CN104730802A - 光轴夹角的校准、对焦方法和***和双摄像头设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光轴夹角的校准、对焦方法和***和双摄像头设备，其中，校准方法，包括：对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。通过本发明的技术方案，实现了双摄像头设备的自校准对焦。

Description

光轴夹角的校准、对焦方法和***和双摄像头设备
技术领域
本发明涉及光学对焦技术领域，具体而言，涉及一种光轴夹角的校准方法和***、一种对焦方法和***和一种双摄像头设备。
背景技术
在相关技术中，为了在拍摄过程中实现更优异的对焦效果，双摄像头被开发应用于各种拍摄设备，在用户选择待拍摄物体的对焦点(特征点)后，每个摄像头均对该特征点进行成像以形成两个成像点，依据两个成像点到光轴点在成像平面的中心点之间的距离和等效焦距，确定待拍摄物体到镜头平面的物距值，进而确定对焦过程镜头移动的距离。
但是上述过程基于两个光轴平行的理想情况，当拍摄设备因为制作工艺偏差或者外力碰撞而造成光轴偏移时，在依据理想情况确定物距值，会造成严重的对焦偏差，影响用户的拍摄效果和使用体验。
而在将闭环马达技术应用于双镜头拍摄技术后，虽然可以实现基于霍尔传感器对镜头位移进行测量，但是并不能对光轴夹角参数进行自校准的效果。
因此，如何实现双镜头的拍摄设备的自校准过程以实现准确对焦成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种光轴夹角的校准方法和***、一种对焦方法和***和一种双摄像头设备。
有鉴于此，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种光轴夹角的校准方法，包括：对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过获取第一摄像头的第一物距值，并由光轴夹角计算公式确定双摄像头设备的光轴夹角采样值，以完成光轴夹角的校准过程，提高了光轴夹角的校准效率，避免了光轴夹角的偏差造成的对焦不准确等问题，提升了用户的使用体验。
具体地，确定以第一摄像头的镜心为原点的第一坐标系(其中，第一坐标系的y轴垂直于成像面，第一坐标系的x轴平行于成像面)，以及一第二摄像头的镜心为原点的第二坐标系(其中，第二坐标系的y轴垂直于成像面，第二坐标系的x轴平行于成像面)，光轴夹角计算公式是差值、双摄像头的参数(等效焦距和镜心距离等)、光轴夹角和物距值之间的等式关系，其中，成像点差值是两个成像点到对应的y轴的距离值之间的差值，更进一步地，在多次通过差值获得多个光轴夹角采样值后，计算其加权平均值作为光轴夹角，提高了光轴夹角校准的准确率。
另外，双摄像头设备的参数可以存储在寄存器中，或者微处理器的存储单元中，以保证快速读取上述参数进行光轴夹角的计算，同时，对第一物距值的获取过程可以采用单摄像头对焦方法，如采用闭环马达获取对焦后的物距值，保证了物距值的准确性和校正过程的可靠性。
根据本发明的一个实施例，优选地，获取第一物距值，包括以下具体步骤：获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过获取镜头位移值和映射表，可以快速获取第一物距值，进而根据物距值实现光轴夹角的校准，技术过程简单，提高了校准过程的效率，具体地，可以通过安装闭合马达，以实现在对焦后通过闭环马达快速获取镜头位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，在对被拍摄物体的任一特征点进行对焦之前，还包括以下具体步骤：存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过存储等效焦距值和镜心距离等参数，可以将上述参数直接用于光轴夹角的计算，进而有效地提高校准光轴夹角的效率和准确率。
根据本发明的一个实施例，优选地，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括： α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过光学几何关系创建上述光轴夹角计算公式，具体地，通过特征点所在的三角形和成像点所在的三角形之间的相似关系，创建了上述光轴夹角计算公式，也即通过成像点确定了光轴夹角采样值，更进一步地，通过多次对特征点的对焦，获取光轴夹角采样值的加权平均值等，更满足光轴夹角的计算精度要求。
根据本发明的一个实施例，优选地，确定所述双摄像头设备的光轴夹角，包括以下具体步骤：计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过计算所述光轴夹角采样值的加权平均值作为光轴夹角，减小了校准过程中的误差，提高了光轴夹角的校准的准确度。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过创建第二映射表，为双摄像头设备的实际对焦过程提供了数据依据，具体地，并且通过对光轴夹角的不断修正，及时对第二映射表进行修正，可以在实际对焦过程中，通过成像点的差值，快速确定物距值，进而完成对焦过程。
