CN109816734B - 基于目标光谱的相机标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于目标光谱的相机标定方法，包括：选择一个矫正光源，确定光学***的相机和镜头；2)将光学***的镜头调节至虚焦状态；3)在确保镜头焦平面与矫正光源平行的条件下，挪移矫正光源向光学***靠近，直至虚焦状态下矫正光源能完整覆盖取向视场为止；4)调整相机的曝光时间，使得中心亮度不超过相机饱和度80％，边缘亮度不低于相机饱和度30％；5)获取的该图像，存储为暗角图片，得到暗场曲面矫正模型；6)在目标光源下，将拍摄的图片与暗场曲面矫正模型做矩阵运算，对获取的图像的每一个点按照暗场曲面矫正模型相对中心均值的衰减进行逆向还原，得到标定后的图片。该方法能弥补发光面板本身性质造成的光源端亮度获取不均问题。
Description
技术领域
本发明涉及液晶面板检测技术领域，具体地指一种基于目标光谱的相机标定方法。
背景技术
在工业应用领域，涉及光学检测的部分，通常由于光学***本身影响，在镜头端会存在光学畸变，通常我们会使用均匀光源，例如积分球，采取FFC(平场矫正)的方式，对光学***产生的亮度不均进行校正。FFC矫正是指的相机平场矫正的明场矫正主要步骤，可以通过使用相机自带的软件，对均匀发光物体进行拍摄，通过矫正相机上不同像素点对光源的响应能力变得一致，来使得相机能够对均匀光源，反馈一致的响应效果，然而这种方法局限于相机自身的内存空间，通常只能保存少量几个通道颜色下的FFC数据，同时均匀光源本身成本高昂，携带困难，使得该方法只适合相机出厂时进行。
光学***通常包括相机与镜头两部分，如果更换了镜头，也将导致原本的FFC矫正失效，这极大的限制了光学设备的灵活适应性，使得光学检测方面设备升级成本较高且难以维护。
由于在光学检测设备使用过程中，显示面板光源亮度受角度影响，即使光学设备已经经过了FFC矫正工序，拍摄均匀发光面板时，仍能观测到获取的相机原图亮度不均的现象，直接使用该原图进行数据处理，容易造成AOI设备和Demura等设备出现误判，增加技术成本。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种通过软件方法实现基于目标光谱的相机标定方法，该方法更加灵活且成本更低，同时能有效的弥补发光面板本身性质造成的光源端亮度获取不均问题。
为达到上述目的，本发明提及的一种基于目标光谱的相机标定方法，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：
1)选择一个矫正光源，确定光学***的相机和镜头，将光学***的物理设置条件调整至使用状态，将矫正光源放置于光学***的工作范围内；
2)将光学***的镜头调节至虚焦状态；
3)在确保镜头焦平面与矫正光源平行的条件下，挪移矫正光源向光学***靠近，直至虚焦状态下矫正光源能完整覆盖取向视场为止；
4)调整相机的曝光时间，使得中心亮度不超过相机饱和度80％，边缘亮度不低于相机饱和度30％；
5)获取的该图像，存储为暗角图片，根据所述暗角图片得到暗场曲面矫正模型；
6)在目标光源下，将相机正常使用过程中拍摄的图片与暗场曲面矫正模型做矩阵运算，对获取的图像的每一个点按照暗场曲面矫正模型相对中心均值的衰减进行逆向还原，得到标定后的图片。
优选地，所述步骤5)中根据所述暗角图片得到暗场曲面矫正模型的方法为采用Matlab软件平台中Spline工具对暗角图片进行拟合，去除噪声，得到拟合后的暗场曲面矫正模型。
优选地，所述暗场曲面矫正模型包括普通暗场曲面矫正模型、基于亮度的暗场曲面矫正模型、基于色彩的暗场曲面矫正模型，所述基于亮度的暗场曲面矫正模型包括高亮度矫正模型、中亮度矫正模型、低亮度矫正模型。
优选地，所述目标光源与矫正光源的光波波长一致。最佳地，所述目标光源与矫正光源均为做过OTP及GAMMA矫正的显示面板。
优选地，所述矫正光源符合面阵均一性要求。最佳地，所述矫正光源为做过Demura修复后的均匀面板。
优选地，所述步骤1)中使用带有漫反射特征的白色镜头盖，镜头盖下方放矫正光源，会提高矫正光源的面阵均一性。
本发明的优点在于：
1)本发明能有效的弥补发光面板本身性质造成的光源端亮度获取不均问题，该方法既能一定程度上代替FFC进行使用，也能够作为FFC矫正后的一种补充手段获得更高质量的相机图片数据；
2)本发明相比于常规FFC矫正，以及不使用矫正的条件下，获取的数据具有了更好的可重复性可靠性，能够更好的避免因为相对相机摆放位置入射角不同，造成的数据失真。3)本发明相比于常规FFC矫正更加灵活且成本更低。
附图说明
图1为暗场曲面矫正模型示意图。
图2为不使用矫正方法状态下的球面标准差示意图。
图3为使用FFC矫正方法状态下的球面标准差示意图。
图4为使用目标光源的相机标定方法状态下的球面标准差示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明提出的一种基于目标光谱的相机标定方法，包括如下步骤：
1)选择一个矫正光源，确定光学***的相机和镜头，将光学***的物理设置条件调整至使用状态，将矫正光源放置于光学***的工作范围内；
2)将光学***的镜头调节至虚焦状态；
3)在确保镜头焦平面与矫正光源平行的条件下，挪移矫正光源向光学***靠近，直至虚焦状态下矫正光源能完整覆盖取向视场为止；
4)调整相机的曝光时间，使得中心亮度不超过相机饱和度80％，边缘亮度不低于相机饱和度30％，用以确保图像质量，确认无误后，拍摄该画面保存；
