一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法

技术特征：
1.一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建连续变焦相机光轴平行性测试平台；步骤2：设置被测变焦相机的图像分辨率和单个像元尺寸；步骤3：设置图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)、焦距转换公式f(
·
)与矩形区域在图像上的位置；所述矩形区域用于限定图像的处理区域；步骤4：发送焦距变化指令，控制变焦镜头运动到最长焦距位置；步骤5：调整被测变焦相机，使十字靶标图像的中心坐标与图像理论中心坐标偏差为(0,0)；步骤6：发送连续变焦指令，变焦相机开始连续变焦直至焦距最短位置；步骤6.1：在变焦相机连续变焦的过程中，同步采集变焦相机输出的图像数据和焦距数据z
i
；步骤6.2：对步骤6.1中采集到的图像数据，通过十字靶标检测算法，从图像数据中提取并计算十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)；步骤6.3：对步骤6.2中得到的十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)，计算其与步骤3中图像理论中心坐标(x
m
,y
m
)的偏差；
△
x
fi
＝x
fi-x
m
△
y
fi
＝y
fi-y
m
式中，(x
fi
,y
fi
)为十字靶标图像的中心坐标，(x
m
,y
m
)为图像理论中心坐标，
△
x
fi
为在水平方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数，
△
y
fi
为在垂直方向上十字靶标图像的中心坐标偏移图像理论中心坐标的像素数；步骤6.4：对步骤6.1采集到的焦距数据z
i
，根据步骤3中焦距转换公式f(
·
)，将其转换为焦距值；f
i
＝f(z
i
)式中：i为连续变焦过程中采集的图像数据与其对应的焦距数据的序号，i≥0；f
i
为焦距值，f
i
≥0；步骤6.5：根据步骤6.3中得到的偏差(
△
x
fi
,
△
y
fi
)和步骤6.4中得到的焦距值f
i
，计算光轴平行性；式中：d为被测变焦相机的单个像元尺寸，其中d与f
i
的单位统一；δθ
i
为光轴平行性；步骤7：计算机输出光轴平行性结果并保存。2.根据权利要求1所述的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于：所述步骤2、步骤3中，矩形区域在图像分辨率范围内。3.根据权利要求1或2所述的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于：所述步骤6.2中十字靶标检测算法如下：
步骤6.2.1：对采集到的图像a，将其在矩形区域内的部分转换为灰度图像g；步骤6.2.2：对灰度图像g，计算其灰度值的均值m与标准差δ；步骤6.2.3：选取阈值t＝m-3δ，对灰度图像g做阈值分割，若灰度图像g的像素值小于阈值t，则置为255，否则置为0，得到二值图像b；步骤6.2.4：对二值图像b的所有像素值为255的像素坐标，以二值图像b的原点到过该像素点的直线距离为变换参数ρ，直线与水平方向的夹角为变换参数θ，使用变换参数为(ρ,θ)的hough变换进行直线检测；步骤6.2.5：对hough空间中独立的最大值点和次大值点分别在其3
×
3邻域内，求取重心得到点h1，h2；步骤6.2.6：将h1，h2中|θ|<45
°
的点记为h
h
＝(ρ
h
,θ
h
)，另外一个点记为h
v
＝(ρ
v
,θ
v
)，得到h
h
为十字靶标图像水平线在hough空间中对应的点，h
v
为十字靶标图像垂直线在hough空间中对应的点；步骤6.2.7：作hough反变换，计算十字靶标图像水平线h
h
与十字靶标图像垂直线h
v
的交点，将该交点映射至图像a的像素坐标，即为十字靶标图像的中心坐标(x
fi
,y
fi
)。4.根据权利要求3所述的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于：步骤7中所述光轴平行性的结果以两种方式显示输出，两种方式分别为像素偏移(x
fi
,y
fi
)和光轴平行性
△
θ
i
。5.根据权利要求4所述的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于：步骤6.1中所述变焦相机连续变焦，其变焦范围在变焦相机的最长焦距与最短焦距范围内。6.根据权利要求5所述的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，其特征在于：所述步骤7中保存为图形文件或/和表格文件。

技术总结
本发明涉及一种变焦相机，具体涉及一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法；解决变焦相机连续变焦时光轴平行性测试过程中，传统的方法通过人为多次发送指令，在几个抽样的焦距位置时人工判读的方法进行测量，且采样点少不能真实反映整个变焦过程光轴平行性的参数，存在自动化程度低、测量误差大、效率低的技术问题。本发明提供的一种连续变焦相机光轴平行性快速测量方法，实现在连续变焦过程中实时计算十字靶标中心与图像中心的偏差，并根据接收的焦距数据实时输出计算结果，在测试过程中实现自动化测量，大幅降低测试工作的复杂度，减小人为测试时的误差，既能提高测量精度又能提高批量检测效率。批量检测效率。批量检测效率。


技术研发人员：方尧 王华伟 刘庆 曹剑中
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/4/26