一种摄像头的光学中心检测方法及装置与流程

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种摄像头的光学中心检测方法及装置。

背景技术：

现实生活中，摄像头的应用越来越广泛，一些行业对摄像头的制作工艺提出了更高的要求。摄像头主要由镜头(lens)和图像传感器(sensor)组成，其中镜头由几片透镜组成；图像传感器可以分为两类：ccd、cmos。光线从外界透过镜头，映射在图像传感器上形成图像。理论上镜头的中心是对准图像传感器的中心的，但是由于工艺制作过程中加工仪器的精度不足，镜头的中心与图像传感器的中心之间存在一定的偏离。摄像头拍摄过程中透镜的位置被称为光学中心。对于摄像头的制作，需要对其进行检测，如果光学中心与图像的中心之间的距离在合理的范围之外，则拍摄效果变差，从而使得摄像头的可用性降低，需要作报废处理。所以，对摄像头光学中心的检测方面的研究在生产实践中有重要的意义。目前，现有的检测技术对摄像头光学中心检测的误差较大，为了提高生产良率，进而降低生产成本，就需要提高对摄像头光学中心检测的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种摄像头的光学中心检测方法及装置，旨在解决现有技术对摄像头光学中心的检测误差较大，导致检测的准确性不高的问题。

一方面，本发明提供了一种摄像头的光学中心检测方法，所述方法包括下述步骤：

接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像；

建立空间直角坐标系，用所述空间直角坐标系中的坐标点表示所述晕影图像的像素点和灰度值；

在所述空间直角坐标系中，根据所述晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立所述晕影图像的数学模型；

获取所述数学模型中所述灰度值最大的像素点的坐标，将所述灰度值最大的像素点坐标设置为所述摄像头的光学中心的坐标，判断所述光学中心与所述晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围；

当所述光学中心与所述晕影图像的中心之间的距离处于所述预设范围时，确定所述摄像头的光学中心合格。

另一方面，本发明提供了一种摄像头的光学中心检测装置，所述装置包括：

图像获取单元，用于接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像；

坐标系建立单元，用于建立空间直角坐标系，用所述空间直角坐标系中的坐标点表示所述晕影图像的像素点和灰度值；

模型建立单元，用于在所述空间直角坐标系中，根据所述晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立所述晕影图像的数学模型；

距离判断单元，用于获取所述数学模型中所述灰度值最大的像素点的坐标，将所述灰度值最大的像素点坐标设置为所述摄像头的光学中心的坐标，判断所述光学中心与所述晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围；以及

合格确定单元，用于当所述光学中心与所述晕影图像的中心之间的距离处于所述预设范围时，确定所述摄像头的光学中心合格。

本发明接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像，建立空间直角坐标系，用空间直角坐标系中的坐标点表示晕影图像的像素点和灰度值，在空间直角坐标系中，根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立晕影图像的数学模型，获取数学模型中灰度值最大的像素点的坐标，将灰度值最大的像素点坐标设置为摄像头的光学中心的坐标，判断光学中心与晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围，当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，确定摄像头的光学中心合格，从而提高了检测摄像头光学中心的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的摄像头的光学中心检测方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的摄像头的光学中心检测装置的结构示意图；以及

图3是本发明实施例三提供的摄像头的光学中心检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的摄像头的光学中心检测方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤s101中，接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像。

在本发明实施例中，可通过拍摄显示屏显示的纯白画面得到摄像头的晕影图像。例如，拍摄纯白的lcd显示屏。在拍摄纯白的lcd显示屏时，得到的图像从理论上将应该是纯白的，但是由于镜头本身的物理特性，导致实际上得到的图像会出现中央到四周径向逐渐变暗的晕影现象。在接收到光学中心检测指令之后，根据指令获取摄像头的晕影图像。

优选地，在获取到摄像头的晕影图像之后，对晕影图像进行去噪处理，以降低噪声影响，得到晕影图像。具体地，使用模板大小为a×a的均值滤波方法对晕影图像进行去噪处理，从而提高去噪效果。

进一步优选地，根据图像的分辨率，在20×20至40×40的范围选取均值滤波方法的模板大小，从而进一步提高去噪效果，降低去噪操作对晕影图像的影响，进而提高检测摄像头光学中心的准确性。

进一步优选地，在对晕影图像进行去噪处理时，在晕影图像中选取同心小区域的图像，对选取的同心小区域的图像进行去噪处理，得到用于检测的晕影图像，其中，该同心小区域的面积为晕影图像原始面积的0.49到0.81倍，从而降低摄像头中一些次要的元件的遮挡对晕影图像的影响。