5)获取的该图像，存储为暗角图片，该图像应用于后续算法中，用作相机图片的暗场矫正使用。对于获取的暗角图片，采用Matlab软件平台中Spline工具等拟合方式，去除噪声，得到拟合后的暗场曲面矫正模型，如图1所示；暗场曲面矫正模型包括普通暗场曲面矫正模型、基于亮度的暗场曲面矫正模型、基于色彩的暗场曲面矫正模型；
6)在目标光源下，将相机正常使用过程中拍摄的图片与暗场曲面矫正模型做矩阵运算，对获取的图像的每一个点按照暗场曲面矫正模型相对中心均值的衰减进行逆向还原，得到标定后的图片。之后在实际使用过程中，对于每一张光学***拍摄的图像与暗场曲面做矩阵运算，对获取图像进行逆向还原，就可以得到校正后的相机拍摄图像。
该方法可以根据实际需要，应用于多种不同的颜色和亮暗程度进行暗场曲面矫正模型的获取和矫正，步骤与上述一致，只需对相应条件进行匹配符合的处理即可。例如，对于高亮光源\中亮光源\低亮拍摄暗角图片，获得高亮度矫正模型、中亮度矫正模型、低亮度矫正模型。对于绿色\红色\蓝色等画面拍摄暗角图片，获得绿色矫正模型\红色矫正模型\蓝色矫正模型。
同样，该方法也可不使用暗角模型的计算，而直接使用某些相机自带的FFC矫正来进行，只需要确保使用可靠均匀的目标矫正光源即可。
本发明对满足如下要求的矫正光源，具有较好的灵活适应性，能非常方便地进行大量、及时的更新：
(1)矫正光源需要与目标光源具有相似性，主要在发光材质和颜色上，例如但不限于，同一种型号的做过OTP及Gamma校正的显示面板。
(2)矫正光源须是面阵均一性较好，例如做过Demura修复后的均匀面板，也包括其他均匀发光面板，质量较好的笔记本屏幕或手机屏幕等。
(3)使用带有漫反射特征的白色镜头盖，镜头盖下方放矫正光源，会提高矫正光源的面阵均一性。
验证实验：
(1)不使用矫正方法，使用相同光学***及评估方法，多次拍摄同一发光源(此处使用OLED发光面板进行实验，OLED发光面板本身存在一定的屏闪)分别位于视场中心和视场边缘，获取数据的差异性，计算方法为：球面标准差std2(视场中心获取的评估数据-视场边缘获取的评估数据)，该数值越小，表明重复性越佳。不使用矫正方法状态下的std2＝0.0611，如图2所示。
(2)使用常规FFC矫正方法后，应用相同光学***及评估方法，多次拍摄同一发光源分别位于视场中心和视场边缘，获取数据的差异性，使用FFC矫正方法状态下的std2＝0.0394，如图3所示。
(3)使用基于目标光源的矫正方法后，应用相同光学***及评估方法，多次拍摄同一发光源分别位于视场中心和视场边缘，获取数据的差异性，使用目标光源的相机标定方法状态下的std2＝0.0306，如图4所示。
该实验结果表明基于目标光源矫正的方法，能更加针对性的的提高相应光学***获取目标图像的质量及稳定性，提供一个更加精确可靠的数据来源。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
1）选择一个矫正光源，确定光学***的相机和镜头，将光学***的物理设置条件调整至使用状态，将矫正光源放置于光学***的工作范围内；
2）将光学***的镜头调节至虚焦状态；
3）在确保镜头焦平面与矫正光源平行的条件下，挪移矫正光源向光学***靠近，直至虚焦状态下矫正光源能完整覆盖取向视场为止；
4）调整相机的曝光时间，使得中心亮度不超过相机饱和度80%，边缘亮度不低于相机饱和度30%；
5）获取的图像，存储为暗角图像，根据所述暗角图像得到暗场曲面矫正模型；
6）在目标光源下，将相机正常使用过程中拍摄的图像与暗场曲面矫正模型做矩阵运算，对获取的图像的每一个点按照暗场曲面矫正模型相对中心均值的衰减进行逆向还原，得到标定后的图像。
2.根据权利要求1所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述步骤5）中根据所述暗角图像得到暗场曲面矫正模型的方法为采用Matlab软件平台中Spline工具对暗角图像进行拟合，去除噪声，得到拟合后的暗场曲面矫正模型。
3.根据权利要求1所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述暗场曲面矫正模型包括普通暗场曲面矫正模型、基于亮度的暗场曲面矫正模型、基于色彩的暗场曲面矫正模型，所述基于亮度的暗场曲面矫正模型包括高亮度矫正模型、中亮度矫正模型、低亮度矫正模型。
4.根据权利要求1所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述目标光源与矫正光源的光波波长一致。
5.根据权利要求4所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述目标光源与矫正光源均为做过OTP及GAMMA矫正的显示面板。
6.根据权利要求1所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述矫正光源符合面阵均一性要求。
7.根据权利要求6所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述矫正光源为做过Demura修复后的均匀面板。
8.根据权利要求1所述的基于目标光谱的相机标定方法，其特征在于：所述步骤1）中使用带有漫反射特征的白色镜头盖，镜头盖下方放矫正光源。
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