一種遮擋參數標定的方法
【專利摘要】本發明公開了一種遮擋參數標定的方法，該方法首先獲取未設置遮擋裝置時標準測試卡片的原始卡片成像，然后將遮擋裝置設置成像光路中，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像，最后根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍和過渡區域內不同位置標準卡片成像的相位偏移量與過渡區域內位置的關系。本發明解決了成像裝置由于安裝精度的問題，無法通過理論計算來精確的計算出遮擋裝置有效過渡區域的分布范圍以及在過渡區域內不同位置成像相位變化特征不同的問題，為通過增加遮擋裝置來實現圖像附加深度相關信息的檢測提供了基礎。
【專利說明】一種遮擋參數標定的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理及光學設計領域，具體設計一種用于測量遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍信息以及被拍攝物體與鏡頭之間距離關系的遮擋參數標定的方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外相機廠商多數采用在成像裝置上，增加不同排列的相位檢測單元，在相位檢測裝置前分別增加一個微透鏡，通過遮擋微透鏡實現不同的相位檢測。概括來說，現有的相位檢測技術主要有兩大類:
[0003]第一種是通過反射裝置和額外相位檢測裝置實現的，此種方式結構比較復雜，成本較高，一般只有單反相機才具備。
[0004]第二種是通過在成像裝置中按照一定的排布方式增加相位檢測單元來實現相位檢測。此種方案增加的相位檢測單元來替代原有的成像單元，相位檢測單元過少則不利于相位檢測，過多則影響成像質量。
[0005]為了解決上述現有技術中相位檢測方面存在的缺陷，本申請的其它相關申請中提出了一種通過光路遮擋方式獲得圖像附加深度相關信息的裝置，即通過在成像裝置的成像光路中增加遮擋裝置來實現圖像附加深度相關信息的檢測(包括相位)。相機是一個精密程度非常高的數碼產品，在安裝遮擋裝置的獲取相位和深度信息的時候，由于安裝精度的問題，無法通過理論計算來精確的計算出遮擋裝置有效過渡區域的分布范圍以及在過渡區域內相位變化特征對應的被拍攝物體與鏡頭之間的距離關系。因此，需要一種標定方法來解決上述問題。本發明正是正對上述問題提出了一種解決方案。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種遮擋參數標定的方法，通過該標定方法實現遮擋有效過渡區域的分布范圍等相關信息。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0008]一種遮擋參數標定的方法，包括以下步驟:
[0009](I)將標準測試卡片作為被拍攝物體，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像；
[0010](2)將遮擋裝置設置成像光路中，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像；所述的遮擋裝置包括遮擋部分和透光部分；
[0011](3)根據遮擋卡片成像得到遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍；
[0012](4)根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到有效過渡區域內成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系。
[0013]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(I)中，遮擋裝置設置在成像光路的任何位置，包括透鏡組前、透鏡組后和透鏡組內部。
[0014]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(I)中，所述的遮擋裝置的遮擋方式優選為上遮擋方式或者下遮擋方式。
[0015]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(2)中，所述的標準測試紙卡片包括白色卡片和黑白網格卡片。
[0016]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，所述的黑白網格卡片中網格是黑白相間的，且所有網格的大小一致。
