一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法和系统与流程

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法和系统。

背景技术：

现在很多智能电子产品都具有摄像功能，这些电子产品中具有摄像功能的镜头在组装生产过程中，需要进行性能检测，特别是对镜头的光学特性进行测试，以保证产品功能的正常性，保持良好的用户体验。光学特性的测试结果的准确性都是以待测镜头平面与测试图卡平面相对平行作为前提的，因此，在待测镜头的光学特性测试过程中，保持测试工装上的待测镜头平面与测试图卡平面相对平行是影响检测结果准确性的一个重要因素。

现有技术中，用来判别平行度的方法主要有以下两种：

一是，使用水平仪等仪器，找到测试工装的一个面与测试图卡的平面平行，在配置待测镜头的产品外形相对规则的情况下，只须让待测镜头对应的面贴紧与图卡平面平行的工装平面，即可保证测试工装上的待测镜头平面与测试图卡平面相对平行。但是，这个方法存在以下缺点：1)、随着科技的发展，电子产品的尺寸越来越小，有些产品外形也变得不是很规则，所以该方法不能适应所有产品，存在一定的局限性；2)、假设测试要求平行度在-2度至+2度之间，该方法不能获得一个具体的平行度量化数值，存在平行度不能量化的缺点。

二是，通过测试软件实时播放镜头拍摄的视频画面，人工判断选定的标志是否在预设范围内，此方法可以在一定程度上保证相对平行，但也存在缺点：1)、本方法需要待测镜头已实现视频功能，但是有些镜头不能或没有实现视频的功能，该方法存在一定的局限性；2)、存在人的主观因素，有可能会因为主观失误造成不平行而影响测试结果不准；3)、同样存在平行度不能量化的缺点。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在平行度不能量化的问题，提出了本发明的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法和系统，以便解决或至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法，所述方法包括：

将测试图卡水平放置，所述测试图卡上设有标记区域；

将测试工装上的待测镜头中心置于所述测试图卡上标记区域中心的铅垂线上，并对准所述标记区域的中心；

获取所述待测镜头拍摄的所述测试图卡的图片，识别所述图片上标记区域中心的实际位置；

根据公式计算所述待测镜头平面与所述测试图卡平面的平行度；其中d为采用像素数表示的所述图片上标记区域中心的实际位置与所述图片中心的理论位置的距离，N为所述图片上单位距离对应的像素数，D为所述测试图卡到所述待测镜头的距离；

判断所述平行度是否处于预设角度范围内，若判断为是，则判定平行；若判断为否，则判定不平行。

根据本发明的另一个方面，提供了一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统，所述系统包括测试图卡和测试工装，所述测试图卡上设有标记区域，所述系统还包括：

放置单元，用于将测试图卡水平放置，将测试工装上的待测镜头中心置于所述测试图卡上标记区域中心的铅垂线上，并对准所述标记区域的中心；

图片获取单元，用于获取所述待测镜头拍摄的所述测试图卡的图片；

中心识别单元，用于识别所述图片上标记区域中心的实际位置；

平行度计算单元，用于根据公式计算所述待测镜头平面与所述测试图卡平面的平行度；其中d为采用像素数表示的所述图片上标记区域中心的实际位置与所述图片中心的理论位置的距离，N为所述图片上单位距离对应的像素数，D为所述测试图卡到所述待测镜头的距离；

平行判断单元，用于判断所述平行度是否处于预设角度范围内，若判断为是，则判定平行；若判断为否，则判定不平行。

综上所述，本发明只需满足待测镜头中心位于测试图卡标记区域中心的铅垂线上，可适用于外形不规则的产品，且能在一定程度上避免待测镜头拍摄的图像的畸变对检测结果的影响；同时分析待测镜头拍摄的图片来判断待测镜头平面与测试图卡的平面平行度的方法，可以不依赖于特定的图卡，灵活度高；再根据图片上标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的距离获得平行度量化数值，从而更精确的判断待测镜头平面与测试图卡平面是否平行。可见，本发明的技术方案可适应所有产品，包括外形不规则产品，通用性强，根据具体的平行度量化数值判断平行，排除人的主观因素，简单可靠、精度可控。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法示意图；

