一种遮挡参数标定的方法
【专利摘要】本发明公开了一种遮挡参数标定的方法，该方法首先获取未设置遮挡装置时标准测试卡片的原始卡片成像，然后将遮挡装置设置成像光路中，获取标准测试卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像，最后根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围和过渡区域内不同位置标准卡片成像的相位偏移量与过渡区域内位置的关系。本发明解决了成像装置由于安装精度的问题，无法通过理论计算来精确的计算出遮挡装置有效过渡区域的分布范围以及在过渡区域内不同位置成像相位变化特征不同的问题，为通过增加遮挡装置来实现图像附加深度相关信息的检测提供了基础。
【专利说明】一种遮挡参数标定的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理及光学设计领域，具体设计一种用于测量遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围信息以及被拍摄物体与镜头之间距离关系的遮挡参数标定的方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内外相机厂商多数采用在成像装置上，增加不同排列的相位检测单元，在相位检测装置前分别增加一个微透镜，通过遮挡微透镜实现不同的相位检测。概括来说，现有的相位检测技术主要有两大类:
[0003]第一种是通过反射装置和额外相位检测装置实现的，此种方式结构比较复杂，成本较高，一般只有单反相机才具备。
[0004]第二种是通过在成像装置中按照一定的排布方式增加相位检测单元来实现相位检测。此种方案增加的相位检测单元来替代原有的成像单元，相位检测单元过少则不利于相位检测，过多则影响成像质量。
[0005]为了解决上述现有技术中相位检测方面存在的缺陷，本申请的其它相关申请中提出了一种通过光路遮挡方式获得图像附加深度相关信息的装置，即通过在成像装置的成像光路中增加遮挡装置来实现图像附加深度相关信息的检测(包括相位)。相机是一个精密程度非常高的数码产品，在安装遮挡装置的获取相位和深度信息的时候，由于安装精度的问题，无法通过理论计算来精确的计算出遮挡装置有效过渡区域的分布范围以及在过渡区域内相位变化特征对应的被拍摄物体与镜头之间的距离关系。因此，需要一种标定方法来解决上述问题。本发明正是正对上述问题提出了一种解决方案。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种遮挡参数标定的方法，通过该标定方法实现遮挡有效过渡区域的分布范围等相关信息。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0008]一种遮挡参数标定的方法，包括以下步骤:
[0009](I)将标准测试卡片作为被拍摄物体，获取标准测试卡片在图像传感器上的原始卡片成像；
[0010](2)将遮挡装置设置成像光路中，获取标准测试卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像；所述的遮挡装置包括遮挡部分和透光部分；
[0011](3)根据遮挡卡片成像得到遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围；
[0012](4)根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到有效过渡区域内成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系。
[0013]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(I)中，遮挡装置设置在成像光路的任何位置，包括透镜组前、透镜组后和透镜组内部。
[0014]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(I)中，所述的遮挡装置的遮挡方式优选为上遮挡方式或者下遮挡方式。
[0015]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(2)中，所述的标准测试纸卡片包括白色卡片和黑白网格卡片。
[0016]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，所述的黑白网格卡片中网格是黑白相间的，且所有网格的大小一致。
[0017]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(3)中，根据遮挡卡片成像得到遮挡有效过渡区域的分布范围的具体方式为:
[0018]I)将白色卡片作为被拍摄物体，获取白色卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像；
[0019]2)测量遮挡卡片成像中透光部分和遮挡部分的过渡区域，得到遮挡有效过渡区域的分布范围。
[0020]进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(3)中，测量遮挡卡片成像得到遮挡有效过渡区域的分布范围时，如果遮挡装置的透光部分和遮挡部分的边缘是一条直线，有效过渡区域的分布范围在图像传感器上的成像为一个条带。
[0021]再进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，步骤(4)中，根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到过渡区域内成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系的具体方式为:
[0022]a.将黑白网格卡片作为被拍摄物体，获取黑白网格卡片在图像传感器上的原始卡片成像和遮挡卡片成像；
[0023]b.将黑白网格卡片的遮挡卡片成像与原始卡片成像对比，标定出过渡区域内卡片成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系。
[0024]更进一步，如上所述的一种遮挡参数标定的方法，所述的过渡区域内卡片成像相位偏移量是指被拍摄物体的原始卡片成像与遮挡卡片成像的位置偏差。
[0025]本发明的效果在于:本发明所述的方法可以在调整遮挡装置遮挡光路来获取相位和深度相关信息时，通过标定的方法来测量遮挡有效过渡区域的分布范围信息以及被拍摄物体与镜头之间的距离关系，为通过增加遮挡装置来实现图像附加深度相关信息的检测提供了依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明一种遮挡参数标定的方法的流程图；
[0027]图2为本发明【具体实施方式】中标准测试卡片与遮挡装置一种连接框图；
[0028]图3为本发明【具体实施方式】中标准测试卡片、遮挡装置、透镜组及图像传感器的一种位置关系示意图；
[0029]图4为本发明【具体实施方式】中的白色卡片的示意图；
[0030]图5为本发明【具体实施方式】中的黑白网格卡片的示意图；
[0031]图6为本发明【具体实施方式】中一种遮挡装置的示意图；
[0032]图7为本发明【具体实施方式】中一种测量过渡区域分布范围的光路图；
[0033]图8为本发明【具体实施方式】中一种标定成像相位偏移量与过渡区域内位置之间关系的不意图。【具体实施方式】
[0034]下面结合说明书附图与【具体实施方式】对本发明做进一步的详细说明。
[0035]本发明所述的方法是为了解决在成像光路中安装遮挡装置获取相位和深度信息的时候，由于安装精度的问题，无法通过理论计算来精确的计算出遮挡装置有效过渡区域的分布范围以及在过渡区域内的不同位置成像相位变化特征(成像相位偏移量)不同的问题而提出的一种标定方法，本实施方式中所述的成像相位偏移量指的成像光路中设置了遮挡装置时所获取的图像与成像光路中没有设置遮挡装置时所获取的图像与之间的相位差。图2中示出了该标定方法中的标准测试卡片与整个遮挡装置的一种连接示意图，其中，标准测试卡是一些特殊图像组成的测试或者标定相机镜头的部件的卡片；透镜组由单一透镜或者多个透镜组成；遮挡装置可以是任何机械遮挡装置(如遮挡片)或者电子遮挡装置(如液晶)，其数目可以是一个或者多个；驱动控制单元用于驱动透镜组的移动，完成标定过程；图像传感器为图像信号采集装置，包括CCD成像元件、CMOS成像元件等；遮挡控制单元用于控制遮挡装置，可能是机械装置、电子装置或其它有类似功能的装置；信号处理单元用于对图像传感器采集的信号加以处理，计算相位偏差等信息；控制图像的后处理、存储、显示等功能；主控制单元用于接收外部输入信号，协同控制信号处理单元和遮挡控制单元完成目标功能的总体控制系统。该图中的图中示各相关部分在其相关申请中已经详细介绍，再次不再进一步描述。
[0036]图1示出了本发明一种遮挡参数标定的方法的流程图，由图中可以看出，该方法主要包括以下步骤:
[0037]步骤1:获取原始卡片成像；
[0038]步骤2:获取遮挡卡片成像；