根据本发明的第二方面的实施例，提出了一种对焦方法，包括：获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过创建像距值和校准位移值之间的校准映射表，可以直接根据像距值确定第二摄像头的校准位移值，减少了计算的过程，其中，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角和上述计算公式，通过多次测得像距值，可以创建校准映射表，进而在实际对焦过程中，只需要获得像距值，即可快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值，包括以下具体步骤：将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过光轴夹角计算公式获得第二物距值，提高了第二摄像头的对焦的准确度，具体地，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角计算公式，通过将多次测得成像点的差值的平均值、校准的光轴夹角和双摄像头设备的参数代入光轴夹角计算公式，可以准确获得第二摄像头的物距值，并根据物距值和第二映射表快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二摄像头的第二物距值，包括以下具体步骤：根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过获取第二物距值和第二摄像头的镜头位移值的映射关系，提高了第二摄像头的对焦效率和准确率，控制第二摄像头根据镜头位移值完成对焦过程。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过完成第一次对焦后，进行第二次对焦，实现了更精准的对焦效果，其中，采用对比度对焦的方式是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置，而相位对焦方法是在准确焦点位置的时候，相位检测***可以准确的获知当前已经处于合焦状态。
根据本发明的第三方面的实施例，提出了一种光轴夹角的校准***，包括：获取单元，用于对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；确定单元，用于确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；所述确定单元还用于，确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；所述确定单元还用于，根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过获取第一摄像头的第一物距值，并由光轴夹角计算公式确定双摄像头设备的光轴夹角采样值，以完成光轴夹角的校准过程，提高了光轴夹角的校准效率，避免了光轴夹角的偏差造成的对焦不准确等问题，提升了用户的使用体验。
具体地，确定以第一摄像头的镜心为原点的第一坐标系(其中，第一坐标系的y轴垂直于成像面，第一坐标系的x轴平行于成像面)，以及一第二摄像头的镜心为原点的第二坐标系(其中，第二坐标系的y轴垂直于成像面，第二坐标系的x轴平行于成像面)，光轴夹角计算公式是差值、双摄像头的参数(等效焦距和镜心距离等)、光轴夹角和物距值之间的等式关系，其中，成像点差值是两个成像点到对应的y轴的距离值之间的差值，更进一步地，在多次通过差值获得多个光轴夹角采样值后，计算其加权平均值作为光轴夹角，提高了光轴夹角校准的准确率。
另外，双摄像头设备的参数可以存储在寄存器中，或者微处理器的存储单元中，以保证快速读取上述参数进行光轴夹角的计算，同时，对第一物距值的获取过程可以采用单摄像头对焦方法，如采用闭环马达获取对焦后的物距值，保证了物距值的准确性和校正过程的可靠性。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述获取单元还用于，获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；以及用于通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过获取镜头位移值和映射表，可以快速获取第一物距值，进而根据物距值实现光轴夹角的校准，技术过程简单，提高了校准过程的效率，具体地，可以通过安装闭合马达，以实现在对焦后通过闭环马达快速获取镜头位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：存储单元，用于存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过存储等效焦距值和镜心距离等参数，可以将上述参数直接用于光轴夹角的计算，进而有效地提高校准光轴夹角的效率和准确率。
根据本发明的一个实施例，优选地，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括： α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过光学几何关系创建上述光轴夹角计算公式，具体地，通过特征点所在的三角形和成像点所在的三角形之间的相似关系，创建了上述光轴夹角计算公式，也即通过成像点确定了光轴夹角采样值，更进一步地，通过多次对特征点的对焦，获取光轴夹角采样值的加权平均值等，更满足光轴夹角的计算精度要求。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：计算单元，用于计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；所述存储单元还用于，将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过计算所述光轴夹角采样值的加权平均值作为光轴夹角，减小了校准过程中的误差，提高了光轴夹角的校准的准确度。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：创建单元，用于在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过创建第二映射表，为双摄像头设备的实际对焦过程提供了数据依据，具体地，并且通过对光轴夹角的不断修正，及时对第二映射表进行修正，可以在实际对焦过程中，通过成像点的差值，快速确定物距值，进而完成对焦过程。
