《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》是蘇州科達科技股份有限公司於2013年9月23日申請的專利，該專利的公布號為CN103475820A，申請公布日為2013年12月25日，發明人是湯峰峰、曹李軍、陳衛東。
《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》僅需選擇兩個特徵點即可完成PI位置偏移值的確定，快速簡便並且具有魯棒性，運算量小，且該方法可以實現全自動化的PI校正，減少了人工干預和干擾，極大的提高了速度和效率。並且所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第一位置為所述跟蹤曲線中縱坐標取值最大的區間的中心位置。所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第二位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最大的位置。縱坐標取值最大和橫坐標取值最大是在跟蹤曲線上具有最明顯特徵的點，選擇這兩個點作為特徵點方法更為簡便，更容易定位準確，具有更高的效率和準確度。
2017年12月11日，《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種攝像機中PI位置校正方法及系統
- 申請人：蘇州科達科技股份有限公司
- 申請日：2013年9月23日
- 申請號：2013104363194
- 公布號：CN103475820A
- 公布日：2013年12月25日
- 發明人：湯峰峰、曹李軍、陳衛東
- 地址：江蘇省蘇州市新區金山路131號
- 分類號：H04N5/232(2006.01)I、G02B7/04(2006.01)I、G03B43/00(2006.01)I
- 代理機構：北京三聚陽光智慧財產權代理有限公司
- 代理人：張建綱
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
由於數字成像技術、視頻圖像壓縮技術、信息通信技術的快速發展，高集成度的光電圖像感測器在圖像視頻領域得到廣泛套用，通信頻寬以及存儲力的大幅提升又使得高清晰度圖像的傳輸和存儲成為可能，刺激了人們對遠離、長時間事件監控記錄套用的需求，攝像機的套用得到空前的發展，尤其以集成度高可進行廣角到遠望模式光學變倍的一體化攝像機為甚。
如圖1所示，一體化攝像機包括圖像採集模組、圖像處理模組與成像控制模組。圖像採集模組包括變焦鏡片組102、聚焦鏡片組103與圖像感測器04，場景中物體發出或反射的光線101通過變焦鏡片組102、聚焦鏡片組13匯聚在圖像感測器104的靶面上，形成清晰的像，即聚焦。圖像感測器將所的像轉換為電信號。成像控制模組107，用於控制第一電機105和第二電機06以移動變焦鏡片組102和聚焦鏡片組103處於匹配的位置，保證聚焦後所的像清晰。圖像處理模組對所成的像進行一系列的圖像處理操作使得其能符人眼觀看的要求。
當變焦鏡片組102位置固定時，控制第二電機106使得聚焦鏡片組103移動到對應位置的過程稱為聚焦過程。當聚焦清晰後，用戶操作圖像變倍使變焦鏡片組102移動到新位置時，聚焦鏡片組103也需要配合移動到對應的位置，當物距不變時這樣一一對應的X軸上的變焦鏡片組102位置和Y軸上聚焦鏡片組103位置組成二維平面上的一條曲線，為變焦跟蹤曲線。變焦跟曲線在攝像機設計組裝好時就固定了。
為了標定變焦鏡片組102和聚焦鏡片組103的位置從而便於循跡跟蹤曲線，攝像機中會在變焦鏡片組102和聚焦鏡片組103的移動路徑上安裝一個電斷路器（Photo-Interrupter簡稱PI），並且為鏡片組配置一個遮光板，當片組運動使得遮光板進入和退出PI時，其會輸出不同電平，電平切換對應鏡片組位置則作為該鏡片組的基準位置，稱為PI位置。
其中PI結構及PI位置確定原理如圖2a所示。PI由一對發光二極體201和一個光敏電阻202及其外圍電路構成。當鏡片組運動使得其固定的遮光板03進入或者退出PI時引起PI在固定位置輸出電平切換，結果如圖2b所示其中S1段表示遮光板203沒有進入PI，S2段表示遮光板203部分進入PIS3段表示遮光板203完全進入PI，VP表示判決電平。根據圖2b中所示的P位置可以用來標定鏡片組位置。由於攝像機生產時PI安裝的偏差以及電路電特性差異，使得PI位置與理論位置有一定偏差。如果未經過校正，則成像制模組107在進行變焦跟蹤時可能按照錯誤的曲線進行。如圖3所示，由曲1變成曲線2，無法全程清晰。因此為了獲取並補償這個偏差以保證變焦跟時鏡片組位置可靠，需要在攝像機生產時進行PI位置校正。
傳統的PI位置校正工作是通過對某一物距處的清晰度卡成像，連續采多個焦距位置，繪出該物距對應跟蹤曲線，接著計算該曲線與該物距對應的理論跟蹤曲線的偏移，獲得PI位置的偏差，記錄該偏差值以便在攝像機啟動PI位置檢測時做補償用，使得成像控制模組設定的鏡片組位置值與理論跟蹤曲線一致。這種校正方法過程比較長，需要人工大量干預，同時容易受到干擾，導致測得的跟蹤曲線出現局部偏差。而計算跟蹤曲線的偏移非常複雜，適應性不強，計算後的結果需要人工操作攝像機確認實現變焦跟蹤來進行驗證，耗時耗人力。
發明內容
專利目的
該發明所要解決的技術問題在於2013年9月之前的技術中對攝像機中的光電斷路器位置的校正方法計算複雜、容易受到干擾且耗時耗人力，從而提出一種快速簡便的攝像機中PI位置校正系統。
