[發明專利]一種變焦攝像機光軸校正方法

有效

• 申請號: 202110352377.3
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113156656B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 李鵬;葉幀;伍仲祥;王金鋒
• 申請（專利權）人: 杭州光影寫科技有限公司
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62
• 代理公司: 合肥創智銘企知識產權代理事務所(普通合伙) 34231
• 代理人: 舒啟超

本發明公開了一種變焦攝像機光軸校正方法，通過對攝像機變倍過程中圖像采集模塊生成的圖像中心與攝像機在1倍時的生成的圖像中心做對比判定攝像機光軸的偏差方向,對比攝像機開始變倍后的一組特定倍率下的圖像中心相較于1倍時的圖像中心的偏移程度，得出偏差數組，在圖像處理模塊中，調用偏差方向參數與偏差數組參數對生成的圖像進行裁剪處理，使得裁剪后的圖像中心與1倍時的圖像中心一致。本發明的校正方法能夠使一些不具備實現光軸校正功能的硬件裝置的一體機攝像機從軟件上兼容光軸校正功能，同時能輔助具備實現光軸校正功能的硬件裝置的一體機攝像機進一步提高校正精度，從而提高各類一體機攝像機對于光軸校正功能的兼容性和靈活性。

技術領域

本發明涉及攝像機成像技術領域，具體為一種變焦攝像機光軸校正方法。

背景技術

隨著成像技術的日益發展，行業內對攝像機光軸一致性的要求越來越高。我們將參照中國臺灣專利第225008號中對變焦鏡頭結構的介紹去分析光軸偏移成因。變焦鏡頭內部成像部分結構參照圖3，該專利中描述的變焦鏡頭結構包括一外套筒、一圓柱凸輪套筒、圓柱凸輪、一固定環及一鏡筒組，該外套筒內設有若干條直線凹槽，可供該固定環上所設的凸鍵卡合，使固定環浮鎖與圓柱凸輪套筒外，鏡筒組包括有第一群鏡筒與第二群鏡筒，固定環上設置有定位片可卡合于第二群鏡筒上的定位槽，以限制第二群鏡頭旋轉，第一群鏡筒上的定位片卡合于定位槽內，受第二群鏡筒的限制而不能旋轉，第一群鏡筒與第二群鏡筒外設有滾輪，可通過外套筒一側開設的長孔槽與圓柱凸輪底部外壁的齒輪作用使圓柱凸輪于光軸直線上作線性運動，由此使得鏡筒組在光軸直線上作前后相對運動，以實現變焦功能。

從變焦鏡頭整體的設計結構和運作過程分析，產生光軸偏移問題的原因有以下幾個：

(1)設計精度缺陷：由于加工過程中的組裝精度誤差，導致相機各部件光軸不一致，比如上述專利中提及的第一群鏡筒和第二群鏡筒因組裝誤差導致的鏡片組群中心未對齊，且實際上，有些高精密度的變焦相機，其群鏡筒只會更多，如圖3-2所示；又比如滾輪加工不到位而使得圓柱凸輪發生非線性位移。相機硬件本身的組裝誤差，是導致鏡頭光軸偏移的重要因素。

(2)運動偏移：鏡頭的變焦過程，是在滾輪和圓柱凸輪的齒輪咬合推動下實現的，但是各齒輪咬合過程中產生的縫隙是不可避免的，所以圓柱凸輪會在變焦過程中出現左右偏移的現象，從而導致相機光軸產生偏移。

然而，當前領域內，針對解決攝像機光軸一致性問題大多是從硬件入手，要么設計改變鏡頭內部結構，比如通過檢測光軸路徑上各組鏡片的組合光軸中心是否與中心軸重合從而調節鏡片位置以達到光軸校正的目的；又比如公開號CN111367090A，名為“一種光學鏡頭光軸校正裝置及方法”的專利中，設計出一種從外部控制攝像機鏡頭拍攝方向的機架，原理是通過鏡頭對轉菲林圖像產生的直射拍攝的圖像分析光學鏡頭的光軸偏移情況，并通過機架對攝像機位置進行校正以達到光軸校正的目的。這兩種包括與其類似的方案一方面提高了硬件設計的復雜度，增加了設計成本，另一方面又對攝像機的穩定性提出了更高的要求，同時，這種“實時檢測，實時校正”的方法大大增加了攝像機的校正周期，在場景不穩定的環境下執行光軸校正調節更對攝像機的靈敏度提出了考驗。

還有的方法通過從圖像處理入手，比如公開號CN206905698U，名為“一種一體機光軸校正的裝置”的專利中，提出通過兩組電機移動獲取攝像機近端與遠端的兩組圖像，并通過對比兩組圖像中的參考特征點來計算得出攝像機光軸偏移坐標，由此對攝像機進行校正，然而由于攝像機內部鏡頭中驅動電機工作的特殊性，機芯在整個變倍的過程中光軸的偏移程度有可能不是線性的，這種情況下采用這種方法對攝像機進行光軸校正就會出現較大偏差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變焦攝像機光軸校正方法，以解決上述背景技術中提出現有的針對解決攝像機光軸一致性問題大多是從硬件入手，增加了設計成本，另一方面又對攝像機的穩定性提出了更高的要求，同時，這種“實時檢測，實時校正”的方法大大增加了攝像機的校正周期，在場景不穩定的環境下執行光軸校正調節更對攝像機的靈敏度提出了考驗，或者從圖像處理入手，不能夠提高光軸校準準確性的問題。