CN104101978A - 一种机芯校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机芯校准装置，包括具有通孔的光箱，设置在光箱内部的图卡，安装在所述通孔上用于获取以及形成图卡图像的镜头和感光板，驱动所述感光板运动以改变所述感光板与所述镜头位置关系的驱动组件，显示图卡图像的显示器，操作所述显示器以显示所述图卡图像不同状态的操作部件，以及根据所述图卡图像的不同状态判断是否启动所述驱动组件的控制组件。本发明的机芯校准装置能够校准镜头与感光板中心对齐，从而使摄像机变焦后拍摄图像中心不发生较大位移。此外，本发明还提供了一种使用上述机芯校准装置的机芯较准方法。

Description

一种机芯校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及一种机芯校准装置及校准方法，属于高清摄像机装配技术领域。

背景技术

一体化摄像机芯在高端监控领域应用十分广泛，通过将镜头和感光组件集成一体，实现大倍率自动变焦。大倍率的自动变焦过程中，被拍摄图像中心必须始终被观测，不可有较大的位移。如果镜头在装配后中心轴和感光器件的中心不对齐，将导致在变焦过程中，特别是放大过程中拍摄图像中心发生较大位移甚至偏出显示屏幕，从而无法抓取放大后的细节图像。

中国专利文献CN102929074A公开了一种应用影像技术的镜头校准***及其校准方法，镜头校准***包括影像撷取模组、处理模组以及显示模组。影像撷取模组通过镜头撷取标靶图像，以取得即时影像。处理模组分析即时影像，以计算对比度、光轴偏移量、偏移方向或偏移距离。显示模组显示即时影像、对比度、光轴偏移量、偏移方向或偏移距离，通过调整镜头倾斜角度、平行度和接着间隙来完成校准。然而该文献仅提供了对镜头的调整，无法在镜头已经固定的情况下实现对镜头与感光板中心位置的装配校准。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的镜头与感光板中心不对齐，导致变焦后拍摄图像中心发生较大位移的技术问题，从而提供一种校准镜头与感光板中心对齐的装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的镜头与感光板中心不对齐，导致变焦后拍摄图像中心发生较大位移的技术问题，从而提供一种校准镜头与感光板中心对齐的方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种机芯校准装置，包括：具有通孔的光箱，设置在光箱内部的图卡，安装在所述通孔上用于获取以及形成图卡图像的镜头和感光板，驱动所述感光板运动以改变所述感光板与所述镜头位置关系的驱动组件，显示图卡图像的显示器，操作所述显示器以显示所述图卡图像不同状态的操作部件，以及根据所述图卡图像的不同状态判断是否启动所述驱动组件的控制组件。

