本發(fā)明涉及一體機(jī)芯成像領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用在一體機(jī)芯上的光軸校正的裝置和方法，應(yīng)用這種裝置和方法可以校正一體機(jī)芯的光軸偏移。

技術(shù)背景

隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)、圖像壓縮編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的快速發(fā)展，高集成度的圖像傳感器在圖像視頻領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，高清晰度圖像的傳輸和存儲成為可能，人們對遠(yuǎn)距離、長時間事件監(jiān)控記錄應(yīng)用的需求逐漸增加，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，尤其是集成度高可進(jìn)行廣角到遠(yuǎn)望模式光學(xué)變倍的一體機(jī)芯的應(yīng)用得到空前的發(fā)展。近年來，以一體機(jī)芯為核心的帶有大變焦鏡頭的一體化高清監(jiān)控攝像機(jī)在智能交通、平安城市、平安校園等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

由于制造精度影響以及光學(xué)特性差異，一體機(jī)芯從WIDE端變倍到TELE端或者從TELE端變倍到WIDE端，在WIDE端所看到的圖像中心位置處所對應(yīng)的目標(biāo)所處的實際場景位置與在TELE端所看到的圖像中心位置處所對應(yīng)的目標(biāo)所處的實際場景位置總有偏差，這種偏差稱為一體機(jī)芯光軸偏移。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種應(yīng)用在一體機(jī)芯上的光軸校正的裝置和方法，應(yīng)用這種裝置和方法可以精確校正出一體機(jī)芯從TELE端(望遠(yuǎn)端)到WIDE端(廣角端)的光軸偏移。

解決上述問題的技術(shù)方案是：這種一體機(jī)芯光軸校正的裝置，其包括:圖像采集模塊、圖像處理模塊與成像控制模塊(107)；

圖像采集模塊包括：變焦鏡片組(102)、聚焦鏡片組(103)與圖像傳感器(104)；物體(101)經(jīng)過變焦鏡片組(102)、聚焦鏡片組(103)后成像在圖像傳感器(104)上；

成像控制模塊(107)包括：第一電機(jī)(105)，第二電機(jī)(106)，第一電機(jī)(105)驅(qū)動變焦鏡片組(102)沿光軸移動，第二電機(jī)(106)驅(qū)動聚焦鏡片組(103)沿光軸移動，從而根據(jù)光軸校正專用CHART圖來獲得TELE端參考點(diǎn)圖像IMAGE_T、WIDE端參考點(diǎn)圖像IMAGE_W；

圖像處理模塊，其配置來將TELE端參考圖像IMAGE_T和WIDE端參考圖像IMAGE_W進(jìn)行處理，獲取這兩幅參考圖像中參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并計算得出一體機(jī)芯光軸偏移坐標(biāo)(Δx，Δy)。

還提供了一種一體機(jī)芯光軸校正的裝置的校正方法，其包括如下步驟：

(1)搭建一體機(jī)芯光軸校正環(huán)境，在與一體機(jī)芯攝像機(jī)鏡頭距離為D的位置處垂直于一體機(jī)芯鏡頭光軸設(shè)置光軸校正專用CHART圖，光軸校正專用CHART圖包含兩個特征點(diǎn)P_a和P_b；

(2)TELE端參考圖像獲取，控制變焦組電機(jī)(105)驅(qū)動所述變焦鏡片組(102)至第一位置將其固定，標(biāo)記此時變焦鏡片組的坐標(biāo)位置為Z_T；控制聚焦電組機(jī)(106)驅(qū)動所述聚焦鏡片組(103)至使圖像清晰度最高的位置處將其固定，標(biāo)記此時聚焦鏡片組的坐標(biāo)位置為F_T，抓取此時圖像傳感器(104)中的圖像IMAGE_T；

(3)WIDE端參考圖像獲取，控制變焦組電機(jī)(105)驅(qū)動所述變焦鏡片組(102)至第二位置將其固定；標(biāo)記此時變焦鏡片組(102)的坐標(biāo)位置為Z_W，控制聚焦電組機(jī)(106)驅(qū)動所述聚焦鏡片組(103)至使圖像清晰度最高的位置處將其固定，標(biāo)記此時聚焦鏡片組的坐標(biāo)位置為F_W，抓取此時圖像傳感器(104)中的圖像IMAGE_W；

(4)參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取，將獲取到的TELE端參考圖像IMAGE_T和WIDE端參考圖像IMAGE_W進(jìn)行處理，獲取這兩幅參考圖像中參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)；

(5)光軸中心偏移坐標(biāo)計算，根據(jù)獲得到的參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)，計算得出一體機(jī)芯光軸偏移坐標(biāo)(Δx，Δy)。

本裝置和方法環(huán)境設(shè)定簡單易操作，計算量小，并且具有魯棒性，可自動完成一體機(jī)芯光軸偏移的校正，極大的提高了光軸校正的速度和效率。

附圖說明

為了更清楚的說明本申請實例中或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面對本申請實例說明描述所需要的附圖作簡單的介紹。

圖1為一體機(jī)芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一體機(jī)芯光軸校正環(huán)境簡圖；

圖3為一種光軸校正專用CHART圖的示意圖；

圖4為本發(fā)明方法的工作流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，這種一體機(jī)芯光軸校正的裝置，其包括:圖像采集模塊、圖像處理模塊與成像控制模塊(107)；

圖像采集模塊包括：變焦鏡片組(102)、聚焦鏡片組(103)與圖像傳感器(104)；物體(101)經(jīng)過變焦鏡片組(102)、聚焦鏡片組(103)后成像在圖像傳感器(104)上；

成像控制模塊(107)包括：第一電機(jī)(105)，第二電機(jī)(106)，第一電機(jī)(105)驅(qū)動變焦鏡片組(102)沿光軸移動，第二電機(jī)(106)驅(qū)動聚焦鏡片組(103)沿光軸移動，從而根據(jù)光軸校正專用CHART圖來獲得TELE端參考點(diǎn)圖像IMAGE_T、WIDE端參考點(diǎn)圖像IMAGE_W；

圖像處理模塊，其配置來將TELE端參考圖像IMAGE_T和WIDE端參考圖像IMAGE_W進(jìn)行處理，獲取這兩幅參考圖像中參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并計算得出一體機(jī)芯光軸偏移坐標(biāo)(Δx，Δy)。

本公開裝置和方法由TELE端參考點(diǎn)圖像獲取、WIDE端參考點(diǎn)圖像獲取、參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取、光軸中心偏移坐標(biāo)計算，來實現(xiàn)一體機(jī)芯上的光軸校正，因此能夠解決一體機(jī)芯上當(dāng)前存在的光軸偏差問題。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述光軸校正專用CHART圖，在與一體機(jī)芯攝像機(jī)鏡頭距離為D的位置處垂直于一體機(jī)芯鏡頭光軸設(shè)置，光軸校正專用CHART圖包含兩個特征點(diǎn)P_a和P_b；P_a和P_b為黑色實心圓盤，圓盤直徑為光軸校正專用CHART圖長度的1/m，假設(shè)光軸校正專用CHART圖的中心坐標(biāo)為(0,0)，P_a位于第一象限，P_b位于第三象限。光軸校正專用CHART圖用來搭建校正環(huán)境。

如圖4所示，還提供了一種一體機(jī)芯光軸校正的裝置的校正方法，其包括如下步驟：

(1)搭建一體機(jī)芯光軸校正環(huán)境，在與一體機(jī)芯攝像機(jī)鏡頭距離為D的位置處垂直于一體機(jī)芯鏡頭光軸設(shè)置光軸校正專用CHART圖，光軸校正專用CHART圖包含兩個特征點(diǎn)P_a和P_b；

(2)TELE端參考圖像獲取，控制變焦組電機(jī)(105)驅(qū)動所述變焦鏡片組(102)至第一位置將其固定，標(biāo)記此時變焦鏡片組的坐標(biāo)位置為Z_T；控制聚焦電組機(jī)(106)驅(qū)動所述聚焦鏡片組(103)至使圖像清晰度最高的位置處將其固定，標(biāo)記此時聚焦鏡片組的坐標(biāo)位置為F_T，抓取此時圖像傳感器(104)中的圖像IMAGE_T；

(3)WIDE端參考圖像獲取，控制變焦組電機(jī)(105)驅(qū)動所述變焦鏡片組(102)至第二位置將其固定；標(biāo)記此時變焦鏡片組(102)的坐標(biāo)位置為Z_W，控制聚焦電組機(jī)(106)驅(qū)動所述聚焦鏡片組(103)至使圖像清晰度最高的位置處將其固定，標(biāo)記此時聚焦鏡片組的坐標(biāo)位置為F_W，抓取此時圖像傳感器(104)中的圖像IMAGE_W；

(4)參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取，將獲取到的TELE端參考圖像IMAGE_T和WIDE端參考圖像IMAGE_W進(jìn)行處理，獲取這兩幅參考圖像中參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)；

(5)光軸中心偏移坐標(biāo)計算，根據(jù)獲得到的參考特征點(diǎn)的坐標(biāo)，計算得出一體機(jī)芯光軸偏移坐標(biāo)(Δx，Δy)。

另外，所述鏡頭與攝像機(jī)的距離D的確定方法是，將一體機(jī)芯的焦距調(diào)整到TELE端，根據(jù)一體機(jī)芯所獲取的圖像來調(diào)整距離D；滿足一體機(jī)芯所獲取的圖像的中心I_C與光軸校正專用CHART的中心C_C重合，同時滿足所述兩個特征點(diǎn)P_a和P_b完全在一體機(jī)芯所獲取的圖像中，并且盡量大；

另外，所述步驟(2)中，所述第一位置為一體機(jī)芯鏡頭焦距最大時變焦鏡片組(102)所對應(yīng)的控制電機(jī)(105)所在的坐標(biāo)位置，該坐標(biāo)位置是一體機(jī)芯的TELE端；

另外，所述步驟(3)中，所述第二位置為一體機(jī)芯鏡頭焦距最小時變焦鏡片組(102)所對應(yīng)的控制電機(jī)(105)所在的坐標(biāo)位置，該坐標(biāo)位置是一體機(jī)芯的WIDE端；

另外，所述步驟(4)中，依次對獲取到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像灰度化處理、圖像二值化處理、圖像形態(tài)學(xué)處理，在處理完的圖像中，找到特征點(diǎn)，完成特征點(diǎn)位置定位，計算出圖像中特征點(diǎn)的中心坐標(biāo)；

在一體機(jī)芯TELE端所獲取的圖像IMAGE_T中，所述獲取到的特征點(diǎn)P_a的中心C₀坐標(biāo)為(x₀，y₀)；所述獲取到特征點(diǎn)P_b的中心C₁坐標(biāo)為(x₁，y₁)；

在一體機(jī)芯W(wǎng)IDE端所獲取的圖像IMAGE_W中，所述獲取到的特征點(diǎn)P_a的中心C₂坐標(biāo)為(x₂,y₂)；所述獲取到特征點(diǎn)P_b的中心C₃坐標(biāo)為(x₃,y₃)；

另外，所述步驟(5)中，計算出經(jīng)過C₀和C₂的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₁和y軸偏移b₁，計算出經(jīng)過C₁和C₃的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₂和Y軸偏移b₂，根據(jù)k₁、b₁、k₂、b₂得出X軸方向的偏移Δx和Y軸方向的偏移Δy；

另外，根據(jù)公式(1)計算出經(jīng)過C₀和C₂的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₁和Y軸偏移b₁，

根據(jù)公式(2)計算出經(jīng)過C₁和C₃的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₂和Y軸偏移b₂，

根據(jù)公式(3)，根據(jù)斜率k₁、b₁、k₂、b₂得出X軸方向的偏移Δx，

根據(jù)公式(4)，根據(jù)斜率k₁、b₁、k₂、b₂得出Y軸方向的偏移Δy，

從而得出一體機(jī)芯從TELE端到WIDE端光軸中心偏移坐標(biāo)為(Δx，Δy)。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施實例中的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

搭建并配置校正環(huán)境，在與所述攝像機(jī)距離為D的位置處垂直于攝像機(jī)光軸設(shè)置光軸校正專用CHART圖，圖2為一體機(jī)芯光軸校正環(huán)境的簡圖。

