。

6.根据权利要求5所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，还包括：电机、滑块；

所述控制器与所述电机连接；

所述电机与所述滑块连接，所述摄像头支架设置在所述滑块上；

所述测距装置位于所述滑块上，且朝向所述目标物体。

7.根据权利要求6所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，所述摄像头支架为手动升降柱或电动升降柱。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的摄像头的视场角测量装置，其特征在于，所述目标物体为黑色吸光材料。

9.一种摄像头的视场角测量方法，其特征在于，应用于摄像头的视场角测量装置，所述摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；所述方法包括：

在所述红外发光条通电的情况下，获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；

根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；

获取所述摄像头到所述目标物体的距离；

根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

10.根据权利要求9所述的摄像头的视场角测量方法，其特征在于，所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸，包括：

对所述图像进行预处理并获取预处理后的图像；其中，所述预处理至少包括以下之一：对所述图像进行灰度处理、对所述图像进行轮廓识别、对所述图像进行降噪处理；

根据所述预处理后的图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸。

11.根据权利要求9所述的摄像头的视场角测量方法，其特征在于，在所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸之前，还包括：

根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置；返回所述获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像的步骤；直至位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量满足预设要求时进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤。

12.根据权利要求11所述的摄像头的视场角测量方法，其特征在于，所述摄像头的视场角为垂直视场角，所述根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置包括：

获取所述摄像头观测到的垂直方向上所有的所述刻度线中最上端的刻度线的宽度以及最下端的刻度线的宽度；

在所述最上端的刻度线的宽度与所述最下端的刻度线的宽度不相等的情况下，控制所述摄像头旋转直至所述最上端的刻度线的宽度与所述最下端的刻度线的宽度相等；

获取所述垂直方向上的中心刻度线的上下两端的刻度线的数量的差值；根据所述差值确定所述摄像头移动的高度，根据所述高度控制所述摄像头升降；

对应地，根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的高度包括：

获取所述摄像头观测到的所述垂直方向上的所述刻度线的数量、各所述刻度线的高度、相邻所述刻度线之间的距离；

根据所述刻度线的数量、各所述刻度线的高度、相邻所述刻度线之间的距离确定所述摄像头观测到的所述目标物体的高度；

所述根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角包括：

根据所述目标物体的高度和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的所述垂直视场角。

13.根据权利要求11所述的摄像头的视场角测量方法，其特征在于，所述摄像头的视场角为水平视场角，所述根据位于所述图像的边缘的刻度线的尺寸、所述图像的中心刻度线两端的刻度线的数量调整所述摄像头的位置包括：

获取所述摄像头观测到的水平方向上所有的所述刻度线中最左端的刻度线的长度以及最右端的刻度线的长度；

在所述最左端的刻度线的长度以及所述最右端的刻度线的长度不相等的情况下，控制所述摄像头旋转直至所述最左端的刻度线的长度和所述最右端的刻度线的长度相等；

获取所述水平方向上的中心刻度线的左右两端的刻度线的数量的差值；根据所述差值确定所述摄像头移动的水平距离，根据所述水平距离控制所述摄像头水平移动；

对应地，根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的宽度包括：

获取所述摄像头观测到的所述水平方向上的所述刻度线的数量、各所述刻度线的宽度、相邻所述刻度线之间的距离；

根据所述刻度线的数量、各所述刻度线的宽度、相邻所述刻度线之间的距离确定所述摄像头观测到的所述目标物体的宽度；

所述根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角包括：

根据所述目标物体的宽度和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的所述水平视场角。

14.根据权利要求9至13任意一项所述的摄像头的视场角测量方法，其特征在于，在所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸之前，还包括：

在待获取所述摄像头的垂直视场角/水平视场角的情况下，检测到所述图像的上下边缘/左右边缘位置处是否存在所述刻度线；

若是，则进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤；

若否，则控制所述摄像头远离或靠近所述目标物体，返回所述获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像，直至检测到所述图像的上下边缘/左右边缘位置处存在所述刻度线，进入所述根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸的步骤。

15.一种摄像头的视场角测量设备，其特征在于，应用于摄像头的视场角测量装置，所述摄像头的视场角测量装置中的目标物体上设置有由红外发光条形成的刻度线，位于同一方向上的各所述刻度线的长度相同；所述设备包括：

第一获取模块，用于在所述红外发光条通电的情况下，获取所述摄像头采集的所述目标物体的图像；

第一确定模块，用于根据所述图像上的所述刻度线确定通过所述摄像头观测到的所述目标物体的尺寸；

第二获取模块，用于获取所述摄像头到所述目标物体的距离；

第二确定模块，用于根据所述目标物体的尺寸和所述摄像头到所述目标物体的距离确定所述摄像头的视场角。

16.一种摄像头的视场角测量设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求9至14任一项所述的摄像头的视场角测量方法的步骤。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求9至14任一项所述的摄像头的视场角测量方法的步骤。