本发明的机芯校准装置，所述通孔、图卡和镜头被设置在光箱的中心线上。

进一步，本发明的机芯校准装置还包括夹持感光板的夹持部件，所述驱动组件可带动夹持部件作X、Y、Z三维位移。

本发明的机芯校准装置，光箱为封闭的箱体，在箱体内设置有光源。

本发明的机芯校准装置，所述图卡绘制有矩形网格。

本发明的机芯校准装置，所述图卡上标记有以显示器的十字标记中心相对于所述图卡图像的最大偏移量允许值为半径的圆，以及所述圆的圆心。

此外，本发明还提供一种使用上述机芯校准装置的机芯较准方法，包括

S1：将图卡和镜头固定于光箱上，将感光板与驱动组件连接，调节驱动组件镜头与感光板的距离和位置，使感光板能够获取镜头摄取的图卡图像，在显示器中心位置使用十字标记；

S2:通过操作组件使镜头放大倍数最小，观察显示器上十字标记的中心相对于显示器所显示的图卡图像的位置，逐渐放大图像，测量十字标记的中心相对于所述图像的最大偏移量；

S3：判断所述最大偏移量是否大于允许值，所述最大偏移量大于允许值时通过驱动组件调节感光板位置，并重复至少一次S2步骤，直到最大偏移量小于允许值时进入S4步骤；

S4：将感应板固定在镜头上，完成机芯安装工作。

本发明的机芯较准方法，在所述S3步骤中，所述驱动组件调节感光板位置的方式为：

a1：X轴方向调节，放大图像，测量十字标记中心相对于图卡图像在X轴的偏移量，通过驱动组件调节感光板在X轴方向做与所述X轴的偏移方向相同的位移；

a2：Y轴方向调节，放大图像，测量十字标记中心相对于图卡图像在Y轴的偏移量，通过驱动组件调节感光板在Y轴方向做与所述Y轴的偏移方向相同的位移。

本发明的机芯较准方法，在所述S3步骤中，判断最大偏移量是否大于允许值的方法为：在图卡上标记出以所述最大偏移量允许值为半径的圆，将镜头放大倍数调至最小并将所述十字标记中心对准圆心，放大图像过程中，十字标记中心偏出所述圆时可判断最大偏移量大于允许值。

本发明的机芯较准方法，在所述S3步骤中，通过人工或计算机自动判断最大偏移量是否大于允许值。

本发明的机芯较准方法，在所述S4步骤中，通过点胶将所述感应板固定在所述镜头上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的机芯校准装置，通过变化显示器在显示图卡图像的不同状态，可以得到镜头和感光板是否中心对齐以及镜头和感光板之间的偏移量和偏移方向的信息，并据此启动控制组件使驱动组件驱动所述感光板运动，改变所述感光板与所述镜头位置关系以补偿镜头和感光板之间的偏移量和偏移方向，从而使镜头和感光板中心对齐，从而解决变焦后拍摄图像中心发生较大位移的技术问题。

(2)本发明的机芯校准装置，通过将所述通孔、图卡和镜头被设置在光箱的中心线上，可以使镜头能够摄取到整个图卡的图像，方便校准时对图卡图像的摄取，和显示器上所显示图卡图像的选取。

(3)本发明的机芯校准装置，所述驱动组件带动夹持部件作X、Y、Z三维位移。其中可以调节Z方向以带动感光板在垂直方向上发生位移，用于调节感光板和镜头的垂直距离，使感光板能够获取到镜头所摄取的图像，即完成对焦过程。调节X、Y方向可带动感光板在水平方向上发生位移，用于校准镜头与感光板中心对齐。因而通过X、Y、Z三维位移，同时实现了对焦和校准镜头与感光板中心对齐的功能。

(4)本发明的机芯校准装置，通过设置封闭的箱体和光源使校准装置可以摆脱对外部光线的依赖，并消除外部光线对成像的影响，为感光板和镜头提供稳定的成像效果。

(5)本发明的机芯校准装置，在图卡绘制矩形网格，可以方便地观察图像在放大和缩小过程中，显示器中心相对图卡图像的位移方向，并且还能够直观地计算出位移量，特别是对于计算机自动控制来说，使用标准化的矩形网格，为计算机感应位移方向和位移量从而控制驱动组件调节感光板的位置提供了可能。

(6)本发明的机芯校准装置，所述图卡上标记有在图像放大缩小过程中以显示器的十字标记中心相对于所述图卡图像的最大偏移量允许值为半径的圆，以及所述圆的圆心。在判断所述镜头与感光板是否中心对齐时，只需在校准前，将放大倍数调至最小，并将显示器中心对准所述圆的圆心，然后观察放大过程中，显示器中心是否偏出圆，即可判断最大偏移量是否大于允许值。通过在图卡上设置所述圆，可以非常简单、方便地判断出所述镜头与感光板是否中心对齐。

(7)本发明的机芯较准方法，在S1步骤中将图卡和镜头固定于光上，将感光板与驱动组件连接，调节驱动组件镜头与感光板的距离和位置，使感光板能够获取镜头摄取的图卡图像，在显示器中心位置使用十字标记。通过S1步骤完成了本机芯校准方法的准备工作，通过在显示器中心位置使用十字标记，使得在判断镜头和感光板的是否对齐时更加直观、方便。