图2为本发明一个实施例提供的测试图卡与待测镜头的相对位置示意图；

图3为本发明一个实施例提供的Color测试图卡上标记区域的相对位置示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统示意图；

图5为本发明另一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术存在平行度不能量化的问题，提出了本发明的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法和系统。本发明的设计思路是：将待测镜头的中心对准测试图卡上标记区域的中心，假设两平面平行，标记区域的中心就会位于图片的中心附近，那么，分析图片中标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的距离，获得待测镜头平面与测试图卡平面的平行度量化数值，进而判定两平面是否平行。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S110，将测试图卡水平放置，测试图卡上设有标记区域。为保证后续步骤的进行，测试图卡需水平放置，此过程可利用水平仪等仪器进行。同时，测试图卡上的标记区域在大小上无特定要求，适应图卡即可；位置上也无特定要求；甚至标记区域的个数也不限定，在本发明中可以结合多个标记区域的相对位置判定平行度，具体实施例后文会进行详细说明。另外，测试图卡上的标记区域可以是测试图卡本身具有的图案，比如SFR测试图卡上的黑色方块、Color测试图卡上的色块等；也可以是以测试图卡上某一已知点为中心的一定大小的区域，例如Color测试图卡上四个相邻色块的交界点。因此标记区域的设定灵活性较高，适用于各种测试图卡。

步骤S120，将测试工装上的待测镜头中心置于测试图卡上标记区域中心的铅垂线上，并对准标记区域的中心。图2为本发明一个实施例的测试图卡与待测镜头的相对位置示意图，其中待测镜头210的中心置于测试图卡220上标记区域230中心的铅垂线上，测试图卡到待测镜头的距离为D。因为待测镜头拍摄的图片是存在一定畸变的，即便是待测镜头平面与测试图卡平面不平行，在图片上表现出来的标记区域的相对位置也不会有太大的变化，如果只根据图片中标记区域的相对位置判定平行度，就难以达到预定的精度。因此，需要将测试工装上的待测镜头中心置于测试图卡上标记区域中心的铅垂线上，以对准标记区域的中心。现有技术中在容忍误差范围内可以完成本步骤。具体为：首先保证测试图卡是水平的，然后在标记区域的中心位置引一条铅垂线，让待测镜头中心位于垂线上即可。

步骤S130，获取待测镜头拍摄的测试图卡的图片，识别图片上标记区域中心的实际位置。测试工装上的待测镜头中心对准测试图卡上标记区域的中心，因此待测镜头拍摄的图片上的标记区域的中心也应该位于图片的中心位置附近。在获得图片上标记区域中心的实际位置后，即可获得标记区域中心的实际位置与图片上标记区域中心的理论位置的距离，一般得到的距离是像素数。

步骤S140，根据公式计算待测镜头平面与测试图卡平面的平行度；其中d为采用像素数表示的图片上标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的距离，N为图片上单位距离对应的像素数，D为测试图卡到待测镜头的距离。由于d为采用像素数表示的距离数值，公式中d/N是用像素数除以单位距离对应的像素数，得到的是距离数值，其单位与D距离数值的单位相同，从而再通过公式可获得具体的角度值作为平行度量化数值。

步骤S150，判断平行度是否处于预设角度范围内，若判断为是，则判定平行；若判断为否，则判定不平行。比如，判定要求平行度在-2度至+2度之间，那么将判断计算得到的平行度是否在-2度至+2度之间即可，若在此范围内，则评定度符合要求，判定平行；若不在此范围内，则判定不平行。可见，本发明的方法排除人的主观因素，且对待测镜头的产品形状没有限定。

在实际的判定过程中，由于测试图卡到待测镜头的距离D一定，图片上单位距离对应的像素数N一定，因此根据公式theta＝arc tan(d/N/D)得到的平行角度是根据图片上标记区域中心的实际位置与所述图片中心的理论位置的距离d来确定，所以可将判定要求平行度范围换算成图片上标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的距离范围。在获得图片上标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的实际距离后，直接判断该实际距离是否在要求的距离范围内即可。

为了准确找到待测镜头拍摄的图片上标记区域，需要保证测试图卡上的标记区域与非标记区域有明显的差别，一般情况下可以以色素值的不同来进行区分。在本发明的一个实施例中，测试图卡上标记区域的色素值与测试图卡上非标记区域的色素值的差值大于或等于预设色素限值。差别越明显，区分的准确性越高，在本步骤中，设定一个预设色素限值，在测试图卡上标记区域的色素值与测试图卡上非标记区域的色素值的差值大于或等于预设色素限值的时候认为两者具有明显的差别，利于识别。

在本发明的一个实施例中，图1所示的步骤S130中识别图片上标记区域中心的实际位置包括：

选取图片上标记区域轮廓上的若干个点；采用最小二乘法将选取的若干个点拟合成圆，将该圆的圆心坐标作为图片上标记区域中心的实际位置。选取的标记区域轮廓上的点的个数不限定，保证寻找标记区域的一周即可。需要说明的是，在选取图片上标记区域轮廓上的若干个点的过程中不可避免会存在一些噪点，利用已有的算法去除这些噪点后再采用最小二乘法拟合成圆，本发明对去除噪点的算法不作限定。具体地，选取图片上标记区域轮廓上的若干个点包括：

以图片中心的理论位置为中心，预设长度为半径标定出一个感兴趣区域，在感兴趣区域内寻找标记区域上的任一个点作为当前点；以当前点为起始点，沿感兴趣区域半径向外搜索，寻找到若干个非标记区域上的点后反向搜索，将搜索到的第一个色素值突变的点作为标记区域轮廓上的第一个点；将当前点沿顺时针方向或逆时针方向依次前进一个预设步长的距离后确定出下一个当前点，重复上述步骤寻找标记区域轮廓上的下一个点，直至围绕感兴趣区域一周为止。为判断是否围绕感兴趣区域一周，可通过最近搜索到的标记区域轮廓上的点与标记区域轮廓上的第一个点的距离进行判断。

其中，预设长度根据标记区域的大小设定，以保证感兴趣区域包含标记区域。

在一个具体的例子中，测试图卡上的标记区域为黑色方块，边长为400像素值，理论中心位置为(1200,1200)，那么标定的感兴趣区域的中心为(1200,1200)，预设长度定为300像素值，在该感兴趣区域内选取图片上标记区域轮廓上的若干个点即可。

为了进一步确保图片上标记区域的中心位置的准确性，标记区域的个数也不限定，可以设定多个标记区域，结合多个标记区域的相对位置进一步判定平行度。例如，在SFR图卡中，在测试图卡中的上部、下部、左部、右部、中部设定5个标记区域，根据这5个标记区域的图案特征，即相对位置关系识别出中部的标记区域作为中心标记区域，然后再进行识别图片上中心标记区域中心的实际位置的步骤，以保证所识别的标记区域的准确性；在识别出图片上中心标记区域中心的实际位置后，还可根据图片中的5个标记区域的相对位置关系，确定找到的中心标记区域中心的实际位置确实是中心标记区域的中心，即处于上部、下部、左部、右部的标记区域的中心连线的交点上，而不是其他的点，进一步确保图1所示方法的判定平行度的精确性。

图3为本发明一个实施例提供的Color测试图卡上标记区域的相对位置示意图。如图3所示，以测试图卡上左上部的色块320和右下部的色块330中心的连线的中点为设定标记区域310，将待测镜头对准标记区域310的中心，在识别出图片上标记区域310中心的实际位置后，还可根据图片中这色块320和330的相对位置关系，确定识别的标记区域310中心的实际位置确实是标记区域的中心，即处于这色块320和330中心的连线的中点。

图4为本发明一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统示意图。如图4所示，该判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统400包括测试图卡410和测试工装420，测试图卡上设有标记区域，该判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统400还包括：

