技术摘要：
本发明公开了一种光学成像系统的标定靶标和标定方法。一方面，本发明公开的标定靶标包括标定靶标本体，标定靶标本体包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台。另一方面，本发明公开的标定方法包括：将上述标定靶标设置于光学成像系统的成像区域内，获取光学成像系统采  全部
背景技术：
光学成像系统可以对目标物体进行光学成像，通过对采集的数字图像进行处理分 析，可以得到目标物体的属性信息，例如大小、形态、结构、色彩、密度、身份等。为了准确获 取上述属性信息，需要对成像系统的调焦、分辨率、景深、倍率、视场、畸变、白平衡、像差、动 态范围、照明器的光照层厚度、照明亮度均匀性等指标进行标定，以便标定光学成像系统的 成像性能，并据此对光学成像系统做出合理调整。 通常可以采用靶标等标定产品对光学成像系统的各项指标进行标定。图1是现有 技术的USAF  1951分辨率测试板。图2是现有技术的朗奇刻线法测试板。图3是现有技术的星 标测试板。图4是现有技术的畸变测试板。现有技术的用于光学成像的标定产品通常只能对 单一指标进行标定，例如：图1是现有技术的用于检测光学成像系统的分辨率的USAF  1951 测试板，USAF  1951测试板是爱特蒙特光学和索雷博公司用于标定成像系统分辨率的其中 一种产品。参照图1所示，USAF  1951测试板由一系列的间距按照一定规律变化的水平和垂 直线组成，通过找出成像系统不能识别的最小的线对，计算光学成像系统的分辨率。图2是 现有技术用于检测光学成像系统的分辨率的朗奇刻线法测试板，参照图2所示，郎奇刻线法 的测试板包括多条具有相同间隔的重复线条，多条线条朝一个方向延伸，并覆盖了测试板 的整个表面。图3是现有技术用于检测光学成像系统的分辨率的星标测试板，参照图3所示， 星标测试板通过一圈凹凸交替的饼形组成，饼形沿靠近圆心的方向宽度连续发生变化，饼 形越靠近圆心的部分宽度越窄。饼形的宽度变化可以在垂直、水平及其他方向测试光学成 像系统的分辨率。图4是现有技术的用于检测光学成像系统的畸变的畸变测试板，参照图4 所示，畸变测试板由点网格或方形图案组成，能提供理论上未发生畸变的点的位置与实际 发生畸变点的位置信息，从而求解畸变模型，校正光学成像系统的畸变。 从上述举例的现有技术的标定产品来看，测试图形都是位于同一平面，属于二维 的标定产品，只能检测单一的指标。当检测光学成像系统的其它指标时，需要更换其它类型 的标定产品或者需要移动标定产品的位置，检测多个指标时，采用现有技术的标定产品操 作十分复杂。 因此，设计一种操作简单、可标定多个指标的标定靶标是本领域技术人员亟待解 决的技术难题。
技术实现要素：
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种操作简单、可标定多个指标 的光学成像系统的标定靶标以及采用上述标定靶标标定光学成像系统各项指标的标定方 法。 6 CN 111598959 A 说　明　书 2/19 页 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案： 本发明公开了一种光学成像系统的标定靶标，所述标定靶标包括： 标定靶标本体，包括多个沿第一方向依次层叠设置的标定台，所述多个标定台的 横截面的形状相同；所述多个标定台的横截面的面积沿着所述第一方向依次减小；其中，所 述第一方向垂直于所述标定台的横截面；所述标定靶标本体与光学成像系统可拆卸地连 接。 进一步地，所述标定靶标还包括连接每个标定台边缘的标尺，所述标尺背离所述 标定标靶本体的表面上设置有刻度标记；所述标尺设置有多个，所述多个标尺上的刻度标 记的单位刻度值各不相同； 或者，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上均设置有多个刻度标记，所述 多个刻度标记设置于标定表面未被遮挡的区域上；所述多个刻度标记的单位刻度值各不相 同。 进一步地，每个标定台的边缘设置有至少一个辅助点。 进一步地，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上设置有标记序号，所述标 定序号设置于标定表面未被遮挡的区域上；每个标定台上的标记序号各不相同。 进一步地，每个标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色。 进一步地，每个标定台的面向第一方向的标定表面被分为多个成像区域，光学成 像系统采集标定靶标的图像时，每个成像区域所成的像区别于相邻成像区域所成的像，每 个成像区域所成的像与相邻成像区域所成的像的分界线由标定靶标的图像的中心为起点 延伸至标定靶标图像的边缘形成。 