[0017]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(3)中，根據遮擋卡片成像得到遮擋有效過渡區域的分布范圍的具體方式為:
[0018]I)將白色卡片作為被拍攝物體，獲取白色卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像；
[0019]2)測量遮擋卡片成像中透光部分和遮擋部分的過渡區域，得到遮擋有效過渡區域的分布范圍。
[0020]進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(3)中，測量遮擋卡片成像得到遮擋有效過渡區域的分布范圍時，如果遮擋裝置的透光部分和遮擋部分的邊緣是一條直線，有效過渡區域的分布范圍在圖像傳感器上的成像為一個條帶。
[0021]再進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，步驟(4)中，根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到過渡區域內成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系的具體方式為:
[0022]a.將黑白網格卡片作為被拍攝物體，獲取黑白網格卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像和遮擋卡片成像；
[0023]b.將黑白網格卡片的遮擋卡片成像與原始卡片成像對比，標定出過渡區域內卡片成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系。
[0024]更進一步，如上所述的一種遮擋參數標定的方法，所述的過渡區域內卡片成像相位偏移量是指被拍攝物體的原始卡片成像與遮擋卡片成像的位置偏差。
[0025]本發明的效果在于:本發明所述的方法可以在調整遮擋裝置遮擋光路來獲取相位和深度相關信息時，通過標定的方法來測量遮擋有效過渡區域的分布范圍信息以及被拍攝物體與鏡頭之間的距離關系，為通過增加遮擋裝置來實現圖像附加深度相關信息的檢測提供了依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明一種遮擋參數標定的方法的流程圖；
[0027]圖2為本發明【具體實施方式】中標準測試卡片與遮擋裝置一種連接框圖；
[0028]圖3為本發明【具體實施方式】中標準測試卡片、遮擋裝置、透鏡組及圖像傳感器的一種位置關系示意圖；
[0029]圖4為本發明【具體實施方式】中的白色卡片的示意圖；
[0030]圖5為本發明【具體實施方式】中的黑白網格卡片的示意圖；
[0031]圖6為本發明【具體實施方式】中一種遮擋裝置的示意圖；
[0032]圖7為本發明【具體實施方式】中一種測量過渡區域分布范圍的光路圖；
[0033]圖8為本發明【具體實施方式】中一種標定成像相位偏移量與過渡區域內位置之間關系的不意圖。【具體實施方式】
[0034]下面結合說明書附圖與【具體實施方式】對本發明做進一步的詳細說明。
[0035]本發明所述的方法是為了解決在成像光路中安裝遮擋裝置獲取相位和深度信息的時候，由于安裝精度的問題，無法通過理論計算來精確的計算出遮擋裝置有效過渡區域的分布范圍以及在過渡區域內的不同位置成像相位變化特征(成像相位偏移量)不同的問題而提出的一種標定方法，本實施方式中所述的成像相位偏移量指的成像光路中設置了遮擋裝置時所獲取的圖像與成像光路中沒有設置遮擋裝置時所獲取的圖像與之間的相位差。圖2中示出了該標定方法中的標準測試卡片與整個遮擋裝置的一種連接示意圖，其中，標準測試卡是一些特殊圖像組成的測試或者標定相機鏡頭的部件的卡片；透鏡組由單一透鏡或者多個透鏡組成；遮擋裝置可以是任何機械遮擋裝置(如遮擋片)或者電子遮擋裝置(如液晶)，其數目可以是一個或者多個；驅動控制單元用于驅動透鏡組的移動，完成標定過程；圖像傳感器為圖像信號采集裝置，包括CCD成像元件、CMOS成像元件等；遮擋控制單元用于控制遮擋裝置，可能是機械裝置、電子裝置或其它有類似功能的裝置；信號處理單元用于對圖像傳感器采集的信號加以處理，計算相位偏差等信息；控制圖像的后處理、存儲、顯示等功能；主控制單元用于接收外部輸入信號，協同控制信號處理單元和遮擋控制單元完成目標功能的總體控制系統。該圖中的圖中示各相關部分在其相關申請中已經詳細介紹，再次不再進一步描述。
[0036]圖1示出了本發明一種遮擋參數標定的方法的流程圖，由圖中可以看出，該方法主要包括以下步驟:
[0037]步驟1:獲取原始卡片成像；
[0038]步驟2:獲取遮擋卡片成像；
