CN108921797B - 畸变图像的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种畸变图像的校准方法，本方法通过点亮待检测显示器面板中心位置的中心像素A，照相机镜头拍摄待检测显示器面板显示的图像，每将待检测显示器面板沿Y轴推动1mm，照相机镜头拍摄一次待检测显示器面板图像，直到中心像素A的物理位置超出照相机镜头起始位置的边缘范围。记录每次拍摄的中心像素A的亮度值和位置值，采用多项式分别拟合出中心像素A的亮度畸变系数与中心像素A的位置畸变系数，构建亮度畸变校正公式与位置畸变校正公式，根据亮度畸变校正公式和位置畸变校正公式对图像进行校准。本发明的有益效果在于：根据本发明，可对照相机镜头拍摄到的图像进行高精度校准，从而满足高精度显示器面板检测的需求。

Description

畸变图像的校准方法

技术领域

本发明涉及高精度显示器面板检测的技术领域，特别涉及一种畸变图像的校准方法。

背景技术

一般的照相仪器都必须使用到镜头，镜头由多片透镜组成，通过透镜对光线的折射，使得目标物体的像以合适的比例落在光电传感器(CCD)上，照相机的透镜或面镜的设计好坏就会直接影响到成像质量的好坏。

由于透镜的折射作用并非均匀，因此多片透镜成像之后除了会有色差问题(不同波长光线折射率不同导致)外，另一个问题是成像的变形失真(多个镜片组成的透镜组其光学中心与边缘的不同折射光路导致)。

变形失真最典型的种类有两种，一种是筒状变形，成像之影像的四侧边比四个角向外突出；一种是枕状变形，成像之影像的四侧边比四个角向外凹入。这些变形会造成原本相同间距的两条直线，成像后的影像的间距却随着透过透镜不同位置的成像，彼此的间距会改变。基本上，影像失真会以中心为基点对称。

而在对显示器面板进行检测的过程中，需要使用照相机镜头拍摄显示面板的显示图像，如果获取到的图像有失真，并以失真的图像为标准对显示器面板进行校准，则最终的校准结果一定会有偏离，无法满足高精度的检测需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种畸变图像的校准方法，旨在解决显示器面板检测过程中，照相机镜头获取的图像失真而无法满足高精度的检测需求。

为实现上述目的，本发明提出的畸变图像的校准方法，包括以下步骤：

S100，将待检测显示器面板放置在台架上，并将照相机镜头固定在待检测显示器面板的正上方，使照相机镜头的中轴线垂直于待检测显示器面板，且与待检测显示器面板的中心位置重合。

S200，点亮待检测显示器面板中心位置的中心像素A，照相机镜头拍摄待检测显示器面板显示的图像。

S300，记录图像中的中心像素A的初始亮度值和初始位置值，初始亮度值记录为m₀，初始位置值记录为h₀。

S400，保持待检测显示器面板的中心像素A的亮度不变，每将待检测显示器面板沿该待检测显示器面板的Y轴推动1mm，通过照相机镜头拍摄一次待检测显示器面板图像，直到待检测显示器面板的中心像素A的物理位置超出照相机镜头起始位置的边缘范围。其中，每次拍摄图像中的中心像素A的亮度值分别记录为m₁，m₂，……，m_n，每次拍摄图像中的中心像素A的位置值分别记录为h₁，h₂，……，h_n。

S500，根据记录的中心像素A的亮度值与位置值，采用多项式拟合的方式分别拟合出中心像素A的亮度畸变系数与中心像素A的位置畸变系数，并构建亮度畸变校正公式与位置畸变校正公式；根据亮度畸变校正公式和位置畸变校正公式反推还原中心像素A在每一次沿Y轴推动1mm后的校正亮度值，以及校正位置值，从而对图像每一点的亮度值与位置值进行校准。

优选地，在步骤S400中，通过步进电机驱动台架沿显示器面板的Y轴移动。

进一步地，步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正亮度值的计算过程如下：

S510，计算每次记录的显示器面板的中心像素A的亮度值相对显示器面板的中心位置的初始亮度值的相对亮度倍数P_u＝m_u/m₀(0≤u≤n)，其中，m_u为第u次拍摄图像中的中心像素A的亮度值。