本實施例選用如圖3所示的光軸校正專用CHART圖。光軸校正專用CHART圖包含兩個特征點(diǎn)P_a和P_b。假設(shè)光軸校正專用CHART圖的中心坐標(biāo)為(0,0)，P_a位于第一象限，P_b位于第三象限。P_a和P_b為黑色實心圓盤，圓盤直徑為光軸校正專用CHART圖長度的1/m。本實施例中，m取值為6。

如圖2所示的一體機(jī)芯光軸校正環(huán)境中，所述一體機(jī)芯鏡頭與設(shè)置光軸校正專用CHART圖的距離為D。其中D需要根據(jù)一體機(jī)芯在望遠(yuǎn)(TELE)端的實際焦距進(jìn)行選擇，選擇的標(biāo)準(zhǔn)是，將一體機(jī)芯的焦距調(diào)整到TELE端，一體機(jī)芯所獲取的圖像的中心I_C與光軸校正專用CHART的中心C_C重合，同時需滿足所述兩個特征點(diǎn)P_a和P_b完全在一體機(jī)芯所獲取的圖像中，并且盡量大。本實例中，一體機(jī)芯在TELE端的焦距是152mm，D的距離選擇為3.5m。

獲取特征點(diǎn)坐標(biāo)值，包括如下步驟：

移動所述變焦鏡片組(102)至第一位置，所述第一位置為鏡頭焦距最大時變焦鏡片組所對應(yīng)的控制電機(jī)所在的坐標(biāo)位置，即一體機(jī)芯的TELE端。標(biāo)記變焦鏡片組此時的坐標(biāo)位置為Z_T。本實例中，即為一體機(jī)芯鏡頭焦距為152mm處。移動聚焦鏡片組(103)至使得圖像清晰度最高的位置處，標(biāo)記聚焦鏡片組此時的坐標(biāo)位置為F_T。抓取此時一體機(jī)芯所獲取的圖像IMAGE_T。

移動所述變焦鏡片組(102)至第二位置，所述第二位置為鏡頭焦距最小時變焦鏡片組所對應(yīng)的控制電機(jī)所在的坐標(biāo)位置，即一體機(jī)芯的WIDE端。標(biāo)記變焦鏡片組此時的坐標(biāo)位置為Z_W。本實例中，即為一體機(jī)芯鏡頭焦距為4.6mm處。移動聚焦鏡片組(103)至使得圖像清晰度最高的位置處，標(biāo)記聚焦鏡片組此時的坐標(biāo)位置為F_W。抓取此時一體機(jī)芯所獲取的圖像IMAGE_W。

圖4為本發(fā)明的工作流程示意圖。

在獲取到IMAGE_T和IMAGE_W后，對獲取到的圖像進(jìn)行處理，計算出偏移點(diǎn)的坐標(biāo)值，包括如下兩個主要模塊：

參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取模塊和光軸中心偏移坐標(biāo)計算模塊。

參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取模塊對獲取到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像灰度化處理、圖像二值化處理、圖像形態(tài)學(xué)處理，完成特征點(diǎn)位置定位，計算出特征點(diǎn)中心坐標(biāo)。

在一體機(jī)芯TELE端所獲取的圖像IMAGE_T中，參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取模塊獲取到的特征點(diǎn)P_a的中心點(diǎn)C₀坐標(biāo)為(x₀，y₀)；獲取到特征點(diǎn)P_b的中心C₁坐標(biāo)為(x₁，y₁)。

在一體機(jī)芯W(wǎng)IDE端所獲取的圖像IMAGE_W中，參考點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊獲取到的特征點(diǎn)P_a的中心C₂坐標(biāo)為(x₂，y₂)，獲取到特征點(diǎn)P_b的中心C₃坐標(biāo)為(x₃，y₃)。

計算出經(jīng)過C₀和C₂的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₁和Y軸偏移b₁，如下式所示。

計算出經(jīng)過C₁和C₃的直線的兩個特征參數(shù)斜率k₂和Y軸偏移b₂，如下式所示。

根據(jù)斜率k₁、b₁、k₂、b₂得出X軸方向的偏移Δx，如下式所示。

根據(jù)斜率k₁、b₁、k₂、b₂得出Y軸方向的偏移Δy，如下式所示。

得出一體機(jī)芯從TELE端到WIDE端光軸中心偏移坐標(biāo)為(Δx，Δy)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。