在S2步骤中通过操作组件使镜头放大倍数最小，观察显示器上十字标记的中心相对于显示器所显示的图卡图像的位置，逐渐放大图像，测量十字标记的中心相对于所述图像的最大偏移量。通过在最小放大倍数时，将显示器上十字标记的中心对准图卡上的某个点，然后在放大图像的过程中，通过观察十字标记的中心相对于图卡上的点的偏移量来判断镜头和感光板的是否对齐，并获得最大偏移量的值，通过观察十字标记的中心相对于图卡上的点的偏移方向来对感光板的调节方向作出指导。

在S3步骤中，通过判断所述最大偏移量是否大于允许值，来判断镜头和感光板的是否对齐，如果最大偏移量是小于允许值，则认为镜头和感光板的已经对齐，不需要对感光板位置进行调整，直接进入S4步骤；若最大偏移量大于允许值时就需要通过驱动组件调节感光板位置，并重复至少一次S2步骤，再次获取最大偏移量的值，直到最大偏移量小于允许值时进入S4步骤。

在S4步骤中，在完成上述步骤的校准后通过将感应板固定在镜头上，从而完成机芯的安装工作，通过S4步骤最终获得了镜头和感光板已经对齐的，在变焦时拍摄图像中心发生的位移符合要求的摄像头机芯。

(8)本发明的机芯较准方法，在所述S3步骤中，所述驱动组件调节感光板位置的方式分为X轴方向调节和Y轴方向调节。将十字标记的中心相对于图像的偏移向X轴和Y轴两个方向分解为X轴方向偏移和Y轴方向偏移，通过驱动组件控制感光板在X轴方向和Y轴方向做出位移来分别补偿X轴方向偏移和Y轴方向偏移，从而完成镜头与感光板的对齐。这种调节方式可简化驱动组件，并且方便对偏移方向和对感光板位移方向做出正确的判断。

(9)本发明的机芯较准方法，在所述S3步骤中，在图卡上标记出以所述最大偏移量允许值为半径的圆和圆心，将镜头放大倍数调至最小并将所述十字标记中心对准圆心，放大图像过程中，通过观察十字标记中心是否偏出所述圆就可以判断最大偏移量是否大于允许值。使得判断最大偏移量是否大于允许值这一原本较为复杂的过程变得非常直观、简单。

(10)本发明的机芯较准方法，在判断最大偏移量是否大于允许值既可以通过人工判断也可以通过计算机自动判断，使本发明的机芯较准方法具有非常强的适应性。使用计算机判断时能极大地提高工作效率，降低人工成本。

(11)本发明的机芯较准方法，使用点胶来将感应板固定在镜头上，在最后的固定过程中，使感应板与镜头的位置不发生改变，保证了之前对感应板和镜头的校准成果，提高了校准精度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明机芯校准装置结构图。

图中附图标记表示为：1-显示器；2-驱动组件；3-控制组件；4-镜头；5-夹持部件,51-连接杆，52-支撑台，53-通孔；6-感光板；7-图卡；8-光箱。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1

本实施例提供一种机芯校准装置，如图1所示，包括具有通孔的光箱8，设置在光箱8内部的图卡7，安装在所述通孔上用于获取以及形成图卡7图像的镜头4和感光板6，驱动所述感光板6运动以改变所述感光板6与所述镜头4位置关系的驱动组件2，显示图卡7图像的显示器1，操作所述显示器1以显示所述图卡7图像不同状态的操作部件，以及根据所述图卡7图像的不同状态判断是否启动所述驱动组件2的控制组件3。