[0039]本发明中将标准测试卡片作为被拍摄物体，首先获取成像光路中没有设置遮挡装置时标准测试卡片在图像传感器上的原始卡片成像；然后将遮挡装置设置在成像光路中，获取标准测试卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像。当然，在获取原始卡片成像与遮挡卡片成像时，标准测试卡片与图像传感器的距离是相同的。遮挡装置包括遮挡部分和透光部分，遮挡装置可以设置在成像光路中的任何位置，包括透镜组前、透镜组后、以及透镜组内部，通过遮挡装置的遮挡和透镜组的折射，被拍摄物体会在图像传感器上出现不同的成像。
[0040]本实施方式中提供了两种标准测试卡片，如图4和图5所示，分别为白色卡片和黑白网格卡片，其中，所述的黑白网格卡片中网格是黑白相间的，且所有网格的大小一致。当然测试卡片并不限于这两种，用户可以根据需要进行设置不同的测试卡片。图3示出了本实施方式中标准测试卡片、遮挡装置、透镜组及图像传感器的一种位置关系示意图，遮挡装置2设置在透镜组3前，标准测试卡片I设置在遮挡装置2前，图中4表示图像传感器。在步骤I和步骤2中分别得到白色卡片的原始卡片成像和遮挡卡片成像，以及黑白网格卡片的原始卡片成像与遮挡卡片成像。
[0041]步骤3:根据遮挡卡片成像得到遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围；
[0042]步骤4:根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到过渡区域内成像相位偏移量与过渡区域位置之间的关系。
[0043]本发明所提供的标定方法能够标定出遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围，以及在有效过渡区域内成像相位偏移与其所在的过渡区域位置之间的关系。其中，成像相位偏移量指的是被拍摄物体在图像传感器中的原始成像与遮挡成像的偏移量。本实施方式中首先通过遮挡卡片成像来确定遮挡装置的有效过渡区域，然后根据原始卡片成像与遮挡卡片成像的对比，标定出成像相位偏移量与其所在的过渡区域位置之间的关系。
[0044]标定遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围的具体方式为:
[0045]I)将白色卡片作为被拍摄物体，获取白色卡片在图像传感器上的成像；
[0046]2)测量卡片成像中透光部分和遮挡部分的过渡区域，得到遮挡有效过渡区域的分布范围。
[0047]将图4中的白色卡片作为被拍摄物体，由于遮挡装置遮挡部分的遮挡，光线透过遮挡装置在非成像平面(图像传感器)上能够形成遮挡部分和透光部分的过渡区域，通过测量遮挡部分与透光部分的过渡区域就可以标定出遮挡装置遮挡的有效过渡区域。如果遮挡装置中遮挡部分和透光部分的边缘是一条直线，则这个过渡区域在图像传感器上成像为一个条带，通过测量可以标定出该过渡区域的分布范围，由于有效过渡区域的成像为一个条带，此时有效过渡区域的分布范围即为有效过渡区域的宽度。
[0048]在标定出有效过渡区域分布范围后，根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到成像相位偏移量与过渡区域内位置的关系的具体方式为:
[0049]a.将黑白网格卡片作为被拍摄物体，获取黑白网格卡片在图像传感器上的原始卡片成像和遮挡卡片成像；
[0050]b.将黑白网格卡片的原始卡片成像与遮挡卡片成像对比，标定出成像相位偏移量与过渡区域内位置的关系。
[0051]将图5中的黑白网格卡片作为被拍摄物体，由于遮挡装置的影响，有些黑白网格在图像传感器上的成像会发生相位偏移，由于网格图像所有格子的大小都是一致的，因此通过遮挡后的网格图成像结果和标准的原始网格图像进行比较可以标定出不同图像位置的偏移量，从而可以标定出被拍摄物体的成像相位偏移量与其所位于的过渡区域内的位置之间的关系。
[0052]遮挡装置可以是电子遮挡片，也可以是机械遮挡片，遮挡位置及遮挡面积可以是多种，遮挡方式也可以使一种或者多种，遮挡装置的形状优选为圆形，遮挡部分的形状优选为半圆。本【具体实施方式】中遮挡装置的遮挡方式选择为圆形，遮挡方式为上遮挡方式，如图6中所示，遮挡部分为A，透光部分为B，遮挡部分与透光部分的边缘是一条直线，将该遮挡装置用于本申请的标定方法中，实现遮挡有效过渡区域的分布范围和被拍摄物体与成像相位偏移量与其所位于的过渡区域内的位置之间的关系的标定:
[0053]如图7中示出了采用遮挡装置上遮挡方式所成像的光路图，遮挡装置2位于透镜组3前，图像传感器4位于成像平面6之后，被拍摄物体为标准测试卡中的白色卡片，如图4所示，所有光线通过遮挡装置的遮挡在非成像平面上形成了遮挡部分和透光部分的过渡区域，遮挡装置中遮挡部分和透光部分的边缘是一条直线，如图6所示，则这个过渡区域在图像传感器上成像为一个条带，5表征的是此过渡条带宽度(分布范围)。
[0054]如图8中示出了采用遮挡装置上遮挡方式所成像的光路图，遮挡装置2位于透镜组3前，图像传感器4位于成像平面6之后，被拍摄物体为标准测试卡中的黑白网格卡片，如图5所示，最下边不受遮挡装置影响的白格通过透镜成像的光路为图中的M所指的光路表示；最上方受到遮挡装置遮挡后发生偏移的黑格通过透镜成像的N所指的光路表示，用N所指光路可以看出该黑色网格发生了相位偏移。由于网格图像所有格子的大小都是一致的，因此通过遮挡后的网格图成像结果和未遮挡的原始网格图像进行比较可以标定在过渡区域中的不同位置的相位偏移量，从而标定得到成像相位偏移量与过渡区域内位置的关系。通过实验可以得到:在过渡区域两端几乎不产生相位差，而在过渡区域中间产生的相位
差最大。
[0055]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种遮挡参数标定的方法，包括以下步骤: (1)将标准测试卡片作为被拍摄物体，获取标准测试卡片在图像传感器上的原始卡片成像； (2)将遮挡装置设置成像光路中，获取标准测试卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像；所述的遮挡装置包括遮挡部分和透光部分； (3)根据遮挡卡片成像得到遮挡装置遮挡有效过渡区域的分布范围； (4)根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到有效过渡区域内成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系。
2.如权利要求1所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(I)中，遮挡装置设置在成像光路的任何位置，包括透镜组前、透镜组后和透镜组内部。
3.如权利要求1或2所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(I)中，所述的遮挡装置的遮挡方式优选为上遮挡方式或者下遮挡方式。
4.如权利要求3所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(2)中，所述的标准测试纸卡片包括白色卡片和黑白网格卡片。
5.如权利要求4所述所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:所述的黑白网格卡片中网格是黑白相间的，且所有网格的大小一致。
6.如权利要求4所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(3)中，根据遮挡卡片成像得到遮挡有效过渡区域的分布范围的具体方式为: 1)将白色卡片作为被拍摄物体，获取白色卡片在图像传感器上的遮挡卡片成像； 2)测量遮挡卡片成像中透光部分和遮挡部分的过渡区域，得到遮挡有效过渡区域的分布范围。
7.如权利要求6所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(3)中，测量遮挡卡片成像得到遮挡有效过渡区域的分布范围时，如果遮挡装置的透光部分和遮挡部分的边缘是一条直线，有效过渡区域的分布范围在图像传感器上的成像为一个条带。
8.如权利要求7所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:步骤(4)中，根据原始卡片成像与遮挡卡片成像得到过渡区域内成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系的具体方式为: a.将黑白网格卡片作为被拍摄物体，获取黑白网格卡片在图像传感器上的原始卡片成像和遮挡卡片成像； b.将黑白网格卡片的遮挡卡片成像与原始卡片成像对比，标定出过渡区域内卡片成像相位偏移量与过渡区域内位置之间的关系。
9.如权利要求8所述的一种遮挡参数标定的方法，其特征在于:所述的过渡区域内卡片成像相位偏移量是指被拍摄物体的原始卡片成像与遮挡卡片成像的位置偏差。
【文档编号】H04N17/00GK103856772SQ201210508681
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2012年12月3日
【发明者】王建华, 李平立, 袁梦尤, 薛涛 申请人:北京大学, 方正国际软件(北京)有限公司