根据本发明的第四方面的实施例，提出了一种对焦***，包括：获取单元，用于获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；所述获取单元还用于，获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；所述对焦***，还包括：确定单元，用于以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；对焦单元，用于根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
根据本发明的实施例的对焦***，通过创建像距值和校准位移值之间的校准映射表，可以直接根据像距值确定第二摄像头的校准位移值，减少了计算的过程，其中，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角和上述计算公式，通过多次测得像距值，可以创建校准映射表，进而在实际对焦过程中，只需要获得像距值，即可快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元还用于，将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦***，通过光轴夹角计算公式获得第二物距值，提高了第二摄像头的对焦的准确度，具体地，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角计算公式，通过将多次测得成像点的差值的平均值、校准的光轴夹角和双摄像头设备的参数代入光轴夹角计算公式，可以准确获得第二摄像头的物距值，并根据物距值和第二映射表快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元还用于，根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦***，通过获取第二物距值和第二摄像头的镜头位移值的映射关系，提高了第二摄像头的对焦效率和准确率，控制第二摄像头根据镜头位移值完成对焦过程。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述对焦单元还用于，在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
根据本发明的实施例的对焦***，通过完成第一次对焦后，进行第二次对焦，实现了更精准的对焦效果，其中，采用对比度对焦的方式是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置，而相位对焦方法是在准确焦点位置的时候，相位检测***可以准确的获知当前已经处于合焦状态。
根据本发明的第五方面的实施例，提出了一种双摄像头设备，包括：如上述任一项技术方案所述的光轴夹角的校准***或如上述任一项技术方案所述的对焦***。
通过以上技术方案，可以实现快速对焦和精准对焦，同时，实现了对双摄像头设备的光轴夹角的自校准，避免了因光轴夹角的偏差造成对焦误差，提升了用户在拍摄过程的使用体验。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准方法的示意流程图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的对焦方法的示意流程图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准***的示意框图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的对焦***的示意框图；
图5示出了根据本发明的一个实施例的双摄像头设备的示意框图；
图6示出了根据本发明的一个实施例的双摄像头设备的坐标系示意图；
图7示出了根据本发明的实施例的拍摄设备的光路示意图(光轴夹角为零)；
图8示出了根据本发明的实施例的拍摄设备的光路示意图(一个光轴发生偏转)；
图9示出了根据本发明的实施例的拍摄设备的光路示意图(；两个光轴发生偏转)。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准方法的示意流程图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准方法，包括：步骤102，对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；步骤104，确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；步骤106，确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；步骤108，根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过获取第一摄像头的第一物距值，并由光轴夹角计算公式确定双摄像头设备的光轴夹角采样值，以完成光轴夹角的校准过程，提高了光轴夹角的校准效率，避免了光轴夹角的偏差造成的对焦不准确等问题，提升了用户的使用体验。
具体地，确定以第一摄像头的镜心为原点的第一坐标系(其中，第一坐标系的y轴垂直于成像面，第一坐标系的x轴平行于成像面)，以及一第二摄像头的镜心为原点的第二坐标系(其中，第二坐标系的y轴垂直于成像面，第二坐标系的x轴平行于成像面)，光轴夹角计算公式是差值、双摄像头的参数(等效焦距和镜心距离等)、光轴夹角和物距值之间的等式关系，其中，成像点差值是两个成像点到对应的y轴的距离值之间的差值，更进一步地，在多次通过差值获得多个光轴夹角采样值后，计算其加权平均值作为光轴夹角，提高了光轴夹角校准的准确率。
另外，双摄像头设备的参数可以存储在寄存器中，或者微处理器的存储单元中，以保证快速读取上述参数进行光轴夹角的计算，同时，对第一物距值的获取过程可以采用单摄像头对焦方法，如采用闭环马达获取对焦后的物距值，保证了物距值的准确性和校正过程的可靠性。
根据本发明的一个实施例，优选地，获取第一物距值，包括以下具体步骤：获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过获取镜头位移值和映射表，可以快速获取第一物距值，进而根据物距值实现光轴夹角的校准，技术过程简单，提高了校准过程的效率，具体地，可以通过安装闭合马达，以实现在对焦后通过闭环马达快速获取镜头位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，在对被拍摄物体的任一特征点进行对焦之前，还包括以下具体步骤：存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过存储等效焦距值和镜心距离等参数，可以将上述参数直接用于光轴夹角的计算，进而有效地提高校准光轴夹角的效率和准确率。
根据本发明的一个实施例，优选地，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括： α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过光学几何关系创建上述光轴夹角计算公式，具体地，通过特征点所在的三角形和成像点所在的三角形之间的相似关系，创建了上述光轴夹角计算公式，也即通过成像点确定了光轴夹角采样值，更进一步地，通过多次对特征点的对焦，获取光轴夹角采样值的加权平均值等，更满足光轴夹角的计算精度要求。
根据本发明的一个实施例，优选地，确定所述双摄像头设备的光轴夹角，包括以下具体步骤：计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过计算所述光轴夹角采样值的加权平均值作为光轴夹角，减小了校准过程中的误差，提高了光轴夹角的校准的准确度。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准方法，通过创建第二映射表，为双摄像头设备的实际对焦过程提供了数据依据，具体地，并且通过对光轴夹角的不断修正，及时对第二映射表进行修正，可以在实际对焦过程中，通过成像点的差值，快速确定物距值，进而完成对焦过程。
图2示出了根据本发明的一个实施例的对焦方法的示意流程图。
如图2所示，根据本发明的一个实施例的对焦方法，包括：步骤202，获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；步骤204，获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；步骤206，以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；步骤208，根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过创建像距值和校准位移值之间的校准映射表，可以直接根据像距值确定第二摄像头的校准位移值，减少了计算的过程，其中，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角和上述计算公式，通过多次测得像距值，可以创建校准映射表，进而在实际对焦过程中，只需要获得像距值，即可快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值，包括以下具体步骤：将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过光轴夹角计算公式获得第二物距值，提高了第二摄像头的对焦的准确度，具体地，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角计算公式，通过将多次测得成像点的差值的平均值、校准的光轴夹角和双摄像头设备的参数代入光轴夹角计算公式，可以准确获得第二摄像头的物距值，并根据物距值和第二映射表快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二摄像头的第二物距值，包括以下具体步骤：根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过获取第二物距值和第二摄像头的镜头位移值的映射关系，提高了第二摄像头的对焦效率和准确率，控制第二摄像头根据镜头位移值完成对焦过程。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
根据本发明的实施例的对焦方法，通过完成第一次对焦后，进行第二次对焦，实现了更精准的对焦效果，其中，采用对比度对焦的方式是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置，而相位对焦方法是在准确焦点位置的时候，相位检测***可以准确的获知当前已经处于合焦状态。
图3示出了根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准***的示意框图。
如图3所示，根据本发明的一个实施例的光轴夹角的校准***300，包括：获取单元302，用于对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；确定单元304，用于确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；所述确定单元304还用于，确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；所述确定单元304还用于，根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过获取第一摄像头的第一物距值，并由光轴夹角计算公式确定双摄像头设备的光轴夹角采样值，以完成光轴夹角的校准过程，提高了光轴夹角的校准效率，避免了光轴夹角的偏差造成的对焦不准确等问题，提升了用户的使用体验。
具体地，确定以第一摄像头的镜心为原点的第一坐标系(其中，第一坐标系的y轴垂直于成像面，第一坐标系的x轴平行于成像面)，以及一第二摄像头的镜心为原点的第二坐标系(其中，第二坐标系的y轴垂直于成像面，第二坐标系的x轴平行于成像面)，光轴夹角计算公式是差值、双摄像头的参数(等效焦距和镜心距离等)、光轴夹角和物距值之间的等式关系，其中，成像点差值是两个成像点到对应的y轴的距离值之间的差值，更进一步地，在多次通过差值获得多个光轴夹角采样值后，计算其加权平均值作为光轴夹角，提高了光轴夹角校准的准确率。
另外，双摄像头设备的参数可以存储在寄存器中，或者微处理器的存储单元中，以保证快速读取上述参数进行光轴夹角的计算，同时，对第一物距值的获取过程可以采用单摄像头对焦方法，如采用闭环马达获取对焦后的物距值，保证了物距值的准确性和校正过程的可靠性。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述获取单元302还用于，获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；以及用于通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过获取镜头位移值和映射表，可以快速获取第一物距值，进而根据物距值实现光轴夹角的校准，技术过程简单，提高了校准过程的效率，具体地，可以通过安装闭合马达，以实现在对焦后通过闭环马达快速获取镜头位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：存储单元306，用于存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过存储等效焦距值和镜心距离等参数，可以将上述参数直接用于光轴夹角的计算，进而有效地提高校准光轴夹角的效率和准确率。
根据本发明的一个实施例，优选地，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括： α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过光学几何关系创建上述光轴夹角计算公式，具体地，通过特征点所在的三角形和成像点所在的三角形之间的相似关系，创建了上述光轴夹角计算公式，也即通过成像点确定了光轴夹角采样值，更进一步地，通过多次对特征点的对焦，获取光轴夹角采样值的加权平均值等，更满足光轴夹角的计算精度要求。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：计算单元308，用于计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；所述存储单元306还用于，将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过计算所述光轴夹角采样值的加权平均值作为光轴夹角，减小了校准过程中的误差，提高了光轴夹角的校准的准确度。
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：创建单元310，用于在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
根据本发明的实施例的光轴夹角的校准***，通过创建第二映射表，为双摄像头设备的实际对焦过程提供了数据依据，具体地，并且通过对光轴夹角的不断修正，及时对第二映射表进行修正，可以在实际对焦过程中，通过成像点的差值，快速确定物距值，进而完成对焦过程。
根据本发明的第四方面的实施例，提出了一种对焦***400，包括：获取单元402，用于获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；所述获取单元402还用于，获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；所述对焦***400，还包括：确定单元404，用于以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；对焦单元406，用于根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
根据本发明的实施例的对焦***，通过创建像距值和校准位移值之间的校准映射表，可以直接根据像距值确定第二摄像头的校准位移值，减少了计算的过程，其中，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角和上述计算公式，通过多次测得像距值，可以创建校准映射表，进而在实际对焦过程中，只需要获得像距值，即可快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元404还用于，将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦***，通过光轴夹角计算公式获得第二物距值，提高了第二摄像头的对焦的准确度，具体地，在对光轴夹角进行校准后，根据光轴夹角计算公式，通过将多次测得成像点的差值的平均值、校准的光轴夹角和双摄像头设备的参数代入光轴夹角计算公式，可以准确获得第二摄像头的物距值，并根据物距值和第二映射表快速确定第二摄像头的校准位移值。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述确定单元404还用于，根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
根据本发明的实施例的对焦***，通过获取第二物距值和第二摄像头的镜头位移值的映射关系，提高了第二摄像头的对焦效率和准确率，控制第二摄像头根据镜头位移值完成对焦过程。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述对焦单元406还用于，在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
根据本发明的实施例的对焦***，通过完成第一次对焦后，进行第二次对焦，实现了更精准的对焦效果，其中，采用对比度对焦的方式是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置，而相位对焦方法是在准确焦点位置的时候，相位检测***可以准确的获知当前已经处于合焦状态。
图5示出了根据本发明的一个实施例的双摄像头设备的示意框图。
如图5所示，根据本发明的一个实施例的双摄像头设备500，包括：如上述任一项技术方案所述的光轴夹角的校准***300或如上述任一项技术方案所述的对焦***400。
下面结合图1至图9，对根据本发明的实施例的拍摄设备的对焦过程进行具体说明。
双摄像头设备的闭环马达和镜头适配后会输出两组映射表，其中，一组为物距值和镜头位移的映射表(表1)，另一组位移和镜头位移的映射表(表2)。
如图6所示，确定以摄像头1的镜心为原点的第一坐标系(其中，第一坐标系的y轴垂直于成像面，第一坐标系的x轴平行于成像面)，以及摄像头2的镜心为原点的第二坐标系(其中，第二坐标系的y轴垂直于成像面，第二坐标系的x轴平行于成像面)，用于光轴1和光轴2的夹角计算公式的各个参数，均是在对应的坐标系内测得的数值。
表1
Object Distance(m) Lens Shift(mm)
∞ 0.000
10.0 -0.001
5.0 -0.003
4.0 -0.004
3.0 -0.005
2.0 -0.007
1.9 -0.008
1.8 -0.008
1.7 -0.009
1.6 -0.009
1.5 -0.010
1.4 -0.010
1.3 -0.011
1.2 -0.012
1.1 -0.013
1.0 -0.015
0.9 -0.016
0.8 -0.018
0.7 -0.021
0.6 -0.024
0.5 -0.029
0.45 -0.033
0.40 -0.037
0.35 -0.042
0.30 -0.049
0.25 -0.059
0.20 -0.074
0.15 -0.099
0.14 -0.107
0.13 -0.115
0.12 -0.125
0.11 -0.137
0.10 -0.151
如图7所示，当拍摄设备的光轴夹角参数为0时，根据相似三角形的比例关系，有公式如下：
d L = [ x 1 - x 2 f ] ,
其中，d为镜心距离，L为物距值，f为等效焦距，x1-x2为上述差值差值，因此，通过上述公式、表1和表2可以快速获取光轴夹角为0是的物距值L。
下面对光轴夹角的计算公式的普遍适用性通过具体实施例进行说明：
注意：在这里我们定义光轴2相对光轴1顺时针旋转的角度为正，反之为负。
实施例一：
如图8所示，当拍摄设备的一个光轴发生偏转，且光轴夹角参数为α时，同样，根据相似三角形的比例关系，有方程组(1)如下：
x 1 f = x L , x 2 f = x + Δx + d L = x 1 f + d L + tan α ,
其中，d为镜心距离，L为物距值，f为等效焦距，x2-x1为差值，α为光轴夹角，Δx为光轴偏移距离，因此，通过上述公式可以快速获取光轴夹角为α的物距值L，通过上述方程组获得α值，从而实现光轴夹角的自校准，进而基于校准后的α计算物距值，并结合表1和表2可以实现精准对焦过程。
对方程组(1)进行简化消除Δx后，获得光轴夹角的计算公式为： α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
实施例二：
如图9所示，当拍摄设备的两个光轴发生偏转，且光轴夹角参数分别为α1和α2时，光轴夹角α＝α2-α1，同样，根据相似三角形的比例关系，有方程组(2)如下：
x 1 - Δx 1 f = x L x 2 - Δx 2 f = x + x 2 - Δx 2 + d L + f
注意，上述△x1、△x2、△x、α1、α2都是有符号的，可能为正也可能为负。
另外， α 1 = arctan Δx 1 f , α 2 = arctan Δx 2 f ,
其中，d为镜心距离，L为物距值，f为等效焦距，x2-x1为差值，α为光轴夹角，Δx1为第一光轴偏移距离，Δx2为第二光轴偏移距离，因此，通过上述公式可以快速获取光轴夹角为α的物距值L(消除参变量Δx1和Δx2)，通过上述方程组获得α值，从而实现光轴夹角的自校准，进而基于校准后的α计算物距值，并结合表1和表2可以实现精准对焦过程。
表2
(x2-x1)(单位：像素) Lens Shift(mm)
0 0.000
1 -0.001
2 -0.003
3 -0.004
4 -0.005
5 -0.007
6 -0.008
7 -0.008
8 -0.009
9 -0.009
10 -0.010
11 -0.010
12 -0.011
13 -0.012
14 -0.013
16 -0.015
18 -0.016
20 -0.018
22 -0.021
24 -0.024
28 -0.029
32 -0.033
36 -0.037
40 -0.042
44 -0.049
50 -0.059
56 -0.074
62 -0.099
70 -0.107
80 -0.115
90 -0.125
110 -0.137
130 -0.151
对上述方程组(2)进行简化，可得到：
Δx 2 - Δx 1 = ( x 2 - x 1 ) - fd L ,
光轴夹角：
α = α 1 - α 2 = arctan ( Δx 2 f ) - arctan ( Δx 1 f ) ,
在小角度下可得：
α = α 1 - α 2 = arctan ( Δx 2 - Δx 1 f ) = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) ,
也即，在两光轴均发生偏转时获得光轴夹角的计算公式同样为：通过上述两个实施例可知，根据本发明的实施例的光轴夹角的计算公式适用于所有光轴夹角发生偏转的情况，具有普遍适应性。
上述拍摄设备采用快速对焦时，在测试对焦时，获取特征点在成像面的差值(多次测试的平均值)，通过表2确定镜头位移，即可完成快速对焦过程。
在完成快速对焦后，在采用对比度对焦或相位对焦，对双镜头进行更准确的对焦，在拍摄过程中，统计镜头位移后对表1和表2进行更新和优化。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到如何实现双镜头的拍摄设备的自校准过程以实现准确对焦成的技术问题。因此，本发明提出了一种新的对焦方案和一种双摄像头设备，可以实现快速对焦和精准对焦，同时，实现了对双摄像头设备的光轴夹角参数的自校准，避免了因光轴夹角参数的误差造成对焦误差，提升了用户在拍摄过程的使用体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种光轴夹角的校准方法，所述校准方法适用于包含有第一摄像头和第二摄像头的双摄像头设备，其特征在于，所述校准方法包括：
对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；
确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；
确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；
根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
2.根据权利要求1所述的光轴夹角的校准方法，其特征在于，获取第一物距值，包括以下具体步骤：
获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；
通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
3.根据权利要求1所述的光轴夹角的校准方法，其特征在于，在对被拍摄物体的任一特征点进行对焦之前，还包括以下具体步骤：
存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
4.根据权利要求3所述的光轴夹角的校准方法，其特征在于，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括：
α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光轴校准方法，其特征在于，确定所述双摄像头设备的光轴夹角，包括以下具体步骤：
计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；
将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光轴校准方法，其特征在于，还包括：
在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
7.一种对焦方法，适用于如权利要求1至6中任一项所述的光轴校准方法完成光轴夹角校准的双摄像头设备，其特征在于，包括：
获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；
获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；
以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；
根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
8.根据权利要求7所述的对焦方法，其特征在于，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值，包括以下具体步骤：
将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
9.根据权利要求7所述的对焦方法，其特征在于，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二摄像头的第二物距值，包括以下具体步骤：
根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
10.根据权利要求8或9所述的对焦方法，其特征在于，还包括：
在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
11.一种光轴夹角的校准***，所述校准***适用于包含有第一摄像头和第二摄像头的双摄像头设备，其特征在于，所述校准***包括：
获取单元，用于对被拍摄物体的任一特征点进行对焦，获取第一物距值；
确定单元，用于确定所述特征点在所述第一摄像头上的第一成像点坐标值；
所述确定单元还用于，确定所述特征点在所述第二摄像头上的第二成像点坐标值；
所述确定单元还用于，根据所述第一坐标值成像点坐标值、所述第二坐标值成像点坐标值、预存储的所述双摄像头设备的参数和所述第一物距值和预存储的光轴夹角计算公式确定所述双摄像头设备的光轴夹角。
12.根据权利要求11所述的光轴夹角的校准***，其特征在于，所述获取单元还用于，获取预存储的所述镜头位移值和物距值的第一映射表，其中，所述物距值包括所述第一摄像头的第一物距值和所述第二摄像头的第二物距值；以及
用于通过所述第一映射表获取所述镜头位移值对应的所述第一物距值。
13.根据权利要求11所述的光轴夹角的校准***，其特征在于，还包括：
存储单元，用于存储所述双摄像头设备的参数，其中，所述参数包括所述双摄像头设备的等效焦距值和所述第一摄像头中心点和所述第二摄像头中心点之间的镜心距离。
14.根据权利要求13所述的光轴夹角的校准***，其特征在于，以x1表征所述第一成像点坐标值，以x2表征所述第二成像点坐标值，以L表征所述物距值，所述双摄像头设备的参数包括镜心距离d和等效焦距值f，则所述光轴夹角计算公式，具体包括：：
α = arctan ( ( x 2 - x 1 ) f - d L ) .
15.根据权利要求11至14中任一项所述的光轴校准***，其特征在于，还包括：
计算单元，用于计算所述全部特征点的光轴夹角采样值的加权平均值；
所述存储单元还用于，将所述加权平均值存储至所述双摄像头设备的微处理器中，以作为所述双摄像头设备的光轴夹角。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的光轴校准***，其特征在于，还包括：
创建单元，用于在确定所述光轴夹角后，以所述第二成像点坐标值与所述第一成像点坐标值之间的差值作为成像点差值，通过所述光轴夹角计算公式创建所述成像点差值与所述物距值之间的第二映射表。
17.一种对焦***，适用于如权利要求11至16中任一项所述的光轴校准***完成光轴夹角校准的双摄像头设备，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取被拍摄物的任一特征点在第一摄像头上的第三成像点坐标值；
所述获取单元还用于，获取所述特征点在所述第二摄像头上的第四成像点坐标值；
所述对焦***，还包括：
确定单元，用于以所述第四成像点坐标值与所述第三成像点坐标值之差作为所述成像点差值，根据所述成像点差值、校准的所述光轴夹角确定所述第二物距值；
对焦单元，用于根据所述第二物距值和所述第一映射表确定所述镜头位移值，以完成第一次对焦。
18.根据权利要求17所述的对焦***，其特征在于，所述确定单元还用于，将所述成像点差值、校准的光轴夹角和所述双摄像头设备的参数代入所述光轴夹角计算公式，以获取所述第二物距值。
19.根据权利要求17所述的对焦***，其特征在于，所述确定单元还用于，根据所述成像点差值和所述第二映射表确定所述成像点差值对应的所述第二物距值。
20.根据权利要求18或19所述的对焦***，其特征在于，所述对焦单元还用于，在完成第一次对焦后，采用对比度对焦方法或相位对焦方法完成第二次对焦。
21.一种双摄像头设备，其特征在于，包括：如权利要求11至16中任一项所述的光轴夹角的校准***或如权利要求17至20中任一项所述的对焦***。
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