通过变化显示器1在显示图卡7图像的不同状态，可以得到镜头4和感光板6是否中心对齐以及镜头4和感光板6之间的偏移量和偏移方向的信息，并据此启动控制组件3使驱动组件2驱动所述感光板6运动改变所述感光板6与所述镜头4位置关系以补偿镜头4和感光板6之间的偏移量和偏移方向，从而使镜头4和感光板6中心对齐，从而解决变焦后拍摄图像中心发生较大位移的技术问题。

本实施例的机芯校准装置，所述通孔、图卡7和镜头4被设置在光箱8的中心线上。将上述部件均设置在中心线上，可以使镜头4能够摄取到整个图卡7的图像，方便校准时对图卡7图像的摄取，和显示器1上所显示图卡7图像的选取。

本实施例的机芯校准装置，还包括夹持感光板6的夹持部件5，所述夹持部件5一端与驱动组件2相连接，另一端夹持感光板6，所述驱动组件2使用现有技术已有的三轴调节器，例如可以使用台湾TTK公司生产的MXYZ-60L、MXYZ-60R、MXYZ-60C系列，包括X轴调节器、Y轴调节器和Z轴调节器，可带动夹持部件5作X、Y、Z三轴位移。所述的X轴调节器、Y轴调节器和Z轴调节器可以是手动驱动调节，也可以是通过计算机控制电机驱动X轴调节器、Y轴调节器和Z轴调节器。但是所述驱动组件2并不限于上述所公开的调节器，也可以是其它可实现三轴位移的三轴调节器。

其中可以调节Z方向可带动感光板6在垂直方向上发生位移，用于调节感光板6和镜头4的垂直1距离，使感光板6能够获取到镜头4所摄取的图像，即完成对焦过程。调节X、Y方向可带动感光板6在水平方向上发生位移，用于校准镜头4与感光板6中心对齐。因而通过X、Y、Z三维位移，同时实现了对焦和校准镜头4与感光板6中心对齐的功能。

本实施例的机芯校准装置，光箱8为封闭的箱体，在箱体内设置有光源。通过设置封闭的箱体和光源使校准装置可以摆脱对外部光线的依赖，并消除外部光线对成像的影响，为感光板6和镜头4提供稳定的成像效果。

本实施例的机芯校准装置，所述图卡7绘制有矩形网格。通过矩形网格可以方便地观察在图像在放大和缩小过程中，显示器1十字标记中心相对与显示器1所显示的图卡7图像的位移方向，并且还能够直观地计算出位移量，特别是对于计算机自动控制来说，使用标准化的矩形网格，为计算机感应位移方向和位移量从而控制驱动组件2调节感光板6的位置提供了可能。

本实施例的机芯校准装置，所述图卡7上标记有以显示器的十字标记中心相对于所述图卡7图像的最大偏移量允许值为半径的圆，以及所述圆的圆心。在判断所述镜头4与感光板6是否中心对齐时，只需在校准前，将放大倍数调至最小，并将显示器1十字标记中心对准所述圆的圆心，然后观察放大过程中，显示器1十字标记中心是否偏出圆，即可判断最大偏移量是否大于允许值。通过在图卡7上设置所述圆，可以非常简单、方便地判断出所述镜头4与感光板6是否中心对齐。

实施例2

本实施例提供一种使用实施例1所述的机芯校准装置的机芯较准方法，包括

S1：将图卡7和镜头4固定于光箱8上，将感光板6与驱动组件2连接，调节驱动组件2以改变镜头4与感光板6的距离和位置(也即调节镜头4和感光板6在Z轴方向的位置关系)，使感光板6能够获取镜头4摄取的图卡7的图像，在显示器1所显示的图卡7图像的中心位置使用十字标记；通过本步骤完成了本机芯校准方法的准备工作，通过在显示器中心位置使用十字标记，使得在判断镜头和感光板的是否对齐时更加直观、方便。

S2:通过操作组件3使镜头4放大倍数最小，观察显示器1上十字标记的中心相对于显示器1所显示的图卡7图像的位置，逐渐放大图像，测量十字标记的中心相对于所述图像的最大偏移量；