放置单元430，用于将测试图卡水平放置，将测试工装上的待测镜头中心置于测试图卡上标记区域中心的铅垂线上，并对准标记区域的中心。

图片获取单元440，用于获取待测镜头拍摄的测试图卡的图片。

中心识别单元450，用于识别图片上标记区域中心的实际位置。

平行度计算单元460，用于根据公式theta＝arc tan(d/N/D)计算待测镜头平面与测试图卡平面的平行度；其中d为图片上标记区域中心的实际位置与图片中心的理论位置的距离，N为图片上单位距离对应的像素数，D为测试图卡到待测镜头的距离。

平行判断单元470，用于判断平行度是否处于预设角度范围内，若判断为是，则判定平行；若判断为否，则判定不平行。

在本发明的一个实施例中，标记区域的色素值与测试图卡上非标记区域的色素值的差值大于或等于预设色素限值。

图5为本发明另一个实施例提供的一种判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统示意图。如图5所示，判定镜头平面与测试图卡平面平行度的系统500包括：测试图卡510、测试工装520、放置单元530、图片获取单元540、中心识别单元550、平行度计算单元560、平行判断单元570；中心识别单元550包括：轮廓点选取模块551、拟合模块552和中心标定模块553。其中测试图卡510、测试工装520、放置单元530、图片获取单元540、中心识别单元550、平行度计算单元560、平行判断单元570与图4所示的测试图卡410、测试工装420、放置单元430、图片获取单元440、中心识别单元450、平行度计算单元460、平行判断单元470具有相同的功能，相同的部分在此不再赘述。

轮廓点选取模块551，用于选取图片上标记区域轮廓上的若干个点。

拟合模块552，用于采用最小二乘法将轮廓点选取模块选取的若干个点拟合成圆。

中心标定模块553，用于将拟合模块拟合成的圆的圆心坐标作为图片上标记区域中心的实际位置。

在本发明的一个实施例中，轮廓点选取模块551具体用于：以图片中心的理论位置为中心，预设长度为半径标定出一个感兴趣区域，在感兴趣区域内寻找标记区域上的任一个点作为当前点；以当前点为起始点，沿感兴趣区域半径向外搜索，寻找到若干个非标记区域上的点后反向搜索，将搜索到的第一个色素值突变的点作为标记区域轮廓上的第一个点；将当前点沿顺时针方向或逆时针方向依次前进一个预设步长的距离后确定出下一个当前点，重复上述步骤寻找标记区域轮廓上的下一个点，直至围绕感兴趣区域一周为止。

在本发明的一个实施例中，预设长度根据标记区域的大小设定，以保证感兴趣区域包含标记区域。

综上所述，本发明只需满足待测镜头中心位于测试图卡标记区域中心的铅垂线上，可适用于外形不规则的产品，且能在一定程度上避免待测镜头拍摄的图像的畸变对检测结果的影响；同时分析待测镜头拍摄的图片来判断待测镜头平面与测试图卡的平面平行度的方法，可以不依赖于特定的图卡，灵活度高；再根据公式计算待测镜头平面与测试图卡平面的平行度，可获得平行度量化数值，更精确的判断待测镜头平面与测试图卡平面是否平行。可见，本发明的技术方案可适应所有产品，包括外形不规则产品，通用性强，根据具体的平行度量化数值判断平行，排除人的主观因素，简单可靠、精度可控。

需要说明的是，本发明的判定镜头平面与测试图卡平面平行度的方法和系统均可用于待测镜头的测试工装的校正过程，通过本发明的方法判定不平行后，可根据本发明得到的平行度的数值手动调整工装，直到输出距离结果符合测试平行度的要求，因为产品存在一定误差，可通过验证若干只不同规格的产品进行工装的系统调整，如果都能满足测试平行度要求，则工装校正完成。或者，在测试过程中，测试工装可根据判定结果自动和实时的调节，以满足测试平行度要求，进行待测镜头的测试。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。