本发明适用于领域，提供一种自动校准光学摄像头的方法及系统，本发明通过重复执行检测光学摄像头拍摄的菲林图像中各区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴，根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和待调整区域的校准系数计算所述镜头模组的待旋转角度，控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值止。可有效降低光学摄像头的镜头模组各区域之间的MTF值差异，实现对光学摄像头的自动校准，无需人工操作、装配速度快且装配精度高。
1.一种自动校准光学摄像头的方法，用于校准所述光学摄像头的镜头模组和感光模组之间的平行度，其特征在于，所述方法包括：分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域；
分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴；
根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度；
控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值；
返回分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止；
所述分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤之前，还包括：预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
2.如权利要求1所述的自动校准光学摄像头的方法，其特征在于，所述预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数的步骤具体包括：对镜头模组和感光模组进行初步装配，设定此时所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转的旋转角度为0；
以预设角度增量，分别控制所述镜头模组沿其所述预设转轴在预设角度范围内旋转，并分别检测所述菲林图像中所有区域的MTF值变化范围；
根据所述预设角度范围和所述MTF值变化范围，计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数。
3.如权利要求2所述的自动校准光学摄像头的方法，其特征在于，所述校准系数的计算公式为：校准系数＝(MTF值变化范围的上限值-MTF值变化范围的下限值)/(预设角度范围的上限值-预设角度范围的下限值)。
4.如权利要求1或3所述的自动校准光学摄像头的方法，其特征在于，所述待旋转角度的计算公式为：待旋转角度＝(预设MTF标准值-待调整区域的MTF值)*校准系数。
5.如权利要求1所述的自动校准光学摄像头的方法，其特征在于，所述预设转轴从与所述镜头模组的横截面中心线重合的横转轴、与所述镜头模组的纵截面中心线重合的纵转轴以及分别与所述镜头模组的两个斜截面中心线重合的主对角轴和副对角轴中选取，所述横截面、所述纵截面和所述两个斜截面均穿过所述镜头模组的几何中心，其中，主对角轴穿过所述镜头模组左上区域和右下区域，副对角轴穿过所述镜头模组左下区域和右上区域；
所述所有区域包括菲林图像的左上区域、左下区域、右上区域和右下区域。
6.如权利要求5所述的自动校准光学摄像头的方法，其特征在于，所述根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴的步骤，具体包括：当所述待调整区域为左上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左下区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、纵转轴和副对角轴；
当所述待调整区域为左下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、主对角轴和纵转轴；
当所述待调整区域为右上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为纵转轴、主对角轴和横转轴；
当所述待调整区域为右下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右上区域时，所选取的预设转轴分别为副对角轴、纵转轴和横转轴。
7.一种自动校准光学摄像头的系统，用于校准所述光学摄像头的镜头模组和感光模组之间的平行度，其特征在于，所述系统包括：MTF值检测模块，用于分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域；
MTF差值计算模块，用于分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴；
旋转角度计算模块，用于根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度；
控制模块，用于控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值；
返回模块，用于返回分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止；
校准系数计算模块，用于预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
MTF参数设置模块，用于预先设置标准MTF值和MTF差值百分比阈值。
8.如权利要求7所述的自动校准光学摄像头的系统，其特征在于，所述校准系数计算模块包括：初步装配单元，用于对镜头模组和感光模组进行初步装配，设定此时所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转的旋转角度为0；
MTF值变化范围计算单元，用于以预设角度增量，分别控制所述镜头模组沿其所述预设转轴在预设角度范围内旋转，并分别检测所述菲林图像中所有区域的MTF值变化范围；
校准系数计算单元，用于根据所述预设角度范围和所述MTF值变化范围，计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数。
一种自动校准光学摄像头的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于精密机械装配领域，尤其涉及一种自动校准光学摄像头的方法及系统。
背景技术
[0002] 随着人们生活水平的提高，带有光学摄像头的电子设备成为人们日常生产和生活不可获取的产品。摄像头通常由镜头模组和感光模组组成，在光学摄像头装配过程中需要使镜头模组对准感光模组并使二者平行，装配精度要求较高。
[0003] 然而，现有技术中通常由人工对初步装配后的摄像头进行对准和调整使二者平行，装配精度完全取决于操作工人的熟练程度，装配速度慢、次品率高且存在较大的装配误差。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种自动校准光学摄像头的方法及系统，旨在解决现有技术中通常由人工对初步装配后的摄像头进行对准和调整使二者平行，装配精度完全取决于操作工人的熟练程度，装配速度慢、次品率高且存在较大的装配误差的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种自动校准光学摄像头的方法，用于校准所述光学摄像头的镜头模组和感光模组之间的平行度，所述方法包括：
[0006] 分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域；
[0007] 分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴；
[0008] 根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度；
[0009] 控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值；
[0010] 返回分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止。
[0011] 在一实施例中，所述分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤之前，还包括：
[0012] 预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
[0013] 预先设置标准MTF值和MTF差值百分比阈值。
[0014] 本发明还提供一种自动校准光学摄像头的系统，用于校准所述光学摄像头的镜头模组和感光模组之间的平行度，所述系统包括：
[0015] MTF值检测模块，用于分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域；
[0016] MTF差值计算模块，用于分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴；
[0017] 旋转角度计算模块，用于根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度；
[0018] 控制模块，用于控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值；
[0019] 返回模块，用于返回分别计算所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止。
[0020] 在一实施例中，所述系统还包括：
[0021] 校准系数计算模块，用于预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
[0022] MTF参数设置模块，用于预先设置标准MTF值和MTF差值百分比阈值。
[0023] 本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
[0024] 通过重复执行检测光学摄像头拍摄的菲林图像中各区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴，根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和待调整区域的校准系数计算所述镜头模组的待旋转角度，控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度的步骤，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值止。可有效降低光学摄像头的镜头模组各区域之间的MTF值差异，实现对光学摄像头的自动校准，无需人工操作、装配速度快且装配精度高。
附图说明
[0025] 图1是本发明实施例提供的自动校准光学摄像头的方法的基本流程框图；
[0026] 图2是本发明实施例提供的预先计算校准系数的流程框图；
[0027] 图3是本发明实施例提供的自动校准光学摄像头的系统的基本结构框图；
[0028] 图4是本发明实施例提供的校准系数计算模块的具体结构框图。
具体实施方式
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030] MTF(调制传递函数)，是用来评价光学摄像头是否装配精准的重要标准之一，MTF以一个毫米范围内能呈现出线对数量，来度量光学摄像头的成像质量，MTF越高成像质量越好，光学摄像头装配越高。在装配过程中，若镜头模组和感光模组之间的平行度，直接影响光学摄像头所拍摄的图像中不同成像区域的MTF值之间的差异大小，MTF差异越大，则说明镜头模组和感光模组之间的平行度越低。本发明通过控制镜头模组沿预设转轴旋转特定的角度来调整镜头模组和感光模组之间的平行度，降低不同成像区域的MTF值之间的差异大小，以实现对光学摄像头的自动校准。
[0031] 如图1所示，本实施例提供的自动校准光学摄像头的方法，包括：
[0032] 步骤S101：分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域。
[0033] 在本实施例中，所述所有区域包括菲林图像的左上区域、左下区域、右上区域和右下区域
[0034] 在一实施例中，步骤S101还包括：比较检测到的所述所有区域的MTF值的大小。