通过在最小放大倍数时，将显示器1上十字标记的中心对准图卡7上的某个点，然后在放大图像的过程中，通过观察十字标记的中心相对于图卡7上的点的偏移量来判断镜头4和感光板6的是否对齐，并获得最大偏移量的值，通过观察十字标记的中心相对于图卡7上的点的偏移方向来对感光板6的调节方向作出指导。

S3：判断所述最大偏移量是否大于允许值，所述最大偏移量大于允许值时通过驱动组件2调节感光板6位置，并重复至少一次S2步骤，直到最大偏移量小于允许值时进入S4步骤；通过判断所述最大偏移量是否大于允许值，来判断镜头和感光板的是否对齐，如果最大偏移量是小于允许值，则认为镜头和感光板的已经对齐，不需要对感光板位置进行调整，直接进入S4步骤；若最大偏移量大于允许值时就需要通过驱动组件调节感光板位置，并重复至少一次S2步骤，再次获取最大偏移量的值，直到最大偏移量小于允许值时进入S4步骤。

在本实施例的机芯较准方法中，驱动组件2调节感光板6位置的方式优选为：

a1：X轴方向调节，放大图像，测量十字标记中心相对于图卡7图像在X轴的偏移量，通过驱动组件2调节感光板6在X轴方向做与所述X轴的偏移方向相同的位移；

a2：Y轴方向调节，放大图像，测量十字中心相对于图卡7图像在Y轴的偏移量，通过驱动组件2调节感光板6在Y轴方向做与所述Y轴的偏移方向相同的位移。

所述驱动组件调节感光板位置的方式分为X轴方向调节和Y轴方向调节。将十字标记的中心相对于图像的偏移向X轴和Y轴两个方向分解为X轴方向偏移和Y轴方向偏移，通过驱动组件控制感光板在X轴方向和Y轴方向做出位移来分别补偿X轴方向偏移和Y轴方向偏移，从而完成镜头与感光板的对齐。这种调节方式可简化驱动组件，并且方便对偏移方向和对感光板位移方向做出正确的判断。

在本实施例的机芯较准方法中，判断最大偏移量是否大于允许值的优选方法为：在图卡7上标记出以所述最大偏移量允许值为半径的圆，将镜头4放大倍数调至最小并将所述十字标记中心对准圆心，放大图像过程中，十字标记中心偏出所述圆时可判断最大偏移量大于允许值。在判断时，先将镜头放大倍数调至最小并将所述十字标记中心对准圆心，放大图像过程中，通过观察十字标记中心是否偏出所述圆就可以判断最大偏移量是否大于允许值。使得判断最大偏移量是否大于允许值这一原本较为复杂的过程变得非常直观、简单。

S4：将感应板6固定在镜头4上，完成机芯安装工作。在完成S1-S3步骤的校准后通过将感应板固定在镜头上，从而完成机芯的安装工作，通过S4步骤最终获得了镜头和感光板已经对齐的，在变焦时拍摄图像中心发生的位移符合要求的摄像头机芯。

在此需要说明的是，最大偏移量允许值可以根据实际校准精度改变。

本实施例的机芯较准方法，在所述S3步骤中，通过人工或计算机自动判断最大偏移量是否大于允许值。

通过计算机判断时，采用计算机编程，程序启动时须预先设定允许值，程序启动后，计算机自动采集十字标记中心相对于图卡7图像的最大偏移量，通过对比最大偏移量是否大于允许值，来判断是否启动驱动组件2，通过采集十字标记中心相对于图卡7图像的偏移方向来控制驱动组件2带动感光板的位移方向。

作为优选方案，在所述S4步骤中，通过点胶将所述感应板6固定在所述镜头4上。当然也可以采用螺钉连接等来固定感应板6和镜头4。

使用点胶来将感应板6固定在镜头4上，在最后的固定过程中，使感应板6与镜头4的位置不发生改变，保证了之前对感应板6和镜头4的校准成果，提高了校准精度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种机芯校准装置，其特征在于，包括具有通孔的光箱(8)，设置在光箱(8)内部的图卡(7)，安装在所述通孔上用于获取以及形成图卡(7)图像的镜头(4)和感光板(6)，驱动所述感光板(6)运动以改变所述感光板(6)与所述镜头(4)位置关系的驱动组件(2)，显示图卡(7)图像的显示器(1)，操作所述显示器(1)以显示所述图卡(7)图像不同状态的操作部件，以及根据所述图卡(7)图像的不同状态判断是否启动所述驱动组件(2)的控制组件(3)。

2.根据权利要求1所述的机芯校准装置，其特征在于，所述通孔、图卡(7)和镜头(4)被设置在光箱(8)的中心线上。

3.根据权利要求1所述的机芯校准装置，其特征在于，还包括夹持感光板(6)的夹持部件(5)，所述驱动组件(2)可带动夹持部件(5)作X、Y、Z三维位移。

4.根据权利要求1所述的机芯校准装置，其特征在于，光箱(8)为封闭的箱体，在箱体内设置有光源。

5.根据权利要求1所述的机芯校准装置，其特征在于，所述图卡(7)绘制有矩形网格。

6.根据权利要求5所述的机芯校准装置，其特征在于，所述图卡(7)上标记有以显示器(1)的十字标记中心相对于所述图卡(7)图像的最大偏移量允许值为半径的圆，以及所述圆的圆心。

7.一种使用根据权利要求1-6任一所述的机芯校准装置的机芯较准方法，包括

S1：将图卡(7)和镜头(4)固定于光箱(8)上，将感光板(6)与驱动组件(2)连接，调节驱动组件(2)镜头(4)与感光板(6)的距离和位置，使感光板(6)能够获取镜头(4)摄取的图卡(7)图像，在显示器(1)中心位置使用十字标记；

S2:通过操作组件(3)使镜头(4)放大倍数最小，观察显示器(1)上十字标记的中心相对于显示器(1)所显示的图卡(7)图像的位置，逐渐放大图像，测量十字标记的中心相对于所述图像的最大偏移量；

S3：判断所述最大偏移量是否大于允许值，所述最大偏移量大于允许值时通过驱动组件(2)调节感光板(6)位置，并重复至少一次S2步骤，直到最大偏移量小于允许值时进入S4步骤；

S4：将感应板(6)固定在镜头(4)上，完成机芯安装工作。

8.根据权利要求7所述的机芯较准方法，其特征在于，在所述S3步骤中，所述驱动组件(2)调节感光板(6)位置的方式为：

a1：X轴方向调节，放大图像，测量十字标记中心相对于图卡(7)图像在X轴的偏移量，通过驱动组件(2)调节感光板(6)在X轴方向做与所述X轴的偏移方向相同的位移；

a2：Y轴方向调节，放大图像，测量十字标记中心相对于图卡(7)图像在Y轴的偏移量，通过驱动组件(2)调节感光板(6)在Y轴方向做与所述Y轴的偏移方向相同的位移。

9.根据权利要求7所述的机芯较准方法，其特征在于，在所述S3步骤中，判断最大偏移量是否大于允许值的方法为：在图卡(7)上标记出以所述最大偏移量允许值为半径的圆，将镜头放大倍数调至最小并将所述十字标记中心对准圆心，放大图像过程中，十字标记中心偏出所述圆时可判断最大偏移量大于允许值。

10.根据权利要求7所述的机芯较准方法，其特征在于，在所述S3步骤中，通过人工或计算机自动判断最大偏移量是否大于允许值。

11.根据权利要求7-10任一所述的机芯较准方法，其特征在于，在所述S4步骤中，通过点胶将所述感应板(6)固定在所述镜头(4)上。