技術方案
《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》所述校正方法，包括如下步驟：設定跟蹤曲線，選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組的位置值；配置校正環境，在與所述攝像機距離為D的位置處垂直於攝像機光軸設定清晰度卡。
獲取PI位置偏差值：移動所述變焦鏡片組至第一位置，所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11；移動所述聚焦鏡片組至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12；所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差為聚焦鏡片組的PI位置偏差值△Y。
移動所述聚焦鏡片組至第二位置後將其固定，所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21；移動所述變焦鏡片組至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22；所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差為變焦鏡片組的PI位置偏差值△X。
上述的攝像機中PI位置校正方法，所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第一位置為所述跟蹤曲線中縱坐標取值最大的區間的中心位置。上述的攝像機中PI位置校正方法，所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第二位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最大的位置。上述的攝像機中PI位置校正方法，還包括如下步驟：比較判斷，若△X=△Y則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟。
上述的攝像機中PI位置校正方法，還包括如下步驟：第一參數獲取，移動所述變焦鏡片組至第三位置，所述第三位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的理論值Y31；移動所述聚焦鏡片組至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的實際值Y32；第一比較判斷，若△Y-Yth≤(Y31-Y11)-(Y32-Y12)≤△Y+Yth則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟；所述Yth為聚焦鏡片組偏差閾值。
上述的攝像機中PI位置校正方法，所述第三位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最小的位置。上述的攝像機中PI位置校正方法，所述偏差閾值為2步長。上述的攝像機中PI位置校正方法，還包括如下步驟：校正次數判斷，若比較判斷次數超過預設最大次數仍未校正合格，則校正失敗結束校正。上述的攝像機中PI位置校正方法，所述預設最大次數為5次。
該發明還提供一種攝像機中PI位置校正系統，包括：跟蹤曲線設定模組，用於選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組的位置值；PI位置偏差值獲取模組，其進一步包括：第一特徵點理論值獲取子模組，用於控制第一電機移動所述變焦鏡片組至第一位置，獲取所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11。
第一特徵點實際值獲取子模組，用於控制第二電機移動聚焦鏡片組至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12；聚焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差即為聚焦鏡片組的PI位置偏差值△Y；第二特徵點理論值獲取子模組，用於控制所述第二電機移動所述聚焦鏡片組至第二位置後將其固定，獲取所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21。
第二特徵點實際值獲取子模組，用於控制所述第一電機移動變焦鏡片組至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22；變焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差即為變焦鏡片組的PI位置偏差值△X。
改善效果
《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》的上述技術方案相比2013年9月之前的技術具有以下優點：
（1）該發明所述的攝像機中PI位置校正方法及系統，僅需選擇兩個特徵點即可完成PI位置偏移值的確定，快速簡便並且具有魯棒性，運算量小，且該方法可以實現全自動化的PI校正，減少了人工干預和干擾，極大的提高了速度和效率。
