利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置及其應用的製作方法
2023-09-12 21:13:10 2
本發明涉及攝像模組領域，特別涉及一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置及其應用。
背景技術：
近年來無論是隨著智能裝置應用的普及化及多樣化，或者隨著各式的反恐、防盜、監控、空拍等拍攝需求的盛行，人們對於攝像模組的需求除了在傳統上著重於高解像及輕薄以外，更在許多方面進一步加上高廣角的要求。同時，由於電腦運算能力越來越強，3d解像的軟體也日新月異，在許多時候，像是執行監控工作時，一個高廣角的攝像模組往往就能替代多個一般攝像模組。在這類的情況下，改採少量高廣角的攝像模組除了可以減少多餘的攝像模組的成本之外，最重要的是可以縮小整體裝置的體積、重量和線路電源等配置，進而顯著地優化其應用裝置。舉例來說，用於反恐或是野外探勘的空拍機，可以僅具備一個接近360度廣角的攝像模組，即可良好地滿足其應用，從而無許採用傳統的一機多鏡頭的做法，其節省的裝置重量和配置電力將可允許空拍機具備更長的續航力。另外，在像是運動、航拍、車載等不同場合，往往也需要使用具備超大視場的攝像模組以進行更充分的記錄及監控等工作。
因此，為了實現當前攝像模組在不同場合的應用，製造商必須生產多種具備不同視場角的攝像模組，並且在生產或後續的品檢過程中確保攝像模組具備應有的視場角。為了檢驗這個攝像模組的重要參數，傳統的製造商或檢驗者常採用常規的測試方法，也就是根據對焦距離和實際畫面對角線長度統計出模組的視場角，從而確保受檢的攝像模組合乎規格。
然而當前這種常規檢驗方法雖然還適用於檢測傳統的小視場角的攝像模組，一旦用於檢測廣角攝像模組將有一個缺陷。具體來說，當受檢攝像模組的視場角增加時，其對角線按正切線比例也將增長，從而導致傳統檢測方法測量的難度隨之加大。尤其是當受檢攝像模組的視場角接近180°時，其對角線距離將趨於無 窮，此時傳統檢測方法將難以準確測量出受檢攝像模組的視場角。
此外，傳統檢測方法了提高檢測的精確度，往往也需要受檢攝像模組與實際畫面具有更長的距離，同時設置一較大的畫面供受檢攝像模組拍攝。因此檢測者將必須準備一個較大的空間以實施該傳統檢測方法，這也墊高了檢測者或製造商需要負擔的成本。為解決這個問題，必須研發可適用超大視場攝像模組的測試方案，其不但僅需要較小的空間就能實施，更必須能精準測量高廣角攝像模組的視場。
技術實現要素：
本發明的一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，其參照元件的容納腔內壁具有多個二維標示，通過將至少一攝像模組設置於所述參照元件的容納腔內並拍攝所述參照元件的容納腔內部的圖像，得以根據參照元件的容納腔內部的圖像統計所述攝像模組的視場角度值。
本發明的另一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，包括一支架，所述支架用於固定至少一所述攝像模組於所述參照元件的容納腔內，其中，所述支架得以至少三維地調節所述攝像模組於所述參照元件的容納腔內的位置。
本發明的另一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，其得以測量視場角小於180°的所述攝像模組的精確的視場角度值。
本發明的另一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，其得以測量視場角大於180°的所述攝像模組的精確的視場角度值。
本發明的另一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，其測量所需空間較傳統作法小。
本發明的一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，其能快速批量測試所述攝像模組的視場角度。
本發明的一目的在於提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的方法，其能夠根據所述攝像模組拍攝的照片快速統計所述攝像模組0-360°的視場角度。
為達到以上目的，本發明提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置，適於測量匹配的所述攝像模組的視場，包括：
一支架，用於固定至少一所述攝像模組；和
一參照元件，所述支架被置於所述參照元件形成的容納腔內，所述參照元件的容納腔內壁具有至少一二維標示，通過分析所述攝像模組拍攝的所述參照元件的容納腔的內壁的圖像信息可得到所述攝像模組的視場角度值，其中，所述攝像模組攝取的圖像中具有至少一所述二維標示。
優選地，所述參照元件進一步包括一第一標板、一第二標板、一第三標板、一第四標板及一第五標板，分別相鄰地設置以形成所述參照元件的容納腔於所述第一標版、所述第二標版、所述第三標版、所述第四標版及所述第五標版之間並作為所述參照元件的容納腔的腔壁，其中，所述第一標版、所述第二標版、所述第三標版、所述第四標版及所述第五標版分別具有至少一第一二維標示，至少一第二二維標示、至少一第三二維標示、至少一第四二維標示及至少一第五二維標示，使得所述參照元件的容納腔內壁具有至少五所述二維標示。
優選地，被固定於所述支架的所述攝像模組的中心光軸垂直於所述第一二維標示、所述第二二維標示、所述第三二維標示、所述第四二維標示及所述第五二維標示之一。
優選地，所述攝像模組被置於所述參照元件的容納腔的三維中心。
優選地，所述利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置進一步包括一光源，被設置於所述支架後部，並與被設置於所述支架的所述攝像模組的朝向一致，以支持所述攝像模組拍攝所述參照元件的內壁的圖像。
根據本發明的另一方面，本發明提供一利用空間坐標測量攝像模組視場的方法，包括步驟：
(a)設置攝像模組於一支架，其中，所述支架位於參照元件的形成的容納腔的中心；
(b)通過所述攝像模組攝取所述參照元件的容納腔內部的圖像；及
(c)根據所述攝像模組攝取的圖像信息統計所述攝像模組的視場角度值，其中，所述參照元件容納腔內壁具有至少五個二維標示，被設置於所述支架的所述攝像模組被朝向至少一所述二維標示。
優選地，步驟(a)之前還包括如下步驟：以所述參照元件的容納腔的三維中心為原點建立三維坐標系。
優選地，步驟(c)進一步包括如下步驟：
(c.1、)讀取所述攝像模組所拍攝的所述圖像信息，其中，所述圖像信息為 圖像對角線的兩頂點的坐標值，兩頂點定義為點a(x,y,z)和點b(x',y',z')；
(c.2)判斷所述攝像模組視場角是否小於180°，若是，則執行步驟(c.3)，若否，則執行步驟)(c.4)；
(c.3)利用公式
統計所述攝像模組的視場角度值；及
(c.4)利用公式
統計所述攝像模組的視場角度值。
優選地，步驟(c.3)中，所述攝像模組拍攝的圖像中具有至少一所述二維標示。
優選地，步驟(c.4)中，所述攝像模組拍攝的圖像中具有多個所述二維標示。
優選地，步驟(c.2)可根據所述攝像模組拍攝的圖像判斷所述攝像模組的視場角是否大於180°。
優選地，步驟(c.4)中，點a的坐標(x,y,z)及點b的坐標(x',y',z')的z軸的數值小於等於0。
附圖說明
圖1是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的一優選實施例的示意圖。
圖2是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的一優選實施例的第一標板內側的示意圖。
圖3是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的一優選實施例的應用示意圖。
圖4是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的一優選實施例的另一應用示意圖。
圖5是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的一優選實施例的又 一應用示意圖。
圖6是本發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置的另一優選實施例的示意圖。
圖7是發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置檢測攝像模組的視場角的一方法流程示意圖。
如圖8是發明利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置檢測攝像模組的視場角的另一方法流程示意圖。
具體實施方式
以下描述用於揭露本發明以使本領域技術人員能夠實現本發明。以下描述中的優選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發明的基本原理可以應用於其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發明的精神和範圍的其他技術方案。
如圖1所示，根據本發明的第一個優選實施例的利用空間坐標測量攝像模組視場的裝置1，包括一支架10、一參照元件20、及一光源30。其中所述支架10用於固定至少一攝像模組，並可三維調節地設置準備接受測試的所述攝像模組，所述參照元件20圍繞所述支架10地設置，所述光源30用於提供照度，以提升所述測量裝置1的測量效果，其中所述光源30設置於所述支架10的後部，並與設置於所述支架10的所述攝像模組的朝向一致，在本優選實施例中，所述光源30與所述攝像模組均朝向所述支架10的前方。
在本實施例中，所述光源30被實施為由數個發光二極體(led)及自帶的電源和控制線路組成的發光條，用於均勻地於所述參照元件20內提供光線，使所述攝像模組拍攝效果更理想、成像更清楚，同時也可以配合測試或測量所述攝像模組在光暗對比、分布、光圈調節等涉及不同環境照度或亮度拍攝功能的表現如何。熟悉本領域技術的人士應理解，所述光源30除了被實施為led燈具之外，在其他實施方式中，還可以被實施為像是帶有一個或多個燈泡、螢光燈管、化學照明裝置、或其他照明裝置及其組合的燈具或光源，從而都可以實現相同或類似效果。甚至在不同的實施方式中，所述光源30也可以被實施為可容許光線直接或間接投射或折射進入所述參照元件20內側的裝置，例如一個或更多開口、窗口、潛望窗、帶有內部折射功能的材料或裝置，像是光纖等，從而在自身不發光的情況 下，利用存在於外界，也就是所述參照元件20外側，的光，像是燈光或陽光等，為所述參照元件20內部提供光線。值得一提的是，所述光源30也不以發出可見光為限，其應用於不同的測試情況時，也可以發出或導入波長在可見光以外的光波。
優選地，所述支架10為一多維調節平臺，在本優選實施例中，以所述支架10為一三維調節平臺為例，除用於固定不同形狀及規格的所述攝像模組外，所述支架10得以驅動所述攝像模組在三個維度方向發生移動。所述支架10被設置於所述參照元件20所形成的容納腔內，也就是說，所述支架10通過驅動所述攝像模組在三維度方向上發生移動，用以調整所述攝像模組在所述參照元件20的容納腔內的位置，以用於測量所述攝像模組的視場角度。值得一提的是，所述支架10內部具有適於連接匹配所述攝像模組的通道，從而供線路穿過所述參照元件20後經由所述支架10連接所述攝像模組以執行驅動、控制、信息傳輸等工作。值得一提的是，被設置於所述支架10的所述攝像模組，亦得以在不裝配有線電源的情況下被測試獲取所述攝像模組的視場角度，如所述攝像模組自帶有供其工作所需的移動電源。熟悉本領域技術的人士應理解，所述支架10不限於被實施為本實施例中單腳託座式支架，在實際應用時，還可以被實施為活動或固定式懸臂、可伸縮及旋轉的自拍架等器具，上述線路也可以不通過所述支架10連接於所述攝像模組。此外，在實際應用中，所述支架10還可以自前方、上方、側面、斜角延伸或懸吊，從而使所述固定器直接、或可調整地將所述攝像模組固定於指定位置。
所述參照元件20包括一第一標板21、一第二標板22、一第三標板23、一第四標板24及一第五標板25，上述五標版被相鄰地設置形成所述參照元件20的容納腔，所述支架10被設置於所述參照元件20的容納腔以固定、調節所述攝像模組於所述參照元件20的容納腔的相對位置，用於測量所述攝像模組的視場角度。所述第一標板21、所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24及所述第五標板25的一面均帶有二維標示，並可相互兩兩相連接匹配以形成所述參照元件20，且所述第一標板21、所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24及所述第五標板25帶有二維坐標的一面均設置於所述參照元件20的容納腔內。其中，所述攝像模組的中心光軸垂直於所述第一標板21、所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24及所述第五標板25之一，在本 優選實施例中，以所述攝像模組的中心光軸垂直於所述第一標板21為例。所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24、及所述第五標板25分別垂直連接於所述第一標板21的一邊，從而與所述第一標板21共同形成一缺少一個面的箱型的罩體。其中，所述支架10設置於所述第五標板25的坐標中心點，所述第二標板22的坐標中心點對準與所述第二標板22平行的所述第五標板25的坐標中心點，所述第三標板23的坐標中心點對準與所述第三標板23平行的所述第四標板24的坐標中心點。接受測試或測量的所述攝像模組的中心光軸與鏡頭交匯的中心點透過調整所述支架10的所述固定架11位置及所述多向連接元件12角度和/或長度，正位於所述第二標板22的坐標中心點與所述第五標板25的坐標中心點之間的虛擬線及所述第三標板23的坐標中心點與所述第四標板24的坐標中心點之間的虛擬線交匯的位置，換言之也就是所述參照元件20的容納腔的三維中心位置。
如圖2所示，所述第一標板21的一側具有至少一第一二維標示211，用於朝向所述支架10，從而供所述攝像模組拍攝以便藉由攝得的照片或影像統計所述攝像模組的視場角。同樣地，所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24及所述第五標板25的一側則各自具有至少一第二二維標示221、至少一第三二維標示231、至少一第四二維標示241及至少一第五二維標示251(圖未示)，也就是說，所述參照元件20的容乃腔的腔壁顯示有至少五二維標示，且各所述二維標示盡皆朝向所述支架10，以配合或共同供所述攝像模組拍攝以便藉由攝得的照片或影像統計所述攝像模組的視場角。在本優選實施例中，所述攝像模組的中心光軸垂直於所述第一二維標示211。熟悉本領域技術的人士應理解，在本實施例中所述第一二維標示211被實施為如圖2所示的樣式，其他二維標示也具有相同樣式，但在實際應用時，該樣式並不能作為對本發明的限制，所述第一標板21、所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24及所述第五標板25還可以各自或共同具備與圖2相同或不同的二維標示，例如斜向交叉的網格、等間距彩色圓點/網點、光譜圖、同心圓、及其他可幫助標定及辨識範圍距離的圖形或標示等。
如圖1所示，根據本發明的第一個優選實施例的利用空間坐標測量所述攝像模組視場的裝置1使用時需先藉由所述固定器13將受測的所述攝像模組設置於所述支架10上，使所述攝像模組鏡頭對準所述第一標板21的中心點，所述攝像 模組鏡頭正位於所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24、及所述第五標板25中心點彼此交匯處。隨後開啟所述光源30，並使用所述攝像模組拍照或攝影。其中所述光源30可以是隨時保持發光或引入光線的狀態，也可以於拍攝前先行開啟，並保持開啟狀態至拍攝完畢，或者也可以與所述攝像模組的攝像動作連動，也就是同步閃光。此外，並非每種所述攝像模組都需要使用所述光源30，對於像是自帶閃光裝置的所述攝像模組或足以感應所述參照元件20的所述攝像模組都可無需所述光源30。
此外，熟悉本領域的技術人員應理解，所述參照元件20除了被實施為有五面壁體的半開放式箱型罩體或矩形的六面體以外，還可以被實施為其他形式，例如圖6的半封閉式或全封閉式球形、或其他像是多角形、橢圓形、彎管形、頂部具有小開口的箱型等，都可以實現相同或類似效果。
進一步地，所述攝像模組拍攝後，藉由其攝得的影像數據或照片上的對角線兩點拍攝到所述參照元件20上的坐標，在不同的情況下根據下列不同的公式可算出該受測所述攝像模組的視場角(fieldofview,fov)大小。其中令攝得的影像的最左上角為點a，最右下角為點b。根據影像中拍攝到的所述參照元件20可以得到點a的坐標(x,y,z)及點b的坐標(x',y',z')。若受測的所述攝像模組的視場角(fov)小於180°，可能有兩種情況，其一是視場角較小，故攝得的範圍完全落在所述第一標板21中，如圖3所示；其二則是攝得的範圍超出所述第一標板21，但因為其視場角小於180°，因此其攝得的範圍必定不會超過所述攝像模組的位置，也就是不會超出所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24、及所述第五標板25所形成的罩體的側部環繞結構的範圍，如圖4所示。如此，以上兩種情況都可適用下列公式統計出該視場角。
其中，所述攝像模組被設置的位置對應於所述參照元件20上的坐標即為原點o，因此直接將兩對角的坐標透過反正切函數統計，即可利用其坐標所帶表的相對於原點o的三維的距離，再利用該距離即可統計出以原點o延伸至所述第一標板21的中心點的線作為0度時，其分別向點a和點b張開的角度各為多少， 再將兩角度相加即可獲得等同於所述攝像模組視場角的角度。
相對地，當受測的所述攝像模組的視場角(fov)大於等於180時，攝得的範圍在所述第二標板22、所述第三標板23、所述第四標板24、及所述第五標板25所形成的罩體的側部環繞結構的範圍，如圖5所示。無論是上述何者，其統計原理與上一段相同，也就是仍簡單地利用反正切函數反過來利用點a和點b的坐標代表的和原點o的三維距離分別統計出其對應原點o，也就是該受測所述攝像模組的鏡頭表面中心點張開的角度，再將兩角度相加則仍可獲得等於所述攝像模組視場角(fov)的角度值。但是因為此時點a的坐標(x,y,z)及點b的坐標(x',y',z')的z軸的數值小於等於0，因此採用下列公式，消除其負值、反轉方向、及避免分母為零，統計出自180°視場角向後額外的視場角，再加上180°即可得到所述攝像模組的視場角。
值得一提的是，熟悉本領域技術的人士應理解，上述以矩形的所述參照元件20，配合將受側的所述攝像模組的鏡頭或視為視場角原點基準的中心點設置於所述參照元件20對應的坐標的原點，再單純透過反正切函數獲得所述攝像模組對兩對角點視場張開的角度並相加的方式僅為舉例，而非限制本發明的範圍。在實際應用中，所述參照元件20的形狀及其朝向所述攝像模組的二維標示，如所述第一二維標示211，的標示內容與方法都可以依據不同的使用需要調整，所述攝像模組對應所述參照元件20或其二維標示的位置也不限於設置於原點，其中不同的設置位置、不同標示及不同的所述參照元件20的形狀等也都可以透過改變標示對應的數值及/或統計公式或其常數等加以對應，以實現測得所述攝像模組視場角的效果。換言之，本發明的利用空間坐標測量所述攝像模組視場的裝置1也可以透過具備不同形狀或標示的所述參照元件20來實現，並且也可以透過將受測所述攝像模組置於所述參照元件20的不同位置來實現，其中像是圖6所示的根據本發明的第二個優選實施例的利用空間坐標測量所述攝像模組視場的裝置1'，包含球形的參照元件20'，該參照元件20'分別具有一蓋202'及位於朝向所述攝像模組側的網狀的二維標示203'。
再者，本發明還提供一利用空間坐標測量所述攝像模組視場的方法，所述方法以上述利用空間坐標測量所述攝像模組視場的裝置1為基礎，包括如下步驟：
s101：設置所述攝像模組於所述支架10，其中，所述支架10位於所述參照元件20的容納腔的中心；
s102：通過所述攝像模組攝取所述參照元件20的容納腔內部的圖像；及
s103：根據所述攝像模組攝取的圖像信息統計所述攝像模組的視場角度值，其中，所述參照元件的容納腔內壁具有至少五個二維標示，被設置於所述支架10的所述攝像模組被朝向至少一所述二維標示。
步驟s101之前還包括如下步驟：以所述參照元件20的容納腔的三維中心為原點建立所述三維坐標系。
步驟s103進一步包括如下步驟：
s103.1：讀取所述攝像模組所拍攝的所述圖像信息，其中，所述圖像信息為圖像對角線的兩頂點的坐標值，兩頂點定義為點a(x,y,z)和點b(x',y',z')；
s103.2：判斷所述攝像模組視場角是否小於180°，若是，則執行步驟103.3，若否，則執行步驟s103.4；
s103.3：利用公式
統計所述攝像模組的視場角度值；及
s103.4：利用公式統計所述攝像模組的視場角度值，其中，在步驟s103.3中，所述攝像模組得以攝得至少一二維標示，即在本優選實施例中，所述攝像模組得以攝得所述參照元件20的至少一標版，步驟s103.4中，所述攝像模組得以攝得多個二維標示，此時，點a的坐標(x,y,z)及點b的坐標(x',y',z')的z軸的數值小於等於0。
本領域的技術人員應理解，上述描述及附圖中所示的本發明的實施例只作為舉例而並不限制本發明。本發明的目的已經完整並有效地實現。本發明的功能及結構原理已在實施例中展示和說明，在沒有背離所述原理下，本發明的實施方式可以有任何變形或修改。