CN106485648B - 具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法，所述图像获取装置包含至少一图像获取单元与一校正单元。所述校正方法包含所述至少一图像获取单元中的一图像获取单元获取一第一图像；所述校正单元对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标；所述校正单元根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形；所述校正单元根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。因此，本发明可通过包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式提升所述每一图像点的第二矫正坐标的准确性。

Description

具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法
技术领域
本发明涉及一种具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法，尤其涉及一种先对图像获取单元所获取的图像执行全局矫正运算，再对全局矫正运算执行局部矫正运算以提升校正准确性的图像获取装置与校正方法。
背景技术
一般说来，通常在图像获取装置的组装过程中会因图像获取装置镜头的特性或组装过程而具有几何误差和组装公差。现有技术是公开复杂的数学模型校正图像获取装置的几何误差和组装公差，也就是说现有技术所公开的数学模型是用于仿真图像获取装置的物理行为以降低图像获取装置的几何误差和组装公差。
然而实际上现有技术所公开的数学模型可能因为光学特性的因素而无法完全仿真图像获取装置的物理行为，导致图像获取装置所获取的图像质量不佳，所以如何提升现有技术在执行图像获取装置校正时的校正准确性成为一项重要课题。
发明内容
本发明的一实施例公开一种图像获取装置的校正方法，其中所述图像获取装置包含至少一图像获取单元与一校正单元。所述校正方法包含所述至少一图像获取单元中的一图像获取单元获取一第一图像；所述校正单元对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标；所述校正单元根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形；所述校正单元根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。
本发明的另一实施例公开一种具有校正功能的图像获取装置。所述图像获取装置包含至少一图像获取单元和一校正单元，其中所述校正单元耦接于所述至少一图像获取单元。所述至少一图像获取单元的一图像获取单元是用于获取一第一图像。所述校正单元是用于对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标，根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形，以及根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。
本发明公开一种具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法。所述图像获取装置与所述校正方法是先利用一校正单元对一图像获取单元所获取的图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述图像中所有图像点的第一矫正坐标，再利用所述校正单元根据所述图像中所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式，以矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。因为包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式仅适用于所述几何图形的范围，所以本发明可通过包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式提升所述每一图像点的第二矫正坐标的准确性。
附图说明
图1是本发明的第一实施例公开一种具有校正功能的图像获取装置以及目标校正样式的示意图。
图2是说明包含校正样式的第一图像的示意图。
图3是本发明的第二实施例公开一种图像获取装置的校正方法的流程图。
图4是说明第一图像中的校正样式为枕形失真样式或桶状失真样式的示意图。
图5是说明第一图像的图像点位于三角形的范围内的示意图。
图6是说明显示在显示屏上的可编程目标校正样式的示意图。
图7是说明在主机调整特征点在显示屏上的位置后，由第二图像上的所有特征点所构成的多个几何图形都可为多个矩形的示意图。
图8是说明第二图像的所有特征点都位于网格上的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 图像获取装置
102 图像获取单元
104 校正单元
130 目标校正样式
140 校正样式
150 枕形失真样式
160 桶状失真样式
170 矩形样式
180 可编程目标校正样式
190 显示屏
200 主机
1042 记忆单元
FI 第一图像
FP1-FP9、FFP1-FFP9、SFP1-SFP5、 特征点
CFP1、CFP2
IMP 图像点
SI 第二图像
TR1 三角形
TTR1 目标几何图形
具体实施方式
请参照图1，图1是本发明的第一实施例公开一种具有校正功能的图像获取装置100以及一目标校正样式130的示意图，其中目标校正样式130是一实际的图表。如图1所示，图像获取装置100包含一图像获取单元102和一校正单元104，其中校正单元104耦接于图像获取单元102。但本发明并不受限于图像获取装置100仅包含一个图像获取单元，也就是说图像获取装置100也可包含多个图像获取单元。另外，如图1所示，目标校正样式130具有9个特征点FP1-FP9，但本发明并不受限于目标校正样式130具有9个特征点FP1-FP9。
图像获取单元102先对目标校正样式130执行一图像获取动作以产生包含一校正样式140的一第一图像FI(如图2所示)，其中校正样式140对应目标校正样式130。因为目标校正样式130具有9个特征点FP1-FP9，所以第一图像FI中的校正样式140也具有9个特征点FFP1-FFP9。校正单元104根据9个特征点FFP1-FFP9，分割第一图像FI中的校正样式140为多个三角形(例如特征点FFP1、FFP2、FFP5构成一三角形TR1)。但本发明并不受限于校正单元104根据9个特征点FFP1-FFP9，分割第一图像FI中的校正样式140为多个三角形，也就是说校正单元104也可根据9个特征点FFP1-FFP9，分割第一图像FI中的校正样式140为多个矩形或其他多边形。在校正单元104分割第一图像FI中的校正样式140为多个三角形后，校正单元104即可根据三角形TR1所对应的一目标几何图形TTR1所包含的特征点FP1、FP2、FP5的坐标和三角形TR1所包含的特征点FFP1、FFP2、FFP5的坐标，决定对应三角形TR1的校正方程式，其中目标几何图形TTR1是包含于目标校正样式130。例如特征点FFP1、FFP2、FFP5分别对应特征点FP1、FP2、FP5，且特征点FFP1的坐标为(X1,Y1)、特征点FFP2的坐标为(X2,Y2)、特征点FFP5的坐标为(X3,Y3)、特征点FP1在第一图像FI内的对应坐标为(X1’,Y1’)、特征点FP2在第一图像FI内的对应坐标为(X2’,Y2’)、特征点FP5在第一图像FI内的对应坐标为(X3’,Y3’)，所以校正单元104即可根据特征点FFP1、FFP2、FFP5的坐标、特征点FP1、FP2、FP5的对应坐标和式(1)-(6)，决定对应三角形TR1的校正方程式的系数a、b、c、d、e、f：
X1’＝aX1+bY1+c (1)
Y1’＝dX1+eY1+f (2)
X2’＝aX2+bY2+c (3)
Y2’＝dX2+eY2+f (4)
X3’＝aX3+bY3+c (5)
Y3’＝aX3+bY3+c (6)
因为X1、Y1、X2、Y2、X3、Y3、X1’、Y1’、X2’、Y2’、X3’、Y3’为已知，所以可通过式(1)-(6)决定对应三角形TR1的校正方程式的系数a、b、c、d、e、f。在校正单元104根据特征点FFP1、FFP2、FFP5的坐标、特征点FP1、FP2、FP5的对应坐标和式(1)-(6)，决定对应三角形TR1的校正方程式的系数a、b、c、d、e、f后，校正单元104即可将系数a、b、c、d、e、f储存在校正单元104内的一记忆单元1042。另外，校正单元104也可利用上述方式产生对应第一图像FI内其余三角形的校正方程式，在此不再赘述。另外，在本发明的另一实施例中，图像获取装置100包含至少二图像获取单元且所述至少二图像获取单元中的一图像获取单元在图像获取装置100出厂前已校正过，所以所述图像获取单元所获取包含目标校正样式130的一图像也可做为一目标校正样式。
请参照图1-3，图3是本发明的第二实施例公开一种图像获取装置的校正方法的流程图。图3的校正方法是利用图1的图像校正装置100说明，详细步骤如下：
步骤300：开始；
步骤302：图像获取单元102获取第一图像FI；
步骤304：校正单元104对第一图像FI中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算(global rectification operation)以产生所述所有图像点的第一矫正坐标；
步骤306：校正单元104根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形；
步骤308：校正单元104根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标；
步骤310：结束。
在步骤302中，第一图像FI中的每一图像点是由图像获取单元102的一对应像素所产生。在步骤304中，校正单元104是利用现有技术所公开的全局校正模型(globalcalibration model)对第一图像FI中所有图像点的原始坐标执行所述全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标，且使所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标匹配目标校正样式130内的一相对应坐标。例如，如图4所示，当第一图像FI中的校正样式140为枕形失真(Pincushion Distortion)样式150或桶状失真(Barrel Distortion)样式160时，校正单元104可利用现有技术所公开的全局校正模型对第一图像FI中所有图像点的原始坐标执行所述全局矫正运算使所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标匹配目标校正样式130内的一相对应坐标，也就是说校正单元104可利用现有技术所公开的全局校正模型使枕形失真样式150或桶状失真样式160变成一矩形样式170。
在步骤306中，在所述所有图像点的第一矫正坐标产生之后，校正单元104可根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形，也就是说校正单元104可根据所述所有图像点(或所述所有图像点的部分图像点)中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形。在步骤308中，因为现有技术所公开的全局校正模型可能无法适用于第一图像FI的所有图像点中的每一图像点，所以校正单元104可根据对应包含所述所有图像点(或所述所有图像点的部分图像点)中的每一图像点的几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为所述第二矫正坐标。例如，如图5所示，第一图像FI的一图像点IMP位于三角形TR1的范围内，其中三角形TR1的范围以虚线表示。因此，在校正单元104利用现有技术所公开的全局校正模型对图像点IMP的原始坐标执行所述全局矫正运算产生图像点IMP的第一矫正坐标后，校正单元104可再根据对应三角形TR1的校正方程式，矫正图像点IMP的第一矫正坐标为图像点IMP的第二矫正坐标。如此，因为三角形TR1的校正方程式仅适用于三角形TR1的范围(也就是说三角形TR1的校正方程式仅用于模拟对应三角形TR1的图像获取单元102的局部像素的物理行为，而不适用于第一图像FI的内其余三角形)，所以校正单元104可通过三角形TR1的校正方程式提升图像点IMP的第二矫正坐标的准确性。
然而因为校正单元104可能不容易根据所述所有图像点(或所述所有图像点的部分图像点)中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形(例如上述三角形TR1)，所以在本发明的另一实施例中，本发明提供显示在一显示屏190上的可编程目标校正样式180(如图6所示)，其中一主机200电连接显示屏190与图像获取装置100。如图6所示，在图像获取单元102对可编程目标校正样式180执行一图像获取动作产生一第二图像SI给主机200后，虽然显示屏190所显示的可编程目标校正样式180的特征点可构成多个矩形，但主机200所显示的第二图像SI上的一些特征点却可能无法和第二图像SI上的相对应特征点构成矩形(例如第二图像SI上的特征点SFP1无法和第二图像SI上的特征点SFP2、SFP3构成一矩形，以及第二图像SI上的特征点SFP4无法和第二图像SI上的特征点SFP3、SFP5构成一矩形)。因此，如图7所示，主机200可重复调整第二图像SI上的特征点SFP1、SFP4所对应的可编程目标校正样式180的特征点CFP1、CFP2在显示屏190上的位置直到特征点SFP1可和特征点SFP2、SFP3构成一矩形，以及特征点SFP4可和特征点SFP3、SFP5构成一矩形。如图7所示，在主机200调整特征点CFP1、CFP2在显示屏190上的位置后，由第二图像SI上的所有特征点所构成的多个几何图形都可为多个矩形。如此，校正单元104就可利用上述方式产生对应第二图像SI内多个矩形的校正方程式。因为校正单元104仅需储存一矩形的四边信息即可定义一矩形的位置，所以校正单元104不需大容量的记忆单元1042以储存第二图像SI内多个矩形的信息，且在步骤306中校正单元104可轻易地根据所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标和第二图像SI内多个矩形的信息，找出包含所述每一图像点的矩形。也就是说在步骤306中，校正单元104判断所述每一图像点位于一对应矩形的负荷是少于判断所述每一图像点位于一对应三角形的负荷。如此，在步骤306中，校正单元104不需复杂运算即可根据所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的矩形。
另外，在本发明的另一实施例中，主机200可重复调整显示屏190所显示的可编程目标校正样式180的特征点的位置直到第二图像SI的所有特征点位于相对应的预定位置(例如，如图8所示，在重复调整可编程目标校正样式180的特征点的位置后，第二图像SI的所有特征点都位于网格上(也就是说第二图像SI的所有特征点都位于相对应的预定位置))。因为第二图像SI的所有特征点位于相对应的预定位置，所以校正单元104也不需大容量的记忆单元1042以储存第二图像SI内所有特征点的位置信息，且在步骤306中校正单元104可轻易地根据所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标和第二图像SI内所有特征点的位置信息，找出包含所述每一图像点的矩形。
综上所述，本发明所公开的具有校正功能的图像获取装置与图像获取装置的校正方法是先利用校正单元对图像获取单元所获取的图像中所有图像点的原始坐标执行全局矫正运算以产生所述图像中所有图像点的第一矫正坐标，再利用校正单元根据所述图像中所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式，以矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。因为包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式仅适用于所述几何图形的范围，所以本发明可通过包含所述每一图像点的几何图形的校正方程式提升所述每一图像点的第二矫正坐标的准确性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种图像获取装置的校正方法，其中所述图像获取装置包含至少一图像获取单元与一校正单元，其特征在于，所述校正方法包含：
