内在参数校准系统的制作方法

本发明涉及一种用于测量相机内在参数的设备以及一种用于测量测试相机的内在参数的方法。

背景技术：

1、本发明涉及相机内在参数(即，与相机本身相关的参数，而非“外在参数”，后者与相机的姿态或位置等相关)的测量。这种内在参数的测量可以确定被测相机是否符合所需的质量阈值，并且还可以用于相机的后续校准或校正。

2、在传统的内在参数测量系统中，使用具有光学可识别特征的光学目标，在测量过程中，需要精确了解这些特征相对于被测相机的位置。进行内在参数测量的方法主要有三种，但每种方法都有各自的缺点：

3、i)zhang法

4、这种方法包括使用光学目标(通常呈平面棋盘的形式)，并在获取图像的同时将其在相机的视场内移动(或者相对于棋盘移动相机)。通过了解棋盘的确切尺寸，可以从图像中提取内在参数。进行这种测量时，并不需要知道棋盘相对于相机的确切位置。该方法不涉及中间镜头，即位于相机与光学目标之间的光路中的镜头。

5、zhang法需要在移动相机或棋盘的同时拍摄若干张棋盘图像。然而，移动棋盘或相机并拍摄多张图像会使应用这种方法的系统的吞吐量非常缓慢。对于大视场相机来说，这种系统所需的空间也可能非常大，因为棋盘需要良好的聚焦，而且必须延伸穿过整个视场。

6、ii)多目标设置法

7、这种方法使用一系列位于六个自由度中不同位置的平面光学目标。通过了解目标之间以及目标与相机之间的确切位置，可以测量相机的内在参数。这种测量方法也不需要中间镜头。

8、这种多目标设置法通常只需要拍摄一张图像，因此不会出现与zhang法相同的吞吐量问题。然而，很难根据不同的视场和焦距对目标进行配置。例如，对于28度视场相机来说比较理想的配置往往不适用于200度视场相机。因此，需要为不同相机在不同位置处设置多个目标，而且至少对某些相机而言，可能需要占用大量空间，通常高达几平方米。

9、iii)中间镜头法

10、这种方法是在相机与光学目标之间的光路中使用中间镜头，将光学目标的图像投射至相机。这需要在中间镜头下方(即在中间镜头与相机之间的光路中)进行一些校准或使用衍射光栅，以了解光学目标特征的确切位置。一旦知道了这些特征的位置，就可以进行内在参数测量。

11、这种方法可以通过拍摄单个图像来进行。此外，由于测量设备可以根据被测相机的焦距进行调整，因此可以保持相对较小的体积。然而，这种系统受限于中间镜头的视场。通常情况下，视场可扩大至120度，但例如鱼眼相机就很难使用这种方法进行校准。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种克服上述问题的相机内在参数的测量系统。

2、根据本发明，这一目的通过采用基于中间镜头的系统来实现，该系统具有额外的光学部件，以扩大中间镜头的视场。

3、根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量相机内在参数的设备，所述相机具有以所述相机的光轴为中心的视场，所述设备包括：

4、定位装置，所述定位装置用于将所述相机定位在测量位置处；

5、目标表面，所述目标表面沿光路与其测量位置处的所述相机间隔开，并设置成至少部分地延伸穿过所述相机的视场；

6、镜头，所述镜头位于其测量位置处的所述相机与所述目标表面之间的所述光路中；和

7、镜像表面，所述镜像表面相对于所述光轴倾斜，使得从所述目标表面发出、然后穿过所述镜头的光线能够被所述镜像表面反射，以到达其测量位置处的所述相机并由所述相机进行成像。

8、根据本发明的第二方面，提供了一种用于测量测试相机的内在参数的方法，所述测试相机具有以所述测试相机的光轴为中心的视场，所述方法包括以下步骤：

9、i)将所述测试相机定位在测量位置处；

10、ii)提供：

11、目标表面，所述目标表面沿光路与其测量位置处的所述测试相机间隔开，并设置成至少部分地延伸穿过所述测试相机的视场；

12、镜头，所述镜头位于其测量位置处的所述测试相机与所述目标表面之间的所述光路中；和

13、镜像表面，所述镜像表面相对于所述光轴倾斜，使得从所述目标表面发出、然后穿过所述镜头的光线能够被所述镜像表面反射，以到达其测量位置处的所述测试相机并由所述测试相机进行成像；以及

14、iii)利用所述测试相机对从所述目标表面发出、然后穿过所述镜头到达所述测试相机的光线进行成像。

15、根据本发明的第三方面，提供了一种使用第一方面的设备测量相机的内在参数的方法。

16、本发明的其他具体方面和特征在所附权利要求书中列出。

1.一种用于测量相机内在参数的设备，所述相机具有以所述相机的光轴为中心的视场，所述设备包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述镜像表面相对于所述光轴的倾角在5°至80°的范围内。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述镜像表面相对于所述光轴的倾角在10°至50°的范围内。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述镜像表面相对于所述光轴的倾角在15°至30°的范围内。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述镜像表面相对于所述光轴的倾角约20°。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述目标表面与所述光轴相交；

7.根据权利要求1所述的设备，包括位于所述镜头与其测量位置处的所述相机中间的导管，其中，所述导管的侧壁包括所述镜像表面。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述导管包括多个邻接的侧壁，每个侧壁包括相对于所述光轴倾斜的镜像表面，使得从所述目标表面发出、然后穿过所述镜头的光线能够被其中一个所述镜像表面反射，以到达其测量位置处的所述相机并由所述相机进行成像。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述目标表面正交于所述光轴延伸。

10.一种用于测量测试相机的内在参数的方法，所述测试相机具有以所述测试相机光轴为中心的视场，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤iii)中，所述已成像光线除了包括从所述镜头直接传至所述测试相机而未经反射的光线之外，还包括经所述镜像表面反射的光线。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述测试相机包括鱼眼镜头。

13.根据权利要求10所述的方法，包括以下步骤：

14.一种使用根据权利要求1所述的设备测量相机内在参数的方法。