在步骤s102中，建立空间直角坐标系，用空间直角坐标系中的坐标点表示晕影图像的像素点和灰度值。

在本发明实施例中，图像由像素点表示，灰度值表示该点图像的亮暗程度，晕影图像中央部分的像素点灰度值较大，四周部分的像素点灰度值较小。在这里，建立空间直角坐标系，以表示图像的像素点和灰度值，x轴坐标和y轴坐标表示像素点的坐标，z轴坐标表示像素点的灰度值。具体地，用16位二进制数表示像素，则灰度值的取值范围为[0，65535]，图像中所有的像素点在空间直角坐标系都有对应的坐标点，因此，图像中的像素点是空间直角坐标系中的离散数据。

在步骤s103中，在空间直角坐标系中，根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立晕影图像的数学模型。

在本发明实施例中，拟合建立晕影图像的数学模型，使图像所有的离散数据与数学模型的解析表达式的误差最小，其中，误差可以通过公式求出(其中z'表示晕影图像像素的灰度值，z表示模型图像像素的灰度值)。

优选地，根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，通过最小二乘法拟合得到晕影图像的数学模型z＝α×[(x-u1)²+(y-u2)²]+β，从而提高检测摄像头光学中心的准确性，其中，x、y为晕影图像的像素点的坐标，z为晕影图像坐标(x，y)对应的灰度值，(u1,u2)为光学中心坐标，α、β为参数，α＜0，β＞0。从拟合得到的表达式可以看出该模型事实上是由一条抛物线旋转360^°形成的旋转抛物面，包含4个未知参数，参数中，(u1,u2)为抛物面顶点的坐标，即光学中心的坐标，α表示抛物面的开口大小和方向，β表示抛物面的顶点的z坐标。

在步骤s104中，获取数学模型中灰度值最大的像素点的坐标，将灰度值最大的像素点坐标设置为摄像头的光学中心的坐标，判断光学中心与晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围。

在本发明实施例中，以晕影图像中央“最亮”的点(即灰度值最大的像素点)代表光学中心，拟合得到的数学模型是一个凸面，存在最大值，其最大值的坐标就是光学中心的坐标。理想情况是摄像头的光学中心与晕影图像的中心重合，但是在实际生产过程中，无法保证100％的理想情况，因此，预先设置可以接受的距离范围，以判断摄像头的光学中心是否合格。

在步骤s105中，当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，确定摄像头的光学中心合格。

在本发明实施例中，如果光学中心与晕影图像的中心之间的距离不处于预设范围，则说明光学中心与晕影图像的中心偏差过大，导致摄像头的光学中心不合格，当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，光学中心与晕影图像中心的偏差是可接受的，因此，确定摄像头的光学中心合格。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如rom/ram、磁盘、光盘等。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的摄像头的光学中心检测装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：

图像获取单元21，用于接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像。

在本发明实施例中，可通过拍摄显示屏显示的纯白画面得到摄像头的晕影图像。例如，拍摄纯白的lcd显示屏。在接收到光学中心检测指令之后，根据指令获取摄像头的晕影图像。

坐标系建立单元22，用于建立空间直角坐标系，用空间直角坐标系中的坐标点表示晕影图像的像素点和灰度值。

在本发明实施例中，图像由像素点表示，灰度值表示该点图像的亮暗程度，晕影图像中央部分的像素点灰度值较大，四周部分的像素点灰度值较小。在这里，建立空间直角坐标系，以表示图像的像素点和灰度值，x轴坐标和y轴坐标表示像素点的坐标，z轴坐标表示像素点的灰度值。具体地，用16位二进制数表示像素，则灰度值的取值范围为[0，65535]，图像中所有的像素点在空间直角坐标系都有对应的坐标点，因此，图像中的像素点是空间直角坐标系中的离散数据。

模型建立单元23，用于在空间直角坐标系中，根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立晕影图像的数学模型。

在本发明实施例中，模型建立单元拟合建立晕影图像的数学模型，使图像所有的离散数据与数学模型的解析表达式的误差最小，其中，误差可以通过公式求出(其中z'表示晕影图像像素的灰度值，z表示模型图像像素的灰度值)。

距离判断单元24，用于获取数学模型中灰度值最大的像素点的坐标，将灰度值最大的像素点坐标设置为摄像头的光学中心的坐标，判断光学中心与晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围。

在本发明实施例中，以晕影图像中央“最亮”的点(即灰度值最大的像素点)代表光学中心，拟合得到的数学模型是一个凸面，存在最大值，其最大值的坐标就是光学中心的坐标。理想情况是摄像头的光学中心与晕影图像的中心重合，但是在实际生产过程中，无法保证100％的理想情况，因此，预先设置可以接受的距离范围，以判断摄像头的光学中心是否合格。

合格确定单元25，用于当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，确定摄像头的光学中心合格。

在本发明实施例中，如果光学中心与晕影图像的中心之间的距离不处于预设范围，则说明光学中心与晕影图像的中心偏差过大，导致摄像头的光学中心不合格，当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，光学中心与晕影图像中心的偏差是可接受的，因此，确定摄像头的光学中心合格。

