用于ADAS的相机聚焦制造技术

本申请涉及用于ADAS的相机聚焦。用于ADAS的相机和生产技术。使用位于离镜头的第一距离的目标来沿着多个轴定位相机镜头和图像传感器，以建立镜头和图像传感器之间的第一相对位置。对于位于离镜头的第二距离的对象，按预定量修改镜头和图像传感器之间的第一相对位置。第二距离大于第一距离。

【技术实现步骤摘要】
用于ADAS的相机聚焦本申请是申请日为2016年1月21日，申请号为201680010419.2，专利技术名称为“用于ADAS的相机聚焦”(变更后的名称为“相机生产方法和高级驾驶辅助系统”)的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2015年1月22日提交的美国临时申请第62/106,328号的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。背景基于相机的高级驾驶辅助系统(ADAS)是众所周知的、广泛使用的，批量生产的机器视觉系统对于各种应用是有用的。这样的应用可以包括例如车道偏离报警、车道保持、车辆检测、前向碰撞和自适应巡航控制以及其他已知的驾驶辅助应用。随着ADAS应用的进步，对ADAS中使用的镜头的径向畸变的建模提出更高的要求。Brown在1971年描述了在光度测定中建模镜头畸变的重要性，其中描述了畸变模型(参见DuaneC.Brown，CloseRangeCameraCalibration，PhotogrametricEngineering，1971年)。存在用于确定相机在生产后的径向畸变参数的各种已知方法。例如，Wang等人在2009年描述了一种用于校准包括径向畸变的中心的镜头畸变参数的有效的生产后的方法(参见AiqiWang、TainshiangQiu和LongtanShao在2009年的ASimpleMethodofRadialDistortionCorrectionwithCenterofDistortionEstimation，J.Math.ImagingVis.)。他们使用直线的图像，并因此在生产后需要用于每个相机的单独的校准步骤。Stein的方法(CVPR1997)可以被用于使用点对应来在线校准镜头畸变，但是该方法需要对四个参数(包括K1、K2和径向畸变的中心)的非线性优化，这可能导致稳定性问题(参见，GideonP.Stein在1997年的LensDistortionCalibrationUsingPointCorrespondence，InProc.CVPR)。在某种程度上，标称镜头值可被用于对畸变建模，但这可能导致不准确的测量结果，因为径向畸变的中心可能会发生相当大的变化。一种已知的替代方案是设计具有最小畸变的镜头，因此可以使用针孔相机模型来精确地对镜头建模。然而，最小化这种设计中的畸变通常会以镜头MTF、F#、尺寸和镜头价格为代价，并可能导致次优性能。具有机械或电子聚焦的相机系统可以减少或消除在制造期间精确聚焦的需求。然而，机械聚焦在ADAS系统中是不常见的，其中高可靠性和长的使用时间使机械系统不切实际。数字聚焦技术诸如在某些智能相机中使用的技术通常需要高分辨率和小像素尺寸，并且通常不能提供ADAS所需的光敏感度。因此，特别是对于ADAS中的相机，在制造期间经常需要某种形式的镜头聚焦。还已知的是，在大多数情况下，相机通常被聚焦在无穷远处。然而，在实践中，通常不可能将聚焦目标定位到足够远以在无限远处给出理想的聚焦。典型的解决方案是使用准直镜头，其中目标被放置在与准直镜头的焦距对应的焦距处。这种已知的方法通常需要非常高质量的准直镜头来填充宽的FOV。这种已知的方法通常还需要目标和相机相对于准直器的精确定位。此外，准直器的镜头畸变可能与相机镜头的镜头畸变组合，从而使得难以仅估计相机镜头的参数。公开概述本文公开了用于相机生产的方法和系统，其中镜头聚焦过程可以将径向畸变的中心的位置设置到可能对于这种类型的所有制造的相机是共同的固定位置。该技术非常适合生产ADAS相机。根据本文公开的一个实施例，相机可被制造成使得径向畸变的中心处于图像中的设定点，并且优选地在图像的中心。一旦已知径向畸变的中心，K1和K2的标称值就可以提供对实际径向畸变的良好估计。如果需要更高的精度，也可以使用几种已知的方法(包括Stein在1997年公开的方法)，但是通过较少的未知参数，解决方案可能趋于更稳定。在多相机系统中，如果相机中的至少一个已根据本公开针对镜头畸变被良好校准，则可以以直接和稳定的方式在线校准其他镜头。在许多高端ADAS多相机系统中，存在具有40到70度之间的水平视场(HFOV)的主相机。该相机可以支持许多单独的相机ADAS功能，并且通常具有与单目ADAS系统共享的规格。其他相机可能具有明显更宽或更窄的FOV。可以制造具有已知的径向畸变中心的主相机，并制造具有较不严格的制造公差的其他一个相机或多个相机。所提出的解决方案将聚焦和校准目标定位在离镜头的有限距离(例如，0.5m)处。相机通过在五个自由度(三个平移度和两个旋转度，镜头旋转不变)中调整镜头的位置来聚焦到该距离。在实现最佳聚焦之后，镜头移动固定的距离，以在无限远处给出最佳聚焦。由于没有准直镜头，聚焦在校准目标处的畸变是仅由相机镜头引起的。将在下面的章节中更详细地描述该过程。本申请还包括以下内容：1)一种方法，包括：使用位于离镜头的第一距离处的目标来沿着多个轴定位所述镜头和图像传感器，以建立所述镜头和所述图像传感器之间的第一相对位置，以及对于位于离所述镜头的第二距离的对象，按预定量来修改所述镜头和所述图像传感器之间的所述第一相对位置，所述第二距离大于所述第一距离。2)如1)所述的方法，其中，沿着多个轴定位所述镜头和所述图像传感器包括调整所述镜头和所述图像传感器之间的相对取向和调整所述镜头和所述图像传感器之间的相对距离中的至少一个。3)如1)所述的方法，其中，沿着多个轴定位所述镜头和所述图像传感器包括以三个平移度中的至少一个和至少两个旋转度来调整所述镜头和所述图像传感器之间的所述第一相对位置。4)如1)所述的方法，其中，所述图像传感器包括像素行和像素列，其中，x表示平行于所述像素行的轴，其中，y表示平行于所述像素列的轴，其中，z表示垂直于所述图像传感器的轴，其中，θx表示围绕所述x的旋转，其中，θy表示围绕所述y的旋转，并且其中，沿着多个轴定位所述镜头和所述图像传感器包括沿着所述θx和所述θy调整镜头取向和沿着所述z调整所述镜头和所述图像传感器之间的距离的至少一个。5)如1)所述的方法，包括检测与所述镜头相关联的径向畸变的中心并将所述镜头和所述图像传感器定位成使得所述径向畸变的中心和与所述图像传感器相关联的指定点重合。6)如5)所述的方法，其中，所述图像传感器具有中心，并且其中，所述指定点与所述图像传感器的中心重合。7)如1)所述的方法，包括在按预定量修改所述镜头和所述图像传感器之间的所述第一相对位置之后，固定所述镜头和所述图像传感器的相对位置。8)一种高级驾驶辅助系统，包括：镜头，图像传感器，所述镜头和所述图像传感器相对于彼此定位，所述相对于彼此定位由以下动作建立：使用位于离所述镜头的第一距离处的目标来沿着多个轴定位所述镜头和所述图像传感器，以建立所述镜头和所述图像传感器之间的第一相对位置，以及对于位于离所述镜头的第二距离的对象，按预定量来修改所述镜头和所述图像传感器之间的所述第一相对位置，所述第二距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机，包括：/n具有径向畸变的镜头；/n具有传感器的平面的图像传感器；以及/n保持所述镜头和所述图像传感器之间位置的壳体，其中，所述位置基于：/n基于所述径向畸变的所述镜头和所述图像传感器的布置；/n所述镜头对所述图像传感器的对准以聚焦在目标上；以及/n在所述对准之后，沿着垂直于所述图像传感器的所述平面的轴，按预定量对所述镜头和所述图像传感器之间的距离的调整，所述调整将所述镜头和所述图像传感器聚焦在无限远处。/n