S520，采用k次多项式最小二乘法对相对亮度倍数P_u进行多项式拟合，得到中心像素A的亮度畸变系数与照相机镜头中轴线距离的校正公式：M(x)＝a₁x^k+b₁x^{k 1}+…+c₁x+d₁。其中，M(x)为亮度畸变系数，k为多项式的幂，a₁、b₁、…、c₁、d₁为拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头中轴线的距离。

S530，计算中心像素A在每点的校正亮度值：B_u＝m_u/M(x),其中，B_u为第u次移动后中心像素A的校正亮度值。

进一步地，步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正位置值的计算过程如下：

S510′，计算每次推动显示器面板后，记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头的中轴线的位置值D_u＝h_u-h₀(0≤u≤n)。其中，h_u为第u次拍摄图像中的中心像素A的位置值。

S520′，计算记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头的中轴线的位置值D_u与该中心像素A相对照相机镜头的中轴线的真实位置值的相对位置倍数U_u＝D_u/(u*1mm)。

S530′采用l次多项式最小二乘法对相对位置倍数U_u进行多项式拟合，得到中心像素A的位置畸变系数与照相机镜头中轴线距离的校正公式：N(x)＝a₂x^l+b₂x^l-1+…+c₂x+d₂。其中，N(x)为亮度畸变系数，l为多项式的幂，a₂、b₂、…、c₂、d₂为拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头中轴线的距离。

S540′，计算中心像素A在每点的校正位置值：Z_u＝D_u/N(x),其中，Z_u为第u次移动后中心像素A的校正位置值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：根据本发明，可对照相机镜头拍摄到的图像进行高精度校准，从而满足高精度显示器面板检测的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明畸变图像的校准方法一实施例的流程图；

图2为计算中心像素A在每一位置的校正亮度值的流程图；

图3为计算中心像素A在每一位置的校正位置值的流程图；

图4为照相机镜头拍摄中心像素A时的示意图；

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明提出一种畸变图像的校准方法，参照图1-3，图1为本发明畸变图像的校准方法一实施例的流程图，图2为计算中心像素A在每一位置的校正亮度值的流程图，图3为计算中心像素A在每一位置的校正位置值的流程图，图4为照相机镜头拍摄中心像素A时的示意图。

如图1所示，在本发明实施例中，该畸变图像的校准方法，包括以下步骤：

S100，将待检测显示器面板放置在台架上，并将照相机镜头100固定在待检测显示器面板的正上方，使照相机镜头100的中轴线垂直于待检测显示器面板，且与待检测显示器面板的中心位置重合。

S200，点亮待检测显示器面板中心位置的中心像素A，照相机镜头100拍摄待检测显示器面板显示的图像。

S300，记录图像中的中心像素A的初始亮度值和初始位置值，初始亮度值记录为m₀，初始位置值记录为h₀。

具体地，在本实施例中，中心像素A的亮度值和位置值储存在信息储存部中。

S400，保持待检测显示器面板的中心像素A的亮度不变，每将待检测显示器面板沿该待检测显示器面板的Y轴推动1mm，通过照相机镜头100拍摄一次待检测显示器面板图像，直到待检测显示器面板的中心像素A的物理位置超出照相机镜头100起始位置的边缘范围。其中，每次拍摄图像中的中心像素A的亮度值分别记录为m₁，m₂，……，m_n，每次拍摄图像中的中心像素A的位置值分别记录为h₁，h₂，……，h_n。

应当说明的是，待检测显示器面板每次沿该待检测显示器面板的Y轴推动的距离可以为其它固定值的距离。

S500，根据记录的中心像素A的亮度值与位置值，采用多项式拟合的方式分别拟合出中心像素A的亮度畸变系数与中心像素A的位置畸变系数，构建亮度畸变校正公式与位置畸变校正公式，根据亮度畸变校正公式和位置畸变校正公式反推还原中心像素A在每一次沿Y轴推动1mm后的校正亮度值，以及校正位置值，从而对图像每一点的亮度值与位置值进行校准。

具体地，在本实施例中，步骤S500在处理器中完成。

具体地，在本实施例的步骤S400中，通过步进电机驱动台架沿显示器面板的Y轴移动。

进一步地，在本实施例的步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正亮度值的计算过程如下：

S510，计算每次记录的显示器面板的中心像素A的亮度值相对显示器面板的中心位置的初始亮度值的相对亮度倍数P_u＝m_u/m₀(0≤u≤n)，其中，m_u为第u次拍摄图像中的中心像素A的亮度值。

S520，采用二次多项式最小二乘法对相对亮度倍数P_u进行多项式拟合，得到中心像素A的亮度畸变系数与照相机镜头100中轴线距离的校正公式：M(x)＝a₁x²+b₁x+c₁。其中，M(x)为亮度畸变系数，a₁、b₁及c₁为经二次多项式最小二乘法拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头100中轴线的距离。

应当说明的是，在S520步骤中，还可以采用其它k次多项式最小二乘法对相对亮度倍数P_u进行多项式拟合，具体根据实际情况选择。

S530，构建亮度畸变校正公式：B_u＝m_u/M(x),其中，B_u为第u次移动后中心像素A的校正亮度值。根据该亮度畸变校正公式即可计算出中心像素A在每点的校正亮度值。

同理地，在本实施例的步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正位置值的计算过程如下：

S510′，计算每次推动显示器面板后，记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头100的中轴线的位置值D_u＝h_u-h₀(0≤u≤n)。其中，h_u为第u次拍摄图像中的中心像素A的位置值。

S520′，计算记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头100的中轴线的位置值D_u与该中心像素A相对照相机镜头100的中轴线的真实位置值的相对位置倍数U_u＝D_u/(u*1mm)。

S530′，采用二次多项式最小二乘法对相对位置倍数U_u进行多项式拟合，得到中心像素A的位置畸变系数与照相机镜头100中轴线距离的校正公式：N(x)＝a₂x²+b₂x+c₂。其中，N(x)为位置畸变系数，a₂、b₂及c₂为经二次多项式拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头100中轴线的距离。

应当说明的是，在S530′步骤中，还可以采用其它l次多项式最小二乘法对相对位置倍数U_u进行多项式拟合，具体根据实际情况选择。

S540′，构建位置畸变校正公式：Z_u＝D_u/N(x),其中，Z_u为第u次移动后中心像素A的校正位置值。根据该位置畸变校正公式即可计算出中心像素A在每点的校正位置值。

照相机镜头100在后续检测过程中拍摄到的像素点根据亮度畸变校正公式B_u＝m_u/M(x)和位置畸变校正公式Z_u＝D_u/N(x)即可对检测到的图像中每个像素点的亮度值和位置值进行校正，从而获取到真实的图像。

本发明技术方案的原理：首先，将照相机镜头100的中轴线垂直于待检测显示器面板，且与待检测显示器面板的中心位置重合；其次点亮待检测显示器面板上与照相机镜头100中轴线重合的中心像素A，照相机镜头100拍摄中心像素A的图像，并记录此时中心像素A的亮度值和位置值；然后，使待检测显示器面板沿该待检测显示器面板的Y轴每次推动1mm，依次记录照相机镜头100拍摄到的中心像素A的亮度值和位置值；最后，对依次记录的中心像素A的亮度值和位置值进行计算，拟合出亮度畸变系数M(x)'和位置畸变系数N(x)'，并构建亮度畸变校正公式B_u＝m_u/M(x)和位置畸变校正公式Z_u＝D_u/N(x)。照相机镜头100在后续检测过程中拍摄到的像素点根据亮度畸变校正公式和位置畸变校正公式即可对检测到的图像中每个像素点的亮度值和位置值进行校正，从而获取到真实的图像。

本发明通过对待检测显示器面板进行单像素显示，并使用步进电机驱动待检测显示器面板沿该待检测显示器面板的Y轴逐步外移，获取照相机镜头100从中心到外缘检测到的中心像素A的亮度值和位置值，并将离散的点通过多元参数方程进行曲线拟合来对中间的缺失值进行填补以获取全域的畸变系数，以对照相机镜头100拍摄到的(带畸变的)图像进行反向操作，获取真实图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：根据本发明，可对照相机镜头100拍摄到的图像进行高精度校准，从而满足高精度显示器面板检测的需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种畸变图像的校准方法，所述方法包括以下步骤：

S100，将待检测显示器面板放置在台架上，并将照相机镜头固定在待检测显示器面板的正上方，使照相机镜头的中轴线垂直于所述待检测显示器面板，且与待检测显示器面板的中心位置重合；

S200，点亮待检测显示器面板中心位置的中心像素A，所述照相机镜头拍摄待检测显示器面板显示的图像；

S300，记录所述图像中的中心像素A的初始亮度值和初始位置值，初始亮度值记录为m₀，初始位置值记录为h₀；

S400，保持待检测显示器面板的中心像素A的亮度不变，每将待检测显示器面板沿该待检测显示器面板的Y轴推动1mm，通过照相机镜头拍摄一次待检测显示器面板图像，直到待检测显示器面板的中心像素A的物理位置超出照相机镜头起始位置的边缘范围；其中，每次拍摄图像中的中心像素A的亮度值分别记录为m₁，m₂，……，m_n，每次拍摄图像中的中心像素A的位置值分别记录为h₁，h₂，……，h_n；

S500，根据记录的中心像素A的亮度值与位置值，采用多项式拟合的方式分别拟合出中心像素A的亮度畸变系数与中心像素A的位置畸变系数，构建亮度畸变校正公式与位置畸变校正公式，根据亮度畸变校正公式和位置畸变校正公式反推还原中心像素A在每一次沿Y轴推动1mm后的校正亮度值，以及校正位置值，从而对图像每一点的亮度值与位置值进行校准。

2.如权利要求1所述的畸变图像的校准方法，其特征在于，在步骤S400中，通过步进电机驱动台架沿显示器面板的Y轴移动。

3.如权利要求1所述的畸变图像的校准方法，其特征在于，步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正亮度值的计算过程如下：

S510，计算每次记录的显示器面板的中心像素A的亮度值相对显示器面板的中心位置的初始亮度值的相对亮度倍数P_u＝m_u/m₀，0≤u≤n，其中，m_u为第u次拍摄的图像中的中心像素A的亮度值；

S520，采用k次多项式最小二乘法对相对亮度倍数P_u进行多项式拟合，得到中心像素A的亮度畸变系数与照相机镜头中轴线距离的校正公式：M(x)＝a₁x^k+b₁x^k-1+…+c₁x+d₁；其中，M(x)为亮度畸变系数，k为多项式的幂，a₁、b₁、…、c₁、d₁为拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头中轴线的距离；

S530，计算中心像素A在每点的校正亮度值：B_u＝m_u/M(x),其中，B_u为第u次移动后中心像素A的校正亮度值。

4.如权利要求1所述的畸变图像的校准方法，其特征在于，步骤S500中，中心像素A在每一位置的校正位置值的计算过程如下：

S510′，计算每次推动显示器面板后，记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头的中轴线的位置值D_u＝h_u-h₀，0≤u≤n；其中，h_u为第u次拍摄的图像中的中心像素A的位置值；

S520′，计算记录的显示器面板的中心像素A相对照相机镜头的中轴线的位置值D_u与该中心像素A相对照相机镜头的中轴线的真实位置值的相对位置倍数U_u＝D_u/(u*1mm)；

S530′采用l次多项式最小二乘法对相对位置倍数U_u进行多项式拟合，得到中心像素A的位置畸变系数与照相机镜头中轴线距离的校正公式：N(x)-a₂x^l+b₂x^l-1+…+c₂x+d₂；其中，N(x)为亮度畸变系数，l为多项式的幂，a₂、b₂、…、c₂、d₂为拟合出的系数，x为第u次移动后中心像素A与照相机镜头中轴线的距离；

S540′，计算中心像素A在每点的校正位置值：Z_u＝D_u/N(x),其中，Z_u为第u次移动后中心像素A的校正位置值。

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