在本发明实施例中，摄像头的光学中心检测装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。

实施例三：

图3示出了本发明实施例三提供的摄像头的光学中心检测装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：

图像获取单元31，用于接收光学中心检测指令，获取摄像头的晕影图像。

在本发明实施例中，可通过拍摄显示屏显示的纯白画面得到摄像头的晕影图像。例如，拍摄纯白的lcd显示屏。在接收到光学中心检测指令之后，根据指令获取摄像头的晕影图像。

图像去噪单元32，用于使用模板大小为a×a的均值滤波方法，对晕影图像进行去噪处理。

在本发明实施例中，在获取到摄像头的晕影图像之后，对晕影图像进行去噪处理，以降低噪声影响，得到晕影图像。具体地，使用模板大小为a×a的均值滤波方法对晕影图像进行去噪处理，从而提高去噪效果。

优选地，根据图像的分辨率，在20×20至40×40的范围选取均值滤波方法的模板大小，从而提高去噪效果，降低去噪操作对晕影图像的影响，进而提高检测摄像头光学中心的准确性。

进一步优选地，在对晕影图像进行去噪处理时，在晕影图像中选取同心小区域的图像，对选取的同心小区域的图像进行去噪处理，得到用于检测的晕影图像，其中，该同心小区域的面积为晕影图像原始面积的0.49到0.81倍，从而降低摄像头中一些次要的元件的遮挡对晕影图像的影响。

坐标系建立单元323，用于建立空间直角坐标系，用空间直角坐标系中的坐标点表示晕影图像的像素点和灰度值。

在本发明实施例中，图像由像素点表示，灰度值表示该点图像的亮暗程度，晕影图像中央部分的像素点灰度值较大，四周部分的像素点灰度值较小。坐标系建立单元建立空间直角坐标系，以表示图像的像素点和灰度值，x轴坐标和y轴坐标表示像素点的坐标，z轴坐标表示像素点的灰度值。具体地，用16位二进制数表示像素，则灰度值的取值范围为[0，65535]，图像中所有的像素点在空间直角坐标系都有对应的坐标点，因此，图像中的像素点是空间直角坐标系中的离散数据。

模型建立单元34，用于在空间直角坐标系中，根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，拟合建立晕影图像的数学模型。

在本发明实施例中，模型建立单元拟合建立晕影图像的数学模型，使图像所有的离散数据与数学模型的解析表达式的误差最小，其中，误差可以通过公式求出(其中z'表示晕影图像像素的灰度值，z表示模型图像像素的灰度值)。

优选地，通过最小二乘法拟合得到晕影图像的数学模型z＝α×[(x-u1)²+(y-u2)²]+β，从而提高检测摄像头光学中心的准确性，其中，x、y为晕影图像的像素点的坐标，z为晕影图像坐标(x，y)对应的灰度值，(u1,u2)为光学中心坐标，α、β为参数，α＜0，β＞0。从拟合得到的表达式可以看出该模型事实上是由一条抛物线旋转360°形成的旋转抛物面，包含4个未知参数，参数中，(u1,u2)为抛物面顶点的坐标，即光学中心的坐标，α表示抛物面的开口大小和方向，β表示抛物面的顶点的z坐标。

距离判断单元35，用于获取数学模型中灰度值最大的像素点的坐标，将灰度值最大的像素点坐标设置为摄像头的光学中心的坐标，判断光学中心与晕影图像的中心之间的距离是否处于预设范围。

在本发明实施例中，以晕影图像中央“最亮”的点(即灰度值最大的像素点)代表光学中心，拟合得到的数学模型是一个凸面，存在最大值，其最大值的坐标就是光学中心的坐标。理想情况是摄像头的光学中心与晕影图像的中心重合，但是在实际生产过程中，无法保证100％的理想情况，因此，预先设置可以接受的距离范围，以用于距离判断单元判断摄像头的光学中心是否合格。

合格确定单元36，用于当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，确定摄像头的光学中心合格。

在本发明实施例中，如果光学中心与晕影图像的中心之间的距离不处于预设范围，则说明光学中心与晕影图像的中心偏差过大，导致摄像头的光学中心不合格，当光学中心与晕影图像的中心之间的距离处于预设范围时，光学中心与晕影图像中心的偏差是可接受的，因此，合格确定单元确定摄像头的光学中心合格。

因此，优选地，该图像去噪单元32包括：

去噪子单元321，用于在晕影图像中选取同心小区域的图像，对选取的同心小区域的图像进行去噪处理，得到用于检测的晕影图像；

其中，该同心小区域的面积为晕影图像原始面积的0.49到0.81倍；

优选地，该模型建立单元34包括：

建立子单元341，用于根据晕影图像的像素点和灰度值的坐标，通过最小二乘法拟合的方法，建立晕影图像的数学模型z＝α×[(x-u1)²+(y-u2)²]+β，其中，x、y为晕影图像的像素点的坐标，z为晕影图像坐标(x，y)对应的灰度值，(u1,u2)为光学中心坐标，α、β为参数，α＜0，β＞0。

在本发明实施例中，摄像头的光学中心检测装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。