[0035] 步骤S102：分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴。
[0036] 在本实施例中，所述预设转轴从与所述镜头模组的横截面中心线重合的横转轴、与所述镜头模组的纵截面中心线重合的纵转轴以及分别与所述镜头模组的两个斜截面中心线重合的主对角轴和副对角轴中选取，所述横截面、所述纵截面和所述两个斜截面均穿过所述镜头模组的几何中心，其中，主对角轴穿过所述镜头模组左上区域和右下区域，副对角轴穿过所述镜头模组左下区域和右上区域。
[0037] 在一实施例中，步骤S102还包括：比较计算得到的其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值的大小。
[0038] 在一实施例中，步骤S102，具体包括：
[0039] 当所述待调整区域为左上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左下区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、纵转轴和副对角轴；
[0040] 当所述待调整区域为左下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、主对角轴和纵转轴；
[0041] 当所述待调整区域为右上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为纵转轴、主对角轴和横转轴；
[0042] 当所述待调整区域为右下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右上区域时，所选取的预设转轴分别为副对角轴、纵转轴和横转轴。
[0043] 步骤S103：根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度。
[0044] 在本实施例中，所述待旋转角度的计算公式为：
[0045] 待旋转角度＝(预设MTF标准值-待调整区域的MTF值)*校准系数。
[0046] 在具体应用中，所述预设标准MTF值根据对光学摄像头的成像精度要求设置，对成像精度要求高，则预设标准MTF值高；对成像精度要求低，则预设标准MTF值低。
[0047] 在具体应用中，当镜头模组沿不同的转轴旋转不同的旋转角度时，待调整区域的MTF值也是不断变化的，转轴的旋转角度变化量与待调整区域的MTF值变化量之间存在一定的线性关系，定义校准系数＝MTF值变化量/旋转角度变化量，用于衡量这种线性关系。
[0048] 步骤S104：控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值。
[0049] 在具体应用中，预设MTF差值百分比阈值根据对光学摄像头的成像精度要求设置，对成像精度要求高，则预设MTF差值百分比阈值低；对成像精度要求低，则预设MTF差值百分比阈值高。
[0050] 定义所述任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比的计算公式为：
[0051] MTF差值百分比＝(任一其他区域的MTF值-待调整区域的MTF值)/任一其他区域的MTF值。
[0052] 步骤S105：返回步骤S101，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止。
[0053] 在一实施例中，步骤S102和S103之前还包括：
[0054] 分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比，并判断其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比是否均小于预设MTF差值百分比阈值，若是，则判定所述光学摄像头校准完成，若否则进入步骤S103。
[0055] 在一实施例中，步骤S101之前还包括：
[0056] 预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
[0057] 预先设置标准MTF值和MTF差值百分比阈值。
[0058] 如图2所示，在本实施例中，所述预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数的步骤具体包括：
[0059] 步骤S201：对镜头模组和感光模组进行初步装配，设定此时所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转的旋转角度为0；
[0060] 步骤S202：以预设角度增量，分别控制所述镜头模组沿其所述预设转轴在预设角度范围内旋转，并分别检测所述菲林图像中所有区域的MTF值变化范围；
[0061] 在一实施例中，步骤S202还包括：以预设角度增量，分别检测所述镜头模组沿不同转轴旋转不同角度时，所述菲林图像中不同区域所对应的不同MTF值。
[0062] 步骤S203：根据所述预设角度范围和所述MTF值变化范围，计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数。
[0063] 在本实施例中所述校准系数的计算公式为：
[0064] 校准系数＝(MTF值变化范围的上限值-MTF值变化范围的下限值)/(预设角度范围的上限值-预设角度范围的下限值)。
[0065] 在具体应用中，预设角度增量和预设角度范围均可根据实际需要设置，本实施例中优选预设角度增量为0.1°，预设角度范围为[-5°，+5°]。
[0066] 本实施例中，设定预设转轴中各转轴分别为横轴a、纵轴b、主对角轴ab、副对角轴ba；
[0067] 设定镜头模组沿横轴a旋转时，菲林图像中左上区域对应的预设角度范围、MTF值变化范围和校准系数分别为[a1，a2]、[x1，x2]和ka左上，则校准系数ka左上＝(x2–x1)/(a2–a1)；
[0068] 设定镜头模组沿主纵轴b旋转时，菲林图像中左上区域对应的预设角度范围、MTF值变化范围和校准系数分别为[b1，b2]、[y1，y2]和kb左上，则校准系数kb左上＝(y2–y1)/(b2–b1)；
[0069] 设定镜头模组沿主对角轴ab旋转时，菲林图像中左上区域对应的预设角度范围、MTF值变化范围和校准系数分别为[ab1，ab2]、[xy1，xy2]和kab左上，则校准系数kab左上＝(xy2–xy1)/(ab2–ab1)；
[0070] 设定镜头模组沿副对角轴ba旋转时，菲林图像中左上区域对应的预设角度范围、MTF值变化范围和校准系数分别为[ba1，ba2]、[yx1，yx2]和kba左上，则校准系数kba左上＝(yx2–yx1)/(ba2–ba1)。
[0071] 其他各区域的参数设定方法依此类推。
[0072] 下面例举一具体实施例来说明计算镜头模组的旋转角度的具体步骤：
[0073] 当菲林图像左上区域的MTF值最小，左下区域与左上区域的MTF差值最大时，确定镜头模组应当旋转的预设转轴为横轴a；
[0074] 设定预设MTF标准值为MTF标准、左上区域的MTF值为MTF测量、待旋转角度为Δa，已知左上校准系数ka ＝(x2–x1)/(a2–a1)，则根据公式待旋转角度＝(预设MTF标准值-待调整区域的MTF值)*校准系数计算得到：
[0075] Δa＝(MTF标准-MTF测量)*ka左上＝(MTF标准-MTF测量)*(x2–x1)/(a2–a1)。
[0076] 如图3所示，本实施例提供的自动校准光学摄像头的系统，包括：
[0077] MTF值检测模块101，用于分别检测所述光学摄像头拍摄的菲林图像中所有区域的MTF值，选取MTF值最小的区域作为待调整区域；
[0078] MTF差值计算模块102，用于分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值，根据与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域选取预设转轴；
[0079] 旋转角度计算模块103，用于根据所述待调整区域的MTF值、预设标准MTF值和所述待调整区域的校准系数，计算所述镜头模组的待旋转角度；
[0080] 控制模块104，用于控制所述镜头模组沿所述预设转轴旋转所述待旋转角度，以使任一其他区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值；
[0081] 返回模块105，用于返回MTF值检测模块101，直到所述菲林图像中所有区域之间的MTF差值百分比均小于预设MTF差值百分比阈值时止。
[0082] 在本实施例中，所述所有区域包括菲林图像的左上区域、左下区域、右上区域和右下区域。
[0083] 在一实施例中，MTF值检测模块101还用于：比较检测到的所述所有区域的MTF值的大小。
[0084] 在本实施例中，所述预设转轴从与所述镜头模组的横截面中心线重合的横转轴、与所述镜头模组的纵截面中心线重合的纵转轴以及分别与所述镜头模组的两个斜截面中心线重合的主对角轴和副对角轴中选取，所述横截面、所述纵截面和所述两个斜截面均穿过所述镜头模组的几何中心，其中，主对角轴穿过所述镜头模组左上区域和右下区域。
[0085] 在一实施例中，MTF差值计算模块102还用于：比较计算得到的其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值的大小。
[0086] 在一实施例中，MTF差值计算模块102，具体用于：
[0087] 当所述待调整区域为左上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左下区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、纵转轴和副对角轴；
[0088] 当所述待调整区域为左下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、右上区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为横转轴、主对角轴和纵转轴；
[0089] 当所述待调整区域为右上区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右下区域时，所选取的预设转轴分别为纵转轴、主对角轴和横转轴；
[0090] 当所述待调整区域为右下区域，与所述待调整区域之间MTF差值最大的区域分别为左上区域、左下区域和右上区域时，所选取的预设转轴分别为副对角轴、纵转轴和横转轴。
[0091] 在一实施例中，所述系统还包括：
[0092] MTF差值百分比计算模块，用于分别计算其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比，并判断其他各区域与所述待调整区域之间的MTF差值百分比是否均小于预设MTF差值百分比阈值，若是，则判定所述光学摄像头校准完成，若否则返回旋转角度计算模块103。
[0093] 在一实施例中，所述系统还包括：
[0094] 校准系数计算模块，用于预先计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数；
[0095] MTF参数设置模块，用于预先设置标准MTF值和MTF差值百分比阈值。
[0096] 如图4所示，在本实施例中，所述校准系数计算模块包括：
[0097] 初步装配单元201，用于对镜头模组和感光模组进行初步装配，设定此时所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转的旋转角度为0；
[0098] MTF值变化范围计算单元202，用于以预设角度增量，分别控制所述镜头模组沿其所述预设转轴在预设角度范围内旋转，并分别检测所述菲林图像中所有区域的MTF值变化范围；
[0099] 校准系数计算单元203，用于根据所述预设角度范围和所述MTF值变化范围，计算所述镜头模组沿其所有预设转轴旋转时，所述菲林图像中所有区域所对应的校准系数。
[0100] 在一实施例中，MTF值变化范围计算单元202，还用于以预设角度增量，分别检测所述镜头模组沿不同转轴旋转不同角度时，所述菲林图像中不同区域所对应的不同MTF值。
[0101] 本发明中的MTF值检测模块101、MTF差值计算模块102、旋转角度计算模块103、控制模块104和返回模块105均可以是具有对应功能的物理存储磁盘或控制器、控制芯片等，其中控制模块104还可以是与镜头模组机械连接的机械臂、驱动电机等可以控制镜头模组旋转的机械装置。
[0102] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