[0039]本發明中將標準測試卡片作為被拍攝物體，首先獲取成像光路中沒有設置遮擋裝置時標準測試卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像；然后將遮擋裝置設置在成像光路中，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像。當然，在獲取原始卡片成像與遮擋卡片成像時，標準測試卡片與圖像傳感器的距離是相同的。遮擋裝置包括遮擋部分和透光部分，遮擋裝置可以設置在成像光路中的任何位置，包括透鏡組前、透鏡組后、以及透鏡組內部，通過遮擋裝置的遮擋和透鏡組的折射，被拍攝物體會在圖像傳感器上出現不同的成像。
[0040]本實施方式中提供了兩種標準測試卡片，如圖4和圖5所示，分別為白色卡片和黑白網格卡片，其中，所述的黑白網格卡片中網格是黑白相間的，且所有網格的大小一致。當然測試卡片并不限于這兩種，用戶可以根據需要進行設置不同的測試卡片。圖3示出了本實施方式中標準測試卡片、遮擋裝置、透鏡組及圖像傳感器的一種位置關系示意圖，遮擋裝置2設置在透鏡組3前，標準測試卡片I設置在遮擋裝置2前，圖中4表示圖像傳感器。在步驟I和步驟2中分別得到白色卡片的原始卡片成像和遮擋卡片成像，以及黑白網格卡片的原始卡片成像與遮擋卡片成像。
[0041]步驟3:根據遮擋卡片成像得到遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍；
[0042]步驟4:根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到過渡區域內成像相位偏移量與過渡區域位置之間的關系。
[0043]本發明所提供的標定方法能夠標定出遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍，以及在有效過渡區域內成像相位偏移與其所在的過渡區域位置之間的關系。其中，成像相位偏移量指的是被拍攝物體在圖像傳感器中的原始成像與遮擋成像的偏移量。本實施方式中首先通過遮擋卡片成像來確定遮擋裝置的有效過渡區域，然后根據原始卡片成像與遮擋卡片成像的對比，標定出成像相位偏移量與其所在的過渡區域位置之間的關系。
[0044]標定遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍的具體方式為:
[0045]I)將白色卡片作為被拍攝物體，獲取白色卡片在圖像傳感器上的成像；
[0046]2)測量卡片成像中透光部分和遮擋部分的過渡區域，得到遮擋有效過渡區域的分布范圍。
[0047]將圖4中的白色卡片作為被拍攝物體，由于遮擋裝置遮擋部分的遮擋，光線透過遮擋裝置在非成像平面(圖像傳感器)上能夠形成遮擋部分和透光部分的過渡區域，通過測量遮擋部分與透光部分的過渡區域就可以標定出遮擋裝置遮擋的有效過渡區域。如果遮擋裝置中遮擋部分和透光部分的邊緣是一條直線，則這個過渡區域在圖像傳感器上成像為一個條帶，通過測量可以標定出該過渡區域的分布范圍，由于有效過渡區域的成像為一個條帶，此時有效過渡區域的分布范圍即為有效過渡區域的寬度。
[0048]在標定出有效過渡區域分布范圍后，根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到成像相位偏移量與過渡區域內位置的關系的具體方式為:
[0049]a.將黑白網格卡片作為被拍攝物體，獲取黑白網格卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像和遮擋卡片成像；
[0050]b.將黑白網格卡片的原始卡片成像與遮擋卡片成像對比，標定出成像相位偏移量與過渡區域內位置的關系。
[0051]將圖5中的黑白網格卡片作為被拍攝物體，由于遮擋裝置的影響，有些黑白網格在圖像傳感器上的成像會發生相位偏移，由于網格圖像所有格子的大小都是一致的，因此通過遮擋后的網格圖成像結果和標準的原始網格圖像進行比較可以標定出不同圖像位置的偏移量，從而可以標定出被拍攝物體的成像相位偏移量與其所位于的過渡區域內的位置之間的關系。
[0052]遮擋裝置可以是電子遮擋片，也可以是機械遮擋片，遮擋位置及遮擋面積可以是多種，遮擋方式也可以使一種或者多種，遮擋裝置的形狀優選為圓形，遮擋部分的形狀優選為半圓。本【具體實施方式】中遮擋裝置的遮擋方式選擇為圓形，遮擋方式為上遮擋方式，如圖6中所示，遮擋部分為A，透光部分為B，遮擋部分與透光部分的邊緣是一條直線，將該遮擋裝置用于本申請的標定方法中，實現遮擋有效過渡區域的分布范圍和被拍攝物體與成像相位偏移量與其所位于的過渡區域內的位置之間的關系的標定:
[0053]如圖7中示出了采用遮擋裝置上遮擋方式所成像的光路圖，遮擋裝置2位于透鏡組3前，圖像傳感器4位于成像平面6之后，被拍攝物體為標準測試卡中的白色卡片，如圖4所示，所有光線通過遮擋裝置的遮擋在非成像平面上形成了遮擋部分和透光部分的過渡區域，遮擋裝置中遮擋部分和透光部分的邊緣是一條直線，如圖6所示，則這個過渡區域在圖像傳感器上成像為一個條帶，5表征的是此過渡條帶寬度(分布范圍)。
[0054]如圖8中示出了采用遮擋裝置上遮擋方式所成像的光路圖，遮擋裝置2位于透鏡組3前，圖像傳感器4位于成像平面6之后，被拍攝物體為標準測試卡中的黑白網格卡片，如圖5所示，最下邊不受遮擋裝置影響的白格通過透鏡成像的光路為圖中的M所指的光路表示；最上方受到遮擋裝置遮擋后發生偏移的黑格通過透鏡成像的N所指的光路表示，用N所指光路可以看出該黑色網格發生了相位偏移。由于網格圖像所有格子的大小都是一致的，因此通過遮擋后的網格圖成像結果和未遮擋的原始網格圖像進行比較可以標定在過渡區域中的不同位置的相位偏移量，從而標定得到成像相位偏移量與過渡區域內位置的關系。通過實驗可以得到:在過渡區域兩端幾乎不產生相位差，而在過渡區域中間產生的相位
差最大。
[0055]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種遮擋參數標定的方法，包括以下步驟: (1)將標準測試卡片作為被拍攝物體，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像； (2)將遮擋裝置設置成像光路中，獲取標準測試卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像；所述的遮擋裝置包括遮擋部分和透光部分； (3)根據遮擋卡片成像得到遮擋裝置遮擋有效過渡區域的分布范圍； (4)根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到有效過渡區域內成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系。
2.如權利要求1所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(I)中，遮擋裝置設置在成像光路的任何位置，包括透鏡組前、透鏡組后和透鏡組內部。
3.如權利要求1或2所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的遮擋裝置的遮擋方式優選為上遮擋方式或者下遮擋方式。
4.如權利要求3所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述的標準測試紙卡片包括白色卡片和黑白網格卡片。
5.如權利要求4所述所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:所述的黑白網格卡片中網格是黑白相間的，且所有網格的大小一致。
6.如權利要求4所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(3)中，根據遮擋卡片成像得到遮擋有效過渡區域的分布范圍的具體方式為: 1)將白色卡片作為被拍攝物體，獲取白色卡片在圖像傳感器上的遮擋卡片成像； 2)測量遮擋卡片成像中透光部分和遮擋部分的過渡區域，得到遮擋有效過渡區域的分布范圍。
7.如權利要求6所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(3)中，測量遮擋卡片成像得到遮擋有效過渡區域的分布范圍時，如果遮擋裝置的透光部分和遮擋部分的邊緣是一條直線，有效過渡區域的分布范圍在圖像傳感器上的成像為一個條帶。
8.如權利要求7所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:步驟(4)中，根據原始卡片成像與遮擋卡片成像得到過渡區域內成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系的具體方式為: a.將黑白網格卡片作為被拍攝物體，獲取黑白網格卡片在圖像傳感器上的原始卡片成像和遮擋卡片成像； b.將黑白網格卡片的遮擋卡片成像與原始卡片成像對比，標定出過渡區域內卡片成像相位偏移量與過渡區域內位置之間的關系。
9.如權利要求8所述的一種遮擋參數標定的方法，其特征在于:所述的過渡區域內卡片成像相位偏移量是指被拍攝物體的原始卡片成像與遮擋卡片成像的位置偏差。
【文檔編號】H04N17/00GK103856772SQ201210508681
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優先權日:2012年12月3日
【發明者】王建華, 李平立, 袁夢尤, 薛濤 申請人:北京大學, 方正國際軟件(北京)有限公司