（2）該發明所述的攝像機中PI位置校正方法及系統，所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第一位置為所述跟蹤曲線中縱坐標取值最大的區間的中心位置。所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第二位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最大的位置。因為縱坐標取值最大和橫坐標取值最大是在跟蹤曲線上具有最明顯特徵的點，選擇這兩個位置獲得特徵點方法更為簡便，更容易定位準確，具有更高的效率和準確度。
（3）該發明所述的攝像機中PI位置校正方法及系統，在完成校正的同時進行校正結果驗證，在結果不可接受時支持自動重複PI校正，直至預設的最大校正次數，如果此時仍未得到可接受的校正參數，可以自動判定被校正的攝像機鏡頭為不良品，等待人工進一步確認。因此該方法可以實現全自動化的PI校正，減少了人工干預和干擾，極大的提高了速度和效率。
附圖說明
圖1是一種攝像機的內部結構示意圖；
圖2a是一種PI結構；
圖2b是PI輸出電平的曲線圖；
圖3是實際跟蹤曲線與理論跟蹤曲線的差別示意圖；
圖4是一種清晰度卡的結構示意圖；
圖5是該發明一個實施例所述PI位置校正方法的流程圖；
圖6是攝像機與清晰度卡的位置關係示意圖；
圖7是物距為無窮遠時的跟蹤曲線圖；
圖8是該發明一個實施例所述PI位置校正方法的流程圖；
圖9是該發明一個實施例所述PI位置校正系統的原理框圖。
圖中附圖示記表示為：101-光線，102-變焦鏡片組，103-聚焦鏡片組，104-圖像感測器，105-第一電機，106-第二電機，107-成像控制模組。
權利要求
1.一種攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，包括如下步驟：設定跟蹤曲線，選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組（102）的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組（103）的位置值；配置校正環境，在與所述攝像機距離為D的位置處垂直於攝像機光軸設定清晰度卡；獲取PI位置偏差值：移動所述變焦鏡片組（102）至第一位置，所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11；移動所述聚焦鏡片組（103）至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12；所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差為聚焦鏡片組（103）的PI位置偏差值△Y；移動所述聚焦鏡片組（103）至第二位置後將其固定，所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21；移動所述變焦鏡片組（102）至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22；所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差為變焦鏡片組（102）的PI位置偏差值△X。
2.根據權利要求1所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第一位置為所述跟蹤曲線中縱坐標取值最大的區間的中心位置。
3.根據權利要求1或2所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第二位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最大的位置。
4.根據權利要求1-3任一所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，還包括如下步驟：比較判斷，若△X=△Y則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟。
5.根據權利要求1-3任一所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，還包括如下步驟：第一參數獲取，移動所述變焦鏡片組（102）至第三位置，所述第三位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的理論值Y31；移動所述聚焦鏡片組（103）至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的實際值Y32；第一比較判斷，若△Y-Yth≤(Y31-Y11)-(Y32-Y12)≤△Y+Yth則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟；所述Yth為聚焦鏡片組偏差閾值。
6.根據權利要求5所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，所述第三位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最小的位置。
7.根據權利要求5或6所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，所述偏差閾值為2步長。