所述至少一图像获取单元中的一图像获取单元获取一第一图像；
所述校正单元对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标；
所述校正单元根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出所述第一图像中包含所述每一图像点的几何图形，其中所述几何图形是所述第一图像的局部范围；及
所述校正单元根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。
2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述几何图形是一三角形或一矩形。
3.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述每一图像点对应所述图像获取单元的一像素。
4.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，还包含：
所述图像获取单元产生包含一校正样式的一第二图像，其中所述校正样式具有多个特征点；
所述校正单元根据所述第二图像中的校正样式的多个特征点，分割所述第二图像中的校正样式为多个几何图形；及
所述校正单元根据所述多个几何图形中的每一几何图形所对应的一目标几何图形所包含的特征点的坐标和所述每一几何图形所包含的特征点的坐标，决定对应所述每一几何图形的校正方程式，其中所述目标几何图形是包含于一目标校正样式。
5.如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，对应所述每一几何图形的校正方程式储存在所述校正单元内的一记忆单元。
6.如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，所述校正样式是对应显示在一显示屏上的一可编程目标校正样式，且电连接所述显示屏与所述图像获取装置的一主机调整所述可编程目标校正样式的多个特征点在所述显示屏上的位置使所述多个几何图形为多个矩形。
7.如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，所述校正样式是对应显示在一显示屏上的一可编程目标校正样式，且电连接所述显示屏与所述图像获取装置的一主机调整所述可编程目标校正样式的多个特征点在所述显示屏上的位置使所述校正样式的多个特征点位于所述第二图像中的预定位置。
8.如权利要求4所述的校正方法，其特征在于，所述校正单元对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行所述全局矫正运算使所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标匹配所述目标校正样式内的一相对应坐标。
9.一种具有校正功能的图像获取装置，其特征在于，包含：
至少一图像获取单元，其中所述至少一图像获取单元的一图像获取单元是用于获取一第一图像；及
一校正单元，耦接于所述至少一图像获取单元，用于对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行一全局矫正运算以产生所述所有图像点的第一矫正坐标，根据所述所有图像点的至少一图像点中的每一图像点的第一矫正坐标，找出所述第一图像中包含所述每一图像点的几何图形，其中所述几何图形是所述第一图像的局部范围，以及
根据对应所述几何图形的校正方程式，矫正所述每一图像点的第一矫正坐标为一第二矫正坐标。
10.如权利要求9所述的图像获取装置，其特征在于，所述几何图形是一三角形或一矩形。
11.如权利要求9所述的图像获取装置，其特征在于，所述每一图像点对应所述图像获取单元的一像素。
12.如权利要求9所述的图像获取装置，其特征在于，所述图像获取单元还用于产生包含一校正样式的一第二图像，其中所述校正样式具有多个特征点，所述校正单元还用于根据所述第二图像中的校正样式的多个特征点，分割所述第二图像中的校正样式为多个几何图形，以及根据所述多个几何图形中的每一几何图形所对应的一目标几何图形所包含的特征点的坐标和所述每一几何图形所包含的特征点的坐标，决定对应所述每一几何图形的校正方程式，其中所述目标几何图形是包含于一目标校正样式。
13.如权利要求12所述的图像获取装置，其特征在于，对应所述每一几何图形的校正方程式储存在所述校正单元内的一记忆单元。
14.如权利要求12所述的图像获取装置，其特征在于，所述校正样式是对应显示在一显示屏上的一可编程目标校正样式，且电连接所述显示屏与所述图像获取装置的一主机调整所述可编程目标校正样式的多个特征点在所述显示屏上的位置使所述多个几何图形为多个矩形。
15.如权利要求12所述的图像获取装置，其特征在于，所述校正样式是对应显示在一显示屏上的一可编程目标校正样式，且电连接所述显示屏与所述图像获取装置的一主机调整所述可编程目标校正样式的多个特征点在所述显示屏上的位置使所述校正样式的多个特征点位于所述第二图像中的预定位置。
16.如权利要求12所述的图像获取装置，其特征在于，所述校正单元对所述第一图像中所有图像点的原始坐标执行所述全局矫正运算使所述所有图像点中每一图像点的第一矫正坐标匹配所述目标校正样式内的一相对应坐标。
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