一种修正镜头畸变的方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种修正镜头畸变的方法和装置，其中，所述方法包括：将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变；将所述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。本发明技术方案将镜头的视场角设置为预置角度，满足拍照或摄像时可轻松捕获大范围的景物，且将镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，可以进一步根据线性畸变的图像线性关系将线性畸变矫正，降低大的视场角而导致的镜头畸变效应对成像品质的影响。无需额外的附加配件，降低使用成本，提高了使用的便携性。
【专利说明】
一种修正镜头畸变的方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及移动设备技术领域，特别是涉及一种修正镜头畸变的方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前绝大部分移动设备(包括手机、平板电脑)上，都会搭载摄像头模组，通过摄像头模组实现光信号与电信号之间的转换，记录和保存图像信息，从而实现拍照与摄影功能。由于随着摄像头模组视场角的增大，成像畸变效应会显著增加，成像质量会受到严重影响，所以绝大多数的摄像头模组的视场角在70° — 80°之间，极少数摄像头模组的视场角超过80°。这导致使用移动设备进行拍照或者视频时，能够捕捉到的画面范围往往不足以满足用户需求，例如拍四五人合照时需把物距拉的很远才能使所有人进入取景框；视频通话或者视频会议时，无法捕捉到会议室全景等。
[0003]目前业内普遍的解决方案:通过额外添加设备来实现，十分常见的有两种。1、外挂鱼眼镜头，通过大尺寸外挂镜头来实现视场角的扩大，此方式图像畸变明显；2、自拍神器，通过拉伸杆来加大物距，实现目标物体的影像捕捉。这些方式需要用户额外购买配件，增加使用成本，且使用起来不方便。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种修正镜头畸变的方法和装置，以解决现有的镜头模组需要借助额外的设备来扩大视场角和物距的问题，以及导致的镜头畸变效应明显而影响影响品质的问题。
[0005]为了解决上述问题，本发明公开了一种修正镜头畸变的方法，包括:
[0006]将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变；
[0007]将上述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。
[0008]优选地，上述预置角度大于100度。
[0009]优选地，上述将上述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，包括:
[0010]通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重；
[0011]利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。
[0012]优选地，上述调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，包括:
[0013]通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，令畸变值与对应的像高呈线性关系。
[0014]相应地，本发明还公开了一种修正镜头畸变的装置，包括:
[0015]视场角设置模块，用于将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变；
[0016]修正模块，用于将上述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。
[0017]优选地，上述预置角度大于100度。
[0018]优选地，上述修正模块，包括:
[0019]调整增加模块，用于通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重；
[0020]优化模拟模块，用于利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。
[0021]优选地，上述调整增加模块通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，令畸变值与对应的像高呈线性关系。
[0022]与【背景技术】相比，本发明包括以下优点:
[0023]将镜头的视场角设置为预置角度，满足拍照或摄像时可轻松捕获大范围的景物，且将镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，可以进一步根据线性畸变的图像线性关系将线性畸变矫正，降低大的视场角而导致的镜头畸变效应对成像品质的影响。
[0024]无需额外的附加配件，降低使用成本，提高了使用的便携性。
【附图说明】
[0025]图1是视场角定义的示意图；
[0026]图2是视场角、焦距、物距和取景范围的一种关系示意图；
[0027]图3是视场角、焦距、物距和取景范围的另一种关系示意图；
[0028]图4是本发明实施例一中的一种修正镜头畸变的方法的步骤流程图；
[0029]图5是本发明实施例一种的镜头的畸变不意图；
[0030]图6是本发明实施例一种的线性畸变的不意图；
[0031]图7是本发明实施例二中的一种修正镜头畸变的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0033]本发明提供了一种摄像头模组超大广角拍摄的实现方案，在不借由外部配件的情形下，通过摄像头模组本身实现超大广角(可以大于100° )拍摄，同时又不会导致畸变效应显著而影响影像品质。
[0034]在物理学上定义为:畸变是像差的一种。物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象。畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变而引起。畸变通常分为两种，桶形畸变和枕形畸变。超大变焦的镜头很容易在广角端产生桶形变形，而在长焦端产生枕形变形，虽然镜头变形是不可避免的，但是好的镜头会将变形控制在一个合理范围内。所有光学相机镜头都存在畸变的问题，畸变属于成像的几何失真，它是由于焦平面上不同区域对影像的放大率不同而形成的画面扭曲变形现象，这种变形的程度从画面中心至画面边缘依次递增，主要在画面边缘反映得较明显。对于变焦镜头畸变的问题尤其严重，一般在广角端拍摄时，往往会使画面边缘向外凸起，称之为桶形畸变；用远摄端拍摄时，画面边缘经常会向内凹进，称之为枕形畸变。
[0035]关于视场角的定义，可以参照图1所示，其中，点a与点b的连线a-b为镜头可视范围直径，点c为连线a-b的中点，镜头ο与点c的连线o-c为物距，镜头ο到达点c的距离为S，由此可知，tan(o/2) = ac/s，其中，ac为点a到点c的距离。
[0036]在同一摄像头模组的镜头设计中，视场角大的焦距相对较小，物距相同时取景范围较大，如图2所示；视场角小的焦距相对较长，物距相同时取景范围较小，如图3所示。
[0037]当摄像头模组的镜头设计时，将视场角拉大，镜头的畸变效应同时会变大，导致图像出现异常，鱼眼镜头就是此原理，与超广角镜头拍摄相比，鱼眼镜头图像畸变严重。
[0038]下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明提供的一种修正镜头畸变的方法和装置。
[0039]实施例一
[0040]详细介绍本发明实施例提供的一种修正镜头畸变的方法。
[0041]参照图4，示出了本发明实施例中一种修正镜头畸变的方法的步骤流程图。
[0042]步骤100，将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变。
[0043]在镜头设计时，将镜头的视场角设置为大的视场角。上述预置角度可以为大的视场角，即可以为超过70度或者80度的视场角，例如预置角度可以大于100度。本发明实施例对预置角度的具体数值不做限制，可以根据实际需求和软件算法而定。
[0044]在设置镜头的视场角时，保证镜头的其他品质参数在可接受范围内。
[0045]镜头的畸变类型可以分为枕形畸变和桶形畸变。
[0046]在镜头的视场角设置为预置角度时，镜头的畸变类型可以为枕形畸变或桶形畸变。
[0047]步骤102，将上述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。
[0048]镜头的畸变示意图如图5所示，其中，横坐标为畸变大小(DISTORT1N)，纵坐标为像高(IMG HT) ο
[0049]通过软件算法，结合镜头畸变原理，利用镜头设计时畸变的线性将镜头畸变有规律的拉回，以降低成像畸变效应，保证成像品质的同时，实现超大广角拍摄。
[0050]线性畸变的示意图如图6所示，其中，横坐标为畸变大小，纵坐标为像高。
[0051]优选地，上述步骤102可以包括:
[0052]步骤1021，通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重。
[0053]枕形畸变和桶形畸变是畸变值不同而表现出来的不同失真形状，若将枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，则畸变值相对于像高存在一个转换关系:畸变值(distort1n)=a*像高(image hight)，其中a为常数，软件算法可以依据此常数a进行图像矫正，补偿失真，从而实现将图像畸变修正到最小化的目的。
[0054]具体地，可以通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，令畸变值与对应的像尚呈线性关系。
[0055]步骤1022，利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。
[0056]本发明实施例在镜头光学设计时，会按照线性畸变的需求，设置每个像高上的畸变值作为约束条件，并增加此约束条件的权重，在ZEMAX ( 一种光学设计软件)软件中，通过优化函数进行设计模拟，在保证调制传递函数(Modulat1n Transfer Funct1n，MTF)，相对照度(Relative illuminat1n)，主光线角(Chief Ray Angle)等参数满足品质要求的前提下，将畸变形状尽量做到线性化。
[0057]上述步骤102的执行过程具体可以为:
[0058]设置每个像高上的畸变值，使像高和畸变值两者之间呈线性关系，并以此建立约束条件，根据实际情况增加此约束条件的权重，在ZEMAX软件中，通过优化函数进行设计模拟，最终得到线性畸变。
[0059]综上所述，本发明实施例将镜头的视场角设置为预置角度，满足拍照或摄像时可轻松捕获大范围的景物，且将镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，可以进一步根据线性畸变的图像线性关系将线性畸变矫正，降低大的视场角而导致的镜头畸变效应对成像品质的影响。
[0060]而且，本发明实施例无需额外的附加配件，降低使用成本，提高了使用的便携性。
[0061]实施例二
[0062]详细介绍本发明实施例提供的一种修正镜头畸变的装置。
[0063]参照图7，示出了本发明实施例中一种修正镜头畸变的装置的结构示意图。
[0064]上述装置可以包括:视场角设置模块200，修正模块202。其中，上述修正模块202可以包括:调整增加模块2021，优化模拟模块2022。
[0065]下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的关系。
[0066]视场角设置模块200，用于将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变。
[0067]优选地，上述预置角度可以大于100度。
[0068]修正模块202，用于将上述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。
[0069]优选地，上述修正模块202可以包括:
[0070]调整增加模块2021，用于通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重。
[0071]优化模拟模块2022，用于利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。
[0072]优选地，上述修正模块202具体可以设置每个像高上的畸变值，使像高和畸变值两者之间呈线性关系，并以此建立约束条件，根据实际情况增加此约束条件的权重，在ZEMAX软件中，通过优化函数进行设计模拟，最终得到线性畸变。
[0073]综上所述，本发明实施例将镜头的视场角设置为预置角度，满足拍照或摄像时可轻松捕获大范围的景物，且将镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，可以进一步根据线性畸变的图像线性关系将线性畸变矫正，降低大的视场角而导致的镜头畸变效应对成像品质的影响。
[0074]而且，本发明实施例无需额外的附加配件，降低使用成本，提高了使用的便携性。
[0075]对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0076]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0077]以上对本发明实施例所提供的一种修正镜头畸变的方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种修正镜头畸变的方法，其特征在于，包括: 将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变； 将所述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预置角度大于100度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变，包括: 通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重； 利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，包括: 通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，令畸变值与对应的像高呈线性关系O5.一种修正镜头畸变的装置，其特征在于，包括: 视场角设置模块，用于将镜头的视场角设置为预置角度；其中，在镜头的视场角为预置角度时，镜头的畸变类型为枕形畸变或桶形畸变； 修正模块，用于将所述镜头的畸变类型由枕形畸变或桶形畸变修正为线性畸变。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预置角度大于100度。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述修正模块，包括: 调整增加模块，用于通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，并增加畸变值得权重； 优化模拟模块，用于利用优化函数对增加权重后的畸变值进行模拟，得到线性畸变。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整增加模块通过调整枕形畸变或桶形畸变的不同像高的畸变值，令畸变值与对应的像高呈线性关系。
【文档编号】H04N5/208GK105827899SQ201510276340
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年5月26日
【发明人】杨尚明
【申请人】维沃移动通信有限公司