8.根據權利要求4或5所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，還包括如下步驟：校正次數判斷，若比較判斷次數超過預設最大次數仍未校正合格，則校正失敗結束校正。
9.根據權利要求8所述的攝像機中PI位置校正方法，其特徵在於，所述預設最大次數為5次。
10.一種攝像機中PI位置校正系統，其特徵在於，包括：跟蹤曲線設定模組，用於選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組（102）的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組（103）的位置值；PI位置偏差值獲取模組，其進一步包括：第一特徵點理論值獲取子模組，用於控制第一電機（105）移動所述變焦鏡片組（102）至第一位置，獲取所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11；第一特徵點實際值獲取子模組，用於控制第二電機（106）移動所述聚焦鏡片組（103）至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12；聚焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差即為聚焦鏡片組（103）的PI位置偏差值△Y；第二特徵點理論值獲取子模組，用於控制所述第二電機（106）移動所述聚焦鏡片組（103）至第二位置後將其固定，獲取所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21；第二特徵點實際值獲取子模組，用於控制所述第一電機（105）移動所述變焦鏡片組（102）至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22；變焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差即為變焦鏡片組（102）的PI位置偏差值△X。
實施方式
實施例1
該實施例提供一種攝像機中PI位置校正方法，如圖5所示，包括如下步驟：設定跟蹤曲線，選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組102的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組103的位置值。配置校正環境，在與所述攝像機距離為D的位置處垂直於攝像機光軸設定清晰度卡。該實施例中選用如圖4所示清晰度卡，平鋪充滿攝像機最大視野範圍。如圖6所示，所述攝像機鏡頭與設定清晰度卡的測試平面之間的距離為D。其中D可以根據外在環境條件來適當選擇，例如在實驗室中運用該方法，可以根據實驗室的大小適當選擇D為5米、10米等。該實例以平行光源箱模擬無窮遠距離，在實現時可以選擇一凸透鏡，將所述測試平面設定在所述凸透鏡的焦點上，根據公知常識可知，如果所述測試平面在焦點上，則所述測試平面反射的光經過凸透鏡後變換為平行光，而無窮遠距離處的物體反射的光可以近似認為是平行光，因此該實施例中通過平行光源可以模擬無窮遠距離，而這種方法可以適用於任何環境下，無需根據不同環境來設定，更加方便也避免了由於人工設定可能引入的誤差。
獲取PI位置偏差值，具體包括如下步驟：移動所述變焦鏡片組102至第一位置，所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11。移動所述聚焦鏡片組103至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12；所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差為聚焦鏡片組103的PI位置偏差值△Y。
移動所述聚焦鏡片組103至第二位置後將其固定，所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21，移動所述變焦鏡片組102至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22；所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差為變焦鏡片組102的PI位置偏差值△X。
該實施例中，首先進行鏡頭的初始化操作，所述變焦鏡片組102和所述聚焦鏡片組103移動到其PI位置。初始化操作中所述變焦鏡片組102和所述聚焦鏡片組103的PI位置值為理論值。如圖7所示為物距為無窮遠時的跟蹤曲線，在完成初始化操作之後，採用該實施例中獲取PI位置校正參數的方法進行操作。
S1：移動所述變焦鏡片組102至第一位置，所述第一位置可以為在所述跟蹤曲線中橫坐標表示的任一點，所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11，該理論值表示當聚焦鏡片組103的位置值為Y11時，理論上可以使所成圖像在最清晰的狀態，但是由於誤差的存在，這種情況幾乎是不存在的。
S2：移動聚焦鏡片組103至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12。即當所述變焦鏡片組102在第一位置時，聚焦鏡片組103的位置值為Y12才能獲得真正清晰的像。因此，所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差為聚焦鏡片組103的PI位置偏差值△Y。
採用相同的方法獲取變焦鏡片組102的PI位置偏差值：
S3：移動所述聚焦鏡片組103至第二位置後將其固定。所述第二位置為任意位置，但是所述第二位置在跟蹤曲線中所對應的縱坐標與所述第一特徵點的縱坐標不同，所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21。即理論上，所述聚焦鏡片組103在第二位置時，所述變焦鏡片組102的位置值為X21才能獲得真正清晰的像。但是由於誤差的存在，這種情況幾乎是不存在的。
S4：移動變焦鏡片組102至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22。即實際上，所述聚焦鏡片組103在第二位置時，所述變焦鏡片組102的位置值為X22才能獲得真正清晰的像。
因此，所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差為變焦鏡片組102的PI位置偏差值△X。該實施例中的上述方案提供了一種快速簡便並且具有魯棒性的校正方法。該方法僅需選擇兩個特徵點即可完成PI位置偏差值的確定，簡單易行運算量小，且該方法可以實現全自動化的PI校正，減少了人工干預和干擾，極大的提高了速度和效率。
該實施例中，優選所述獲取PI位置偏差值的步驟中，所述第一位置為所述跟蹤曲線中縱坐標取值最大的區間的中心位置。進一步優選所述第二位置為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最大的位置。
實際中滿足跟蹤曲線的縱坐標最大的位置點，在橫坐標上跨度為一個區間，所以所述第一位置選擇該區間的中心位置。這些點滿足這樣一個規律：橫坐標也即變焦鏡片組位置在一定區間內變動時，縱坐標也即聚焦鏡片組位置的輕微偏差都會導致圖像的不清晰，而這個區間的大小一般比變焦鏡片組的PI位置偏差值要大得多，因此有很好的容差性。跟蹤曲線上縱坐標取值最大的位置點與最大橫坐標在跟蹤曲線上對應的縱坐標的差是固定的，因此從第一特徵點的實際位置處將聚焦鏡片組移動固定步長即到了橫坐標取值最大的位置。跟蹤曲線在此點附近非常陡峭，因此變焦鏡片組位置的輕微偏差都會導致圖像的不清晰。同理，跟蹤曲線上縱坐標取值最大的位置點與最小橫坐標對應的跟蹤曲線上的縱坐標的差是也固定的。並且最大橫坐標與最小橫坐標即最大焦距點與最小焦距點的差也是固定的，最小焦距點處跟蹤曲線較為平緩，聚焦鏡片組位置的輕微偏差都會導致圖像不清晰。
因此縱坐標取值最大和橫坐標取值最大是在跟蹤曲線上具有最明顯特徵的點，選擇這兩個點作為特徵點方法更為簡便，更容易定位準確，具有更高的效率和準確度。該實施例中的技術方案核心是找到指定跟蹤曲線上具有非常強特徵性並且在操作中容差能力大的點作為標定偏差的特徵點，根據實際檢測PI位置為參考計算出他們的理論位置值，再以這些位置為中心去搜尋滿足這些特徵的點在同一坐標系中的實際位置，他們與理論位置值之間的偏差即可以用於估計實際PI位置的偏差。
實施例2
該實施例在實施例1的基礎上，如圖8所示，還包括如下步驟：第一比較判斷，若△X=△Y則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟。該種驗證方式，可以針對在攝像機中只有一個PI的情況下，因為PI只有一個，因此無論是利用聚焦鏡片組103的PI位置偏差值進行校正，還是利用變焦鏡片組102的PI位置偏差值進行校正，得到的結果應該是一致的，即△X=△Y。
但是，大部分情況下，在攝像機中有兩個PI，聚焦鏡片組103的PI位置偏差值和變焦鏡片組的PI位置偏差值不一定相等，二者彼此沒有關係，針對這種情況，該實施例中在實施例1的基礎上採用如下驗證步驟：第一參數獲取，移動所述變焦鏡片組102至第三位置，所述第三位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的理論值Y31；移動所述聚焦鏡片組103至使圖像清晰度最高的位置處，該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第三特徵點的實際值Y32。
第一比較判斷，若△Y-Yth≤(Y31-Y11)-(Y32-Y12)≤△Y+Yth則校正合格結束校正，否則返回所述設定跟蹤曲線步驟；所述Yth為聚焦鏡片組偏差閾值。其中優選所述第三位置的為所述跟蹤曲線中橫坐標取值最小的位置。
該實施例中上述的驗證步驟中，其利用了所述跟蹤曲線中的每一個橫坐標點和每一個縱坐標點都是一一對應的關係，因此要獲得聚焦鏡片組PI位置值校正結果是否準確，需要選擇兩組位置進行比較，同理如果要獲得變焦鏡片組PI位置值校正結果是否準確，需要選擇兩組位置進行比較，綜合起來至少需要三組數據。結合實施例1中的第一特徵點和第二特徵點，與該實施例中的第三特徵點，能夠準確獲得聚焦鏡片組PI位置值校正結果和變焦組PI位置值校正結果。
該實施例中的驗證方法，是將變焦鏡片組102從橫坐標最大的位置處移動到橫坐標最小的位置處，判斷在這一移動過程中聚焦鏡片組103的位置值的變化範圍。即當橫坐標從最大變化為最小時判斷縱坐標的相應變化，這一變化以成像結果的清晰度作為導向，因此是實際變化值，而理論變化值完全可以從所述跟蹤曲線中獲取，因此比較實際變化值與理論變化值之間的差值是否與之前獲得的聚焦鏡片組PI位置值偏差值相同或者誤差是否在可接受的範圍內，即可判斷先前所獲得校正參數是否準確。
同樣的道理，該步驟中也可以選擇移動聚焦鏡片組103的位置，使其移動到某一位置處，該位置可以是對應著跟蹤曲線中的任一點，該位置所對應的橫坐標可以作為第四特徵點的理論值，移動變焦鏡片組102使所成圖像清晰，得到第四特徵點的實際值。第四特徵點位置可以選擇特徵性較為明顯的位置如跟蹤曲線上最小縱坐標的位置等。然後利用相似的方法判斷先前所獲得的校正參數是否準確。
該實施例中所述偏差閾值是一個鏡頭精度的經驗值，與攝像機鏡頭的精密程度相關，例如攝像機鏡頭可接受的偏差值為2個步長，即可設定所述偏差閾值為2個步長，所述步長是指第一電機105/第二電機106的控制步長。
作為優選的方案，該實施例中還包括如下步驟：校正次數判斷，若比較判斷次數超過預設最大次數仍未校正合格，則校正失敗結束校正。優選所述預設最大次數為5次。所述預設最大次數根據系統可承受的運算量、校正時間以及校正的精度需求來確定，選擇3次，5次，8次、10次等都可以。該實施例中選擇5次可滿足一般的校正精度和校正時間的要求且具有較小的運算量。
該實施例中的上述方案，在完成校正的同時進行校正結果驗證，在結果不可接受時支持自動重複PI校正，直至預設最大校正次數，如果此時仍未得到可接受的校正參數，可以自動判定為不良品鏡頭，等待人工進一步確認。因此該方法實現了全自動化的PI校正，減少了人工干預和干擾，極大的提高了速度和效率。
實施例3
該實施例提供一種攝像機中PI位置校正系統，如圖9所示，其包括：跟蹤曲線設定模組，用於選擇物距為D時對應的跟蹤曲線作為基礎，所述跟蹤曲線的橫坐標表示變焦鏡片組102的位置值，縱坐標表示聚焦鏡片組103的位置值。
PI位置偏差值獲取模組，其進一步包括：第一特徵點理論值獲取子模組，用於控制第一電機105移動所述變焦鏡片組102至第一位置，獲取所述第一位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的理論值Y11。第一特徵點實際值獲取子模組，用於控制第二電機106移動聚焦鏡片組103至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的縱坐標為第一特徵點的實際值Y12。
聚焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第一特徵點的理論值Y11與所述第一特徵點的實際值Y12的偏差即為聚焦鏡片組103的PI位置偏差值△Y。第二特徵點理論值獲取子模組，用於控制所述第二電機106移動所述聚焦鏡片組103至第二位置後將其固定，獲取所述第二位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的理論值X21。
第二特徵點實際值獲取子模組，用於控制所述第一電機105移動變焦鏡片組102至使圖像清晰度最高的位置處，獲取該位置在所述跟蹤曲線中的橫坐標為第二特徵點的實際值X22。變焦鏡片組PI位置偏差值獲取子模組，用於獲取所述第二特徵點的理論值X21與所述第二特徵點的實際值X22的偏差即為變焦鏡片組102的PI位置偏差值△X。
該領域內的技術人員應明白，該發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，該發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，該發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程式代碼的計算機可用存儲介質（包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等）上實施的電腦程式產品的形式。
該發明是參照根據該發明實施例的方法、設備（系統）、和電腦程式產品的流程圖和／或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和／或方框圖中的每一流程和／或方框、以及流程圖和／或方框圖中的流程和／或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可程式數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可程式數據處理設的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和／或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可程式數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和／或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可程式數據處理設備上，使得在計算機或其他可程式設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可程式設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和／或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種攝像機中PI位置校正方法及系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