进一步地，所述标定靶标还包括固定部，与所述标定靶标本体连接，所述固定部用 于与光学成像系统可拆卸地连接。 进一步地，所述标定靶标包括至少两个固定部，所述固定部由最底部的标定台的 侧壁沿远离侧壁的方向延伸而成。 进一步地，所述固定部设置有通孔，利用连接件穿过所述通孔后连接所述光学成 像系统，从而实现标定靶标与所述光学成像系统可拆卸地连接。 进一步地，所述标定台为圆柱体或者所述标定台为棱柱体。 根据本发明的另一方面，还提供了一种光学成像系统的标定方法，所述标定方法 包括： 获取所述光学成像系统采集的测试图像； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标； 其中，上述标定靶标设置于光学成像系统的成像区域内，且所述标定靶标与所述 光学成像系统可拆卸地连接。 进一步地，所述获取所述光学成像系统采集的测试图像的方法包括： 将光学成像系统的焦面调节至成像位置，获取所述光学成像系统采集的整个成像 区域内的图像作为测试图像； 所述成像位置为光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置，通过按 预设步距调节焦面的位置，获取光学成像系统采集图像的清晰度最高时焦面所处的位置作 为成像位置。 7 CN 111598959 A 说　明　书 3/19 页 进一步地，所述成像指标包括放大倍率； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 选择位于测试图像景深区域内的其中一个标定台作为测试标定台，在标定台面向 第一方向上的标定表面上设置第一测试线； 计算第一测试线在测试图像中的像的长度； 通过第一测试线的像的长度以及第一测试线的实际长度得到光学成像系统的放 大倍率。 进一步地，所述成像指标还包括视场； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法还包 括： 获取所述测试图像的高度； 获取所述测试图像的宽度； 通过所述测试图像的高度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的宽度； 通过所述测试图像的宽度和所述放大倍率得到所述光学成像系统的视场的长度。 进一步地，所述标定台的面向第一方向的标定表面的颜色为中性色；所述成像指 标包括白平衡校正系数； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 选择位于测试图像景深区域内的图像作为待分析图像； 分别计算所述待分析图像的红通道像素均值、绿通道像素均值以及蓝通道像素均 值； 取红通道像素均值、绿通道像素均值、蓝通道像素均值中的最大值作为通道最大 值； 通过通道最大值和红通道像素均值获得红通道增益校正系数； 通过通道最大值和蓝通道像素均值获得蓝通道增益校正系数； 通过通道最大值和绿通道像素均值获得绿通道增益校正系数。 进一步地，所述标定靶标还包括连接多个标定台边缘的标尺，所述标尺面向所述 第一方向的标定表面上设置有刻度标记；所述标尺设置有多个，所述多个标尺上的刻度标 记的单位刻度值各不相同； 或者，每个标定台面向所述第一方向的标定表面上均设置有多个刻度标记，所述 多个刻度标记设置于标定表面未被遮挡的区域上；所述多个刻度标记的单位刻度值各不相 同； 其中，所述成像指标包括分辨率； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 计算测试图像上多个刻度标记位于景深区域的部分所对应的像素点的局部对比 度； 在局部对比度大于预设对比度的刻度标记中，单位刻度值最小的刻度标记所对应 的分辨率为光学成像系统的分辨率。 进一步地，所述光学成像系统包括照明器和成像子系统，其中，所述标定靶标设置 于光学成像系统的成像区域内时，所述标定靶标的最顶部的标定台面向所述成像子系统； 8 CN 111598959 A 说　明　书 4/19 页 所述标定靶标与所述照明器连接，所述标定靶标的最底部的标定台的横截面的面 积小于照明器的照明区域垂直于第一方向的横截面的面积；所述标定靶标的半高面与所述 照明器的照明区域的半高面重合；所述标定靶标的中心轴与所述成像子系统的光轴共轴。 进一步地，所述成像指标包括照明器均匀性； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 将所述测试图像转化为灰度图像； 将所述灰度图像在景深区域内的图像均分为多个部分； 计算每一部分图像的灰度值均值； 计算多个部分图像的灰度值均值的标准差； 通过所述标准差评价所述光学成像系统的照明器均匀性，所述光学成像系统的照 明器均匀性的优劣与所述标准差的大小成负相关。 