【技术特征摘要】
20150122 US 62/106,3281.一种相机，包括：
具有径向畸变的镜头；
具有传感器的平面的图像传感器；以及
保持所述镜头和所述图像传感器之间位置的壳体，其中，所述位置基于：
基于所述径向畸变的所述镜头和所述图像传感器的布置；
所述镜头对所述图像传感器的对准以聚焦在目标上；以及
在所述对准之后，沿着垂直于所述图像传感器的所述平面的轴，按预定量对所述镜头和所述图像传感器之间的距离的调整，所述调整将所述镜头和所述图像传感器聚焦在无限远处。


2.根据权利要求1所述的相机，其中，为了进行所述镜头的所述布置，使所述镜头在垂直轴、围绕所述垂直轴的垂直旋转、水平轴或围绕所述水平轴的水平旋转中的至少一个内移动，直到所述径向畸变的中心与所述图像传感器的指定位置重合，所述垂直轴和所述水平轴两者平行于所述图像传感器的所述平面。


3.根据权利要求2所述的相机，其中，所述指定位置在所述图像传感器的中心。


4.根据权利要求2所述的相机，其中，所述目标包括基于所述径向畸变的特征。


5.根据权利要求4所述的相机，其中，所述特征是线的变换，当经受所述径向畸变时，被所述图像传感器感知为所述线。


6.根据权利要求2所述的相机，其中，所述镜头被布置为使得所述径向畸变的所述中心与所述目标的中心重合。


7.根据权利要求6所述的相机，其中，所述镜头被固定至所述壳体，并且其中，为了使所述镜头在所述垂直轴、围绕所述垂直轴的所述垂直旋转、所述水平轴或围绕所述水平轴的所述水平旋转中的至少一个内移动，直到所述径向畸变的所述中心与所述图像传感器的所述指定位置重合，所述镜头：
从所述壳体脱离；
相对于所述壳体移动；以及
当所述径向畸变的所述中心与所述图像传感器的所述指定位置重合时，重新固定至所述壳体。


8.根据权利要求6所述的相机，其中，所述目标包括基准点，并且其中，所述镜头被布置为基于所述基准点使得所述径向畸变的所述中心与所述目标的所述中心重合。


9.根据权利要求1所述的相机，其中，通过所述镜头沿着垂直于所述图像传感器的所述平面的所述轴移动直到整个目标在聚焦中，所述镜头基于所述目标与所述图像传感器对准。

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利·埃坦，阿维·埃亚勒，吉迪昂·斯坦，
申请(专利权)人：无比视视觉技术有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL