[发明专利]摄像机视场角的测量方法、装置以及摄像机视场角测量仪

说明书

本发明公开了一种摄像机视场角的测量方法、装置以及摄像机视场角测量仪。其中，所述摄像机视场角的测量方法，包括：获取待测摄像机对视场中的标定物拍摄的第一标定图像；控制所述待测摄像机沿第一方向旋转设定旋转角度后，获取所述待测摄像机对视场中的所述标定物拍摄的第二标定图像，其中，所述标定物的位置保持不变；根据所述标定物在所述第一标定图像以及所述第二标定图像中的位置，以及所述设定旋转角度，计算所述待测摄像机在所述第一方向上的视场角。本发明提供的技术方案，根据标定物在第一标定图像以及第二标定图像中的位置，以及设定旋转角度，计算待测摄像机在第一方向上的视场角，避免了实际测量的误差，实现摄像机视场角更精确的测量。

技术领域

本发明实施例涉及信息处理技术，尤其涉及一种摄像机视场角的测量方法、装置以及摄像机视场角测量仪。

背景技术

摄像机主要由光学系统、探测系统以及控制器组成。摄像机的视场是摄像机的一个重要参数，表征了摄像机成像的范围。摄像机的视场根据标定方法的不同，可以划分为视场角和视场线。其中，视场角表示摄像机所能成像接收的角范围。

目前视场角常见的测量方法是将摄像机的安装面与转台平面固定，并使摄像机光学成像系统的物方节点与转轴中心重合，对准平行光管，使平行光管焦面处放置的星点孔成像于摄像机成像接收系统。转动转台使得星点孔的像从摄像机拍摄图像的一侧移动到另一侧，此时转台转过的角度即为摄像机的视场角。由于摄像机成像接收系统的CCD或COMS一般为矩形，因此需要在测定一个方向的视场角后，再旋转90°，重复上述过程，测定另一个方向的视场角。在转动转台的过程中，该方法需要平行光管的通光口径始终覆盖摄像机的入瞳。由于摄像机安装面唯一，造成另一个方向测试比较困难，并且转台和平行光管都比较昂贵，因此该方法的经济性较差。

这种方法与下式等效：

其中，α为视场角的二分之一，W为视场宽度，L为摄像机与物平面之间的距离。

该方法中由于摄像机光学系统的节点确定困难，存在方法性误差，不能真实反映摄像机所能成像接收的范围。

现有的视场角的标定方法中，可以通过多次转动变焦圈得到镜头变焦圈转动的角度或镜头焦距及其对应的视场角，采用描点法表示出变焦圈转动的角度或镜头焦距与视场角之间的关系，从而确定摄影机当前视场角。该方法主要是依据了变焦圈转动的角度或镜头焦距与视场角之间这种一一对应的关系。使用描点法大致拟合出上述对应关系，且视场角都是将红点激光发射器指向视场边沿测量得到的视场宽度W、摄像机与物平面之间的距离L带入公式(1.1)计算得到的。由此可知，该方法只是一种对视场角实现粗略估计的方法，存在方法性误差。

另外，视场角的测量还可以通过拍摄同心圆刻度展示板获取摄像机的视场边界宽度W(等于边界同心圆的直径)，根据公式(1.1)计算摄像机的视场角2α。该方法要求同心圆刻度的圆心位于摄像机光轴直线上，刻度要足够密集以保证测量的精确性，又不能太密集以致成像后不能区分，而长焦镜头拍摄时同心圆刻度模糊甚至不可见，且该方法中利用红点激光发射器测量视场宽度时需要配备另外的电机控制进行旋转，成本较高。

现有的视场角测量方法中，还可以通过沿光轴移动摄像机位置(设摄像机距物平面分别为L₁和L₂，对应视场宽度为W₁和W₂)，根据公式(1.2)，测量摄像机移动的距离和视场宽度的变化得到视场角。

上述几种方法都是基于公式1.1对视场角进行标定，实际使用中需要对视场宽度、摄像机镜头到标定板的实际距离采用例如卷尺等测量工具进行测量，测量误差极大地影响了最终结果的精确性。

发明内容

本发明提供了一种摄像机视场角的测量方法、装置以及摄像机视场角测量仪，避免了实际测量的误差，实现摄像机视场角更精确的测量。