CN103606155A - 摄像机视场标定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像机视场标定方法和装置，装置包括成像目标、摄像机移动支撑组件以及控制计算机；控制计算机与摄像机移动支撑组件相连；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对成像目标进行成像。本发明提供了一种可提高测试精度的摄像机视场标定方法和装置。

Description

摄像机视场标定方法和装置

技术领域

本发明属光电测试领域，涉及一种摄像机视场标定方法和装置，尤其涉及一种近距离成像摄像机视场标定方法和装置。 

背景技术

摄像机一般由光学系统、探测系统（一般为CCD或CMOS器件）组成。摄像机视场，表征了摄像装置的成像范围，是摄像机的一个重要指标。 

目前，摄像机的视场的标定方法因其定义方法的不同可分为角视场和线视场： 

（1）角视场是指摄像机所能成像接收的角范围。测试方法是将摄像机的安装面与转台平面固定，并使摄像机光学成像系统的物方节点与转轴中心重合，对准平行光管，使平行光管焦面处放置的星点孔成像于摄像机成像接收系统。转动转台，使得星点孔的像从摄像机拍摄图像的一边移动到另一边，此时转台转过的角度即为摄像机的视场角2w。由于摄像机成像接收系统的CCD或COMS一般为矩形，因此需要在测定一个方向的视场角后，在旋转90°后，重复上述过程，再测定另一个方向的视场角。该方法需要在转动转台的过程中，平行光管的通光口径始终覆盖摄像机的入瞳。由于摄像机安装面唯一，也造成另一个方向测试的困难。转台、平行光管一般都比较昂贵，因此该方法经济性较差。 

（2）线视场是指摄像机水平安装，在一定摄像距离下，摄像机所能成像接收的宽度。测试方法是在距离摄像机光学成像系统节点、光轴方向L处，测量与光轴方向垂直，水平方向的视场宽度H即为摄像机的水平线视场。由摄像机成像器件靶面的成像画幅宽高比，可确定竖直方向的线视场。 

上述两种方法可由下式等效： 

$w=\arctan \left(\frac{H}{2L}\right)---\left(1\right)$

上述两种方法由于摄像机光学系统的节点确定困难，存在方法性误差，未能真实反映摄像机所能成像接收的范围。 

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可提高测试精度的摄像机视场标定方法和装置。 

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种摄像机视场标定方法，其特殊之处在于：所述摄像机视场标定方法包括以下步骤： 

1）在目标靶板中心贴特征圆形图形； 

2）调整摄像机的位置，使目标靶板中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；所述摄像机所拍摄的目标靶板的上下、左右对称，记录此时摄像机的位置a以及摄像机在位置a时摄像机的水平视场宽度Pa； 

3）移动摄像机的位置至位置b，并使目标靶板中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；所述摄像机所拍摄的目标靶板的上下、左右对称，记录摄像机在位置b时摄像机的水平视场宽度Pb以及位置a和位置b之间的距离ΔL；所述摄像机的运行方向与目标靶板所在的平面垂直； 

4）以三角形相似原理，根据如下公式计算得到摄像机的视场角w： 

$w=\mathrm{ac}\tan \left(\frac{\mathrm{Pb}-\mathrm{Pa}}{2\mathrm{\ΔL}}\right).$

一种用于实现如上所述的摄像机视场标定方法的装置，其特殊之处在于：所述装置包括成像目标、摄像机移动支撑组件以及控制计算机；所述控制计算机与摄像机移动支撑组件相连；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对成像目标进行成像。 

上述摄像机移动支撑组件包括电动平移台、五维调整架以及摄像机承载支架；所述五维调整架通过摄像机承载支架设置在电动平移台上；所述电动平移台的运行方向与成像目标所在的平面垂直；待标定摄像机设置在五维调整架上并随电动平移台进行移动；待标定摄像机与电动平移台分别与控制计算机相连。 

上述成像目标包括目标靶板以及设置在目标靶板中心的圆形图形；待标定 摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对目标靶板中心的圆形图形进行成像。 

本发明的优点是： 

1、通过测定摄像机不同摄像距离下的水平视场及不同摄像距离间的间距，避免了由于摄像机节点位置定位不准而带来的误差，提高了测试的精度和重复性。 

2、利用摄像机在不同摄像距离下，成像关系的相似性，采用靶板、平移台可进行摄像机视场的测量，经济性更好。 

3、与传统的单一成像距离下的线视场测定方法相比，通过调整摄像机的姿态，使得不同成像距离下，目标靶板中心成像于摄像机拍摄的图像中心，即使得摄像机的移动方向沿着视轴方向，增加了测试的可操作性，同时也提高了测试精度。 

附图说明

图1是本发明所提供的摄像机视场标定装置的结构示意图； 

其中： 

1-目标靶板；2-电动平移台；3-五维调整架；4-摄像机承载支架；5-控制计算机。 

具体实施方式

本发明的原理是： 

本方法通过测定两摄像距离下的线视场及两摄像距离间的距离，利用摄像机在不同摄像距离成像的相似性，由三角形相似原理，从而准确测定摄像机节点的位置，准确得到摄像机的摄像距离，实现摄像机视场的标定。 

本发明提供了一种摄像机视场标定方法，该摄像机视场标定方法包括以下步骤： 

1）在目标靶板中心贴平面反射镜，用激光器将调整电动平移台，使其运行方向与目标靶板平面垂直。调整完毕后，在目标靶板1中心贴特征圆形图形； 

2）调整摄像机的位置，使目标靶板1中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；摄像机所拍摄的目标靶板1的上下、左右对称，记录此时摄像 机的位置a以及摄像机在位置a时摄像机的水平视场宽度Pa； 

3）移动摄像机的位置至位置b，并使目标靶板1中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；摄像机所拍摄的目标靶板1的上下、左右对称，记录摄像机在位置b时摄像机的水平视场宽度Pb以及位置a和位置b之间的距离ΔL；摄像机的运行方向与目标靶板1所在的平面垂直； 

4）以三角形相似原理，根据如下公式计算得到摄像机的视场角w： 

$w=\mathrm{ac}\tan \left(\frac{\mathrm{Pb}-\mathrm{Pa}}{2\mathrm{\ΔL}}\right).$

参见图1，本发明还提供了一种用于实现如上所述的摄像机视场标定方法的装置，该装置包括成像目标、摄像机移动支撑组件以及控制计算机5；控制计算机5与摄像机移动支撑组件相连；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对成像目标进行成像。 

摄像机移动支撑组件包括电动平移台2、五维调整架3以及摄像机承载支架4；五维调整架3通过摄像机承载支架4设置在电动平移台2上；电动平移台2的运行方向与成像目标所在的平面垂直；待标定摄像机设置在五维调整架3上并随电动平移台2进行移动；待标定摄像机与电动平移台2分别与控制计算机5相连。 

成像目标包括目标靶板1以及设置在目标靶板1中心的圆形图形；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对目标靶板1中心的圆形图形进行成像。 

结合本发明所提供的装置对本发明的实现进行如下详细说明： 

1、在目标靶板1中心贴平面反射镜，用激光器将调整电动平移台2，使其运行方向与目标靶板1平面垂直。调整完毕后，在目标靶板1中心贴特征圆形图形。2、将摄像机固定于五维调整架3，五维调整架3通过摄像机承载支架4与电动平移台2固定连接。连接控制计算机5与摄像机、电动平移台2，打开控制计算机5、摄像机，将摄像机拍摄图像显示于控制计算机5。 

3、调整摄像机支撑架的高度，使目标靶板1中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心。调整五维调整架3，使摄像机拍摄的靶板的上下、左右对称，记下此时摄像机在电动平移台2的位置a。 

4、启动电动平移台2，使摄像机移动至b处，调整五维调整架3，使得摄像机在位置a、位置b，目标靶板1中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心，且摄像机拍摄的靶板的上下、左右对称，即使得摄像机移动方向与摄像机视轴一致。此时分别记下摄像机在位置a的水平视场宽度Pa和位置b的水平视场宽度Pb以及位置a与位置b之间的距离ΔL。 

5、由三角形相似原理，得到摄像机的视场角w为： 

$w=\mathrm{ac}\tan \left(\frac{\mathrm{Pb}-\mathrm{Pa}}{2\mathrm{\ΔL}}\right)$ 。

Claims (4)

1.一种摄像机视场标定方法，其特征在于：所述摄像机视场标定方法包括以下步骤：

1）在目标靶板中心贴特征圆形图形；

2）调整摄像机的位置，使目标靶板中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；所述摄像机所拍摄的目标靶板的上下、左右对称，记录此时摄像机的位置a以及摄像机在位置a时摄像机的水平视场宽度Pa；

3）移动摄像机的位置至位置b，并使目标靶板中心的特征圆形图形成像于摄像机拍摄的图像中心；所述摄像机所拍摄的目标靶板的上下、左右对称，记录摄像机在位置b时摄像机的水平视场宽度Pb以及位置a和位置b之间的距离ΔL；所述摄像机的运行方向与目标靶板所在的平面垂直；

4）以三角形相似原理，根据如下公式计算得到摄像机的视场角w：

$w=\mathrm{ac}\tan \left(\frac{\mathrm{Pb}-\mathrm{Pa}}{2\mathrm{\ΔL}}\right).$

2.一种用于实现权利要求1所述的摄像机视场标定方法的装置，其特征在于：所述装置包括成像目标、摄像机移动支撑组件以及控制计算机；所述控制计算机与摄像机移动支撑组件相连；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对成像目标进行成像。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述摄像机移动支撑组件包括电动平移台、五维调整架以及摄像机承载支架；所述五维调整架通过摄像机承载支架设置在电动平移台上；所述电动平移台的运行方向与成像目标所在的平面垂直；待标定摄像机设置在五维调整架上并随电动平移台进行移动；待标定摄像机与电动平移台分别与控制计算机相连。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述成像目标包括目标靶板以及设置在目标靶板中心的圆形图形；待标定摄像机设置在摄像机移动支撑组件上并对目标靶板中心的圆形图形进行成像。

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