进一步地，所述成像指标包括动态范围； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 调节照明器驱动电流，计算光学成像系统采集的测试图像的像素均值； 当像素均值等于第一预设阈值时，获取照明器的驱动电流作为第一驱动电流； 调节照明器驱动电流，计算光学成像系统采集的测试图像中景深区域内饱和像素 的比例； 当饱和像素的比例大于第二预设阈值时，获取照明器的驱动电流作为第二驱动电 流； 设置照明器驱动电流为第一驱动电流，测量照明区域中心位置的第一照度； 设置照明器驱动电流为第二驱动电流，测量照明区域中心位置的第二照度； 通过所述第一照度和所述第二照度获得光学成像系统的动态范围。 进一步地，所述成像指标包括照明光层厚度； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 在所述测试图像上设置第二测试线，所述第二测试线为测试图像上经过标定靶标 的图像中心且两端延伸至测试图像的边缘的线段； 将所述测试图像进行灰度化处理获得灰度图像； 提取所述测试图像中位于所述第二测试线上的像素点的灰度值分布，所述灰度值 分布为像素点灰度值相对于像素点位置的分布； 对所述灰度值分布进行滤波处理获得滤波图像； 通过所述滤波图像和所述放大倍率获得所述光学成像系统的照明光层厚度。 进一步地，所述成像指标还包括景深； 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法还包 括： 通过所述像素点的灰度值分布和所述滤波图像对第二测试线上的像素点的光强 分布进行校正，获得校正图像； 计算所述校正图像上像素点的局部对比度； 通过所述像素点的局部对比度和所述放大倍率获得所述光学成像系统的景深。 进一步地，所述标定靶标的标定台为棱柱体，所述成像指标包括畸变， 9 CN 111598959 A 说　明　书 5/19 页 对所述测试图像进行图像分析以获得所述光学成像系统的成像指标的方法包括： 在测试图像中提取多个发生畸变的角点的畸变位置信息； 计算多个发生畸变的角点的理论位置信息； 通过所述畸变位置信息和所述理论位置信息获得畸变模型； 通过所述畸变模型获得光学成像系统的畸变。 本发明的有益效果：本发明的标定靶标包括具有多个标定台的标定靶标本体，结 构为三维标定靶标，可同时标定光学成像系统的多个指标，不仅操作简便、简化了标定过 程，且结构简单、易于加工。应用本发明的标定靶标和标定方法对光学成像系统的各项指标 进行标定可以极大地提高光学成像系统的标定效率。 附图说明 通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点 将变得更加清楚，附图中： 图1是现有技术的USAF  1951分辨率测试板； 图2是现有技术的朗奇刻线法测试板； 图3是现有技术的星标测试板； 图4是现有技术的畸变测试板； 图5a是本发明的第一实施例的光学成像系统的标定靶标的正视图； 图5b是本发明的第一实施例的光学成像系统的标定靶标的俯视图； 图6a是本发明的第二实施例的光学成像系统的标定靶标的正视图； 图6b是本发明的第二实施例的光学成像系统的标定靶标的俯视图； 图7a是本发明的第三实施例的光学成像系统的标定靶标的正视图； 图7b是本发明的第三实施例的光学成像系统的标定靶标的俯视图； 图8a是本发明的第四实施例的光学成像系统的标定靶标的正视图； 图8b是本发明的第四实施例的光学成像系统的标定靶标的俯视图； 图9a是本发明的第五实施例的光学成像系统的标定靶标的正视图； 图9b是本发明的第五实施例的光学成像系统的标定靶标的俯视图； 图10是本发明的第六实施例的光学成像系统的标定方法的流程示意图； 图11是本发明的第六实施例的标定靶标在标定时与光学成像系统的位置关系示 意图； 图12是图11的侧视图； 图13是本发明的第七实施例的光学成像系统采集的测试图像； 图14是本发明的第七实施例的测试图像中像素点的灰度值与像素点的位置的关 系图； 图15是本发明的第七实施例的测试图像中像素点的局部对比度与像素点的位置 的关系图。 附图中：100、标定靶标；10、标定靶标本体；11、标定台；12、标尺；13、辅助点；14、标 记序号；20、固定部，21、通孔；200、光学成像系统，210、成像子系统；220、照明器；A1、无光照 区域；A2、离焦模糊区域；A3、景深区域；Z、第一方向；X、第二方向；Y、第三方向；O、标定靶标 10 CN 111598959 A 说　明　书 6/19 页 的半高面；O’、照明区域的半高面；B、标定靶标的中心轴；B’、成像子系统的光轴；h、标定台 的高度。