CN107784670B - 估算对极几何模型的方法及其系统 - Google Patents
估算对极几何模型的方法及其系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107784670B CN107784670B CN201611026950.7A CN201611026950A CN107784670B CN 107784670 B CN107784670 B CN 107784670B CN 201611026950 A CN201611026950 A CN 201611026950A CN 107784670 B CN107784670 B CN 107784670B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- points
- projection
- point
- processing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 138
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 29
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/08—Projecting images onto non-planar surfaces, e.g. geodetic screens
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
- G06T7/85—Stereo camera calibration
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
- H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
- H04N13/246—Calibration of cameras
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30204—Marker
- G06T2207/30208—Marker matrix
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
一种估算对极几何模型的方法,通过一处理模块来实施并包含以下步骤:在一相关于一第一参考物件的第一影像中,选取两个与该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,以使该第一影像的参考点对应至一第二影像的两个参考点与该第二影像的该第一参考物件的投影点三者共线;在一相关于一第二参考物件的第三影像中,选取两个与该第二参考物件的投影点三者共线的两个参考点,以使该第三影像的参考点对应至一第四影像的两个参考点与该第四影像的该第二参考物件的投影点三者共线;及根据参考点获得一第一对极点及一第二对极点。本发明可获得较精确的第一对极点、第二对极点及基础矩阵。
Description
技术领域
本发明涉及一种几何模型的估算方法,特别是涉及一种估算对极几何模型的方法及其系统。
背景技术
如Z.Zhang,"Determining the epipolar geometry and its uncertainty:Areview,"International journal of computer vision,vol.27,pp.161-195,1998.所提出的现有估算对极几何(epipolar geometry)模型的方法,是通过一处理模块,先根据由一第一相机及一第二相机各自拍摄同样的至少七个位于同一平面的参考物件,而分别获得的一包含至少七个分别对应于该等参考物件的投影点x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7的第一影像、及一包含至少七个分别对应于该等参考物件的投影点x'1、x'2、x'3、x'4、x'5、x'6、x'7的第二影像,利用一相关于一3×3基础矩阵F的公式xi'T Fxi=0,其中i=1~7,获得该基础矩阵F后,再根据该基础矩阵F,获得对应于该第一相机的一第一对极点e=(xe,ye,1)T、及对应于该第二相机的一第二对极点e'=(xe',ye',1)T。
然而,在获得该第一影像中的该等投影点x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7时,恐存在量测误差。此外,由于该等参考物件皆位于同一平面,因此根据该第一影像中的该等投影点x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、及该第二影像中的该等投影点x'1、x'2、x'3、x'4、x'5、x'6、x'7求解出的该基础矩阵F恐存在较大的误差。再者,上述方法中,仅利用七组对应点(x1,x'1)、(x2,x'2)、(x3,x'3)、(x4,x'4)、(x5,x'5)、(x6,x'6)、(x7,x'7)求解该基础矩阵F所获得的唯一解会存在较大的计算误差,因此,往往会利用数十个甚至上百个参考物件来缩小计算误差,然而,当参考物件的数量大于七个时,所求得的该基础矩阵F为一近似解或最小平方解,还是存在计算误差,所以根据该基础矩阵F所获得的该第一对极点及该第二对极点恐因浮动而产生误差,所以此现有技术仍存在极大的改善空间。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种可获得较精准的一第一对极点及一第二对极点的估算对极几何模型的方法。
本发明的估算对极几何模型的方法,通过一处理模块来实施,并包含以下步骤:(A)于一相关于一校正面、及一所在位置与该校正面不共面的第一参考物件的第一影像,在该第一影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与一对应于该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,该第一影像由一第一影像拍摄模块拍摄该校正面与该第一参考物件而产生;(B)于一相关于该校正面及该第一参考物件、且异于该第一影像的第二影像,至少根据该第一影像的该等参考点,自该第二影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该第二影像中的该等参考点与对应于该第一参考物件的该投影点三者是否共线,该第二影像由一第二影像拍摄模块拍摄该校正面与该第一参考物件而产生;(C)当判定出步骤(B)中的该第二影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,重复执行步骤(A)及(B)直到判定出步骤(B)中的该第二影像中的该第等参考点与该投影点三者共线;(D)在该第一影像中,获得一通过在执行最后一次步骤(A)中所获得的该等参考点及该投影点的第一对极线,并在该第二影像中,获得一通过在执行最后一次步骤(B)中所获得的该等参考点及该投影点的第二对极线;(E)于一相关于该校正面、及一所在位置异于该第一参考物件且与该校正面不共面的第二参考物件的第三影像,在该第三影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与一对应于该第二参考物件的投影点三者共线的参考点,该第三影像由该第一影像拍摄模块拍摄该校正面与该第二参考物件而产生;(F)于一相关于该校正面及该第二参考物件的第四影像中,至少根据该第三影像中的该等参考点,自该第四影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该第四影像中的该等参考点与对应于该第二参考物件的该投影点三者是否共线,该第四影像由该第二影像拍摄模块拍摄该校正面与该第二参考物件而产生;(G)当判定出步骤(F)中的该第四影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,重复执行步骤(E)及(F)直到判定出步骤(F)中的该第四影像中的该等参考点与该投影点三者共线;(H)在该第三影像中,获得一通过在执行最后一次步骤(E)中所获得的该等参考点及该投影点的第三对极线,并在该第四影像中,获得一通过在执行最后一次步骤(F)中所获得的该等参考点、及该投影点的第四对极线;及(I)根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块的一第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块的一第二对极点。
本发明的估算对极几何模型的方法,在步骤(A)中,该校正面含有一由四个特征点所构成的平行四边形图样,该第一影像含有一对应于该平行四边形图样的投影图样,该第一影像中的该等参考点分别位于该投影图样的一第一对角线及一第二对角线上;在步骤(B)中,该第二影像含有一对应于该平行四边形图样的投影图样,该处理模块根据该第一影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该第二影像的投影图样的一第一对角线,获得该等参考点的一对应者,并根据该第一影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该第二影像的投影图样的一异于该第一对角线的第二对角线,获得该等参考点的另一对应者;在步骤(E)中,该第三影像含有一对应于该平行四边形图样的投影图样,该第三影像中的该等参考点分别位于该投影图样的一第一对角线及一第二对角线上;及在步骤(F)中,该第四影像含有一对应于该平行四边形图样的投影图样,该处理模块根据该第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该第四影像的投影图样的一第一对角线,获得该等参考点的一对应者,并根据该第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该第四影像的投影图样的一异于该第一对角线的第二对角线,获得该等参考点的另一对应者。
本发明的估算对极几何模型的方法,在步骤(B)中,不仅根据该第一影像中的该等参考点,还根据一相关于该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块的位置且相关于该第一影像的参考点与该第二影像的参考点的对应关系的查阅数据表,获得该第二影像中的该等考点;及在步骤(F)中,不仅根据该第三影像中的该等参考点,还根据该查阅数据表,获得该第四影像中的该等参考点。
本发明的估算对极几何模型的方法,在步骤(A)中,该校正面为一显示模块所包含的一显示面,该处理模块于该第一影像所选取的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的两光点的两投影点;在步骤(B)中,该处理模块于该第二影像所获得的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的该等光点的两投影点;在步骤(E)中,该处理模块于该第三影像所选取的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的两光点的两投影点;及在步骤(F)中,该处理模块于该第四影像所获得的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的该等光点的两投影点。
本发明的估算对极几何模型的方法,在步骤(D)中,在执行最后一次步骤(A)中所选取的该等参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤(B)中所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第一组对应点,且在执行最后一次步骤(A)中所选取的该等参考点的另一者、及在执行最后一次步骤(B)中所获得的该等参考点的另一对应者共同构成一第二组对应点,且在步骤(H)中,在执行最后一次步骤(E)中所选取的该等参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤(F)中所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第三组对应点,在执行最后一次步骤(E)中所选取的该等参考点的另一者、及在执行最后一次步骤(F)中所获得的该等参考点的另一对应者共同构成一第四组对应点,该估算对极几何模型的方法还包含一步骤(J),根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点,以及步骤(I)所获得的该第一对极点与该第二对极点,获得一基础矩阵。
本发明的另一目的在于提供一种可获得较精准的一第一对极点及一第二对极点的估算对极几何模型的系统。
本发明的估算对极几何模型的系统包含一校正面、一第一参考物件、一第二参考物件、一第一影像拍摄模块、一第二影像拍摄模块及一处理模块。
该第一参考物件与该校正面的设置不共平面地被设置。
该第二参考物件与该校正面的设置不共平面地被设置,且设置位置异于该第一参考物件。
该第一影像拍摄模块拍摄该校正面与该第一参考物件的至少一第一影像,并拍摄该校正面与该第二参考物件的至少一第三影像。
该第二影像拍摄模块所在位置与该第一影像拍摄模块的位置相异,并拍摄该校正面与该第一参考物件的至少一异于该至少一第一影像的第二影像,并拍摄该校正面与该第二参考物件的至少一异于该至少一第三影像的第四影像。
该处理模块电连接该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块,以便接收来自该第一影像拍摄模块的该至少一第一影像与该至少一第三影像、及来自该第二影像拍摄模块的该至少一第二影像与该至少一第四影像,并在该至少一第一影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分上,选取与一对应于该第一参考物件的投影点彼此共线且彼此不同的两个参考点,且至少根据该至少一第一影像的该等参考点,自该至少一第二影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该至少一第二影像中是否存在一含有与一对应于该第一参考物件的投影点彼此共线的该等参考点的第二影像。当该处理模块判定出该至少一第二影像中不存在含有与该投影点彼此共线的该等参考点的第二影像时,该处理模块重新在该至少一第一影像中所含有的投影部分上选取另外两个彼此不同且与该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第一影像的另外的该等参考点,自该至少一第二影像中所含有的投影部分中获得另外的两个参考点,直到判定出该至少一第二影像中存在含有与该投影点彼此共线的该等参考点的第二影像,并在该至少一第一影像中,获得一通过在最后所选取的该等参考点及该投影点的第一对极线,且在该至少一第二影像中,获得一通过在最后所获得的该等参考点及该投影点的第二对极线。
该处理模块还在该至少一第三影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分上,选取与一对应于该第二参考物件的投影点彼此共线且彼此不同的两个参考点,自该至少一第四影像中所含有的一对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该至少一第四影像中是否存在一含有与一对应于该第二参考物件的投影点彼此共线的该等参考点的第四影像,当该处理模块判定出该至少一第四影像中不存在含有与该投影点彼此共线的该等参考点的第四影像时,该处理模块重新在该至少一第三影像中所含有的投影部分上选取另外的两个彼此不同且与该第二参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第三影像的另外的该等参考点,自该至少一第四影像中所含有的投影部分中获得另外的两个参考点,直到判定出该至少一第四影像中存在含有与该投影点彼此共线的该等参考点的第四影像,并在该至少一第三影像中,获得一通过在最后所选取的该等参考点及该投影点的第三对极线,且在该至少一第四影像中,获得一通过在最后所获得的该等参考点及该投影点的第四对极线,并根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块的一第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块的一第二对极点。
本发明的估算对极几何模型的系统,该校正面含有一由四个特征点所构成的平行四边形图样,该至少一第一影像、该至少一第二影像、该至少一第三影像及该至少一第四影像的每一者皆含有一对应于该平行四边形图样的投影图样,该至少一第一影像中的该等参考点分别位于该至少一第一影像的投影图样的一第一对角线及一第二对角线上,该处理模块根据该至少一第一影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的一比例关系,自该至少一第二影像的投影图样的一第一对角线,获得该等参考点的一对应者,并根据该至少一第一影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的一比例关系,自该至少一第二影像的投影图样的一异于该第一对角线的第二对角线,获得该等参考点的另一对应者,该至少一第三影像中的该等参考点分别位于该至少一第三影像的投影图样的一第一对角线及一第二对角线上,该处理模块根据该至少一第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该至少一第四影像的投影图样的一第一对角线,获得该等参考点的一对应者,并根据该至少一第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该至少一第四影像的投影图样的一异于该第一对角线的第二对角线,获得该等参考点的另一对应者。
本发明的估算对极几何模型的系统,该处理模块不仅根据该至少一第一影像中的该等参考点,还根据一相关于该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块的位置且相关于该至少一第一影像的参考点与该至少一第二影像的参考点的对应关系的查阅数据表,获得该至少一第二影像中的该等参考点,且该处理模块不仅根据该至少一第三影像中的该等参考点,还根据该查阅数据表,获得该至少一第四影像中的该等参考点。
本发明的估算对极几何模型的系统,该校正面为一电连接该处理模块的显示模块所包含的一显示面,对于该第一参考物件,该处理模块控制该显示模块,以便在该显示面上显示两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的该等光点与该第一参考物件以分别产生该至少一第一影像的其中一者与该至少一第二影像的其中一者,该处理模块于该至少一第一影像的其中一者的投影部分上所选取的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的该等光点的两投影点,该处理模块于该至少一第二影像的其中一者的投影部分上所获得的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的该等光点的两投影点,当该处理模块判定出该至少一第二影像中不存在含有该等与该投影点三者共线的参考点的第二影像时,该处理模块还控制该显示模块,以便在该显示面上显示另外的两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的另外的该等光点与该第一参考物件以分别产生该至少一第一影像的其中另一者与该至少一第二影像的其中另一者,该处理模块重新在该至少一第一影像的其中另一者的投影部分上所选取的另外的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的该等光点的两投影点,且在该至少一第二影像的其中另一者的投影部分上所获得的另外的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的该等光点的两投影点,对于该第二参考物件,该处理模块控制该显示模块,以便在该显示面上显示两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的该等光点与该第二参考物件以分别产生该至少一第三影像的其中一者与该至少一第四影像的其中一者,该处理模块于该至少一第三影像的其中一者的投影部分上所选取的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的该等光点的两投影点,该处理模块于该第至少一第四影像的其中一者的投影部分上所获得的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的该等光点的两投影点,当该处理模块判定出该至少一第四影像中不存在含有该等与该投影点三者共线的参考点的第四影像时,该处理模块还控制该显示模块,以便在该显示面上显示另外的两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的另外的该等光点与该第二参考物件以分别产生该至少一第三影像的其中另一者与该至少一第四影像的其中另一者,该处理模块重新在该至少一第三影像的其中另一者的投影部分上所选取的另外的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的该等光点的两投影点,且在该至少一第四影像的其中另一者的投影部分上所获得的另外的该等参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的该等光点的两投影点。
本发明的估算对极几何模型的系统,在该至少一第一影像中最后所选取的该等参考点的其中一者、及在该至少一第二影像中最后所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第一组对应点,且在该至少一第一影像中最后所选取的该等参考点的另一者、及在该至少一第二影像中最后所获得的该等参考点的另一对应者共同构成一第二组对应点,且在该至少一第三影像中最后所选取的该等参考点的其中一者、及在该至少一第四影像中最后所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第三组对应点,且在该至少一第三影像中最后所选取的该等参考点的另一者、及在该至少一第四影像中最后所获得的该等参考点的另一对应者共同作为一第四组对应点,该处理模块还根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点、该第一对极点,以及该第二对极点,获得一基础矩阵。
本发明的有益效果在于:通过该处理模块先根据该第一影像拍摄模块实际拍摄的第一影像与第三影像、及该第二影像拍摄模块实际拍摄的第二影像与第四影像获得具较高精准度的该第一对极点及该第二对极点,再根据该第一对极点、该第二对极点及至少三组对应点获得具较高精准度的该基础矩阵,此外,通过利用该校正面、及与该校正面不共面的第一参考物件和第二参考物件可获得较精确的该第一对极点、该第二对极点及该基础矩阵。
附图说明
本发明的其他的特征及功效,将于参照图式的实施方式中清楚地呈现,其中:
图1是一方块图,说明本发明估算对极几何模型的系统的第一实施例中的一第一影像拍摄模块、一第二影像拍摄模块及一处理模块;
图2是一示意图,说明该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄一表面及一第一参考物件,以产生一第一影像及一第二影像;
图3是一方块图,说明本发明估算对极几何模型的系统的第二实施例中的该第一影像拍摄模块、该第二影像拍摄模块、一显示模块及该处理模块;
图4是一示意图,说明该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄一显示面及该第一参考物件,以产生一第一影像及一第二影像;
图5是一示意图,说明该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄一显示面所显示的两个光点及该第一参考物件,以产生一第一影像及一第二影像;
图6是一流程图,说明本发明估算对极几何模型的方法的实施例;
图7是一示例性流程图,说明该处理模块如何选取位于该第一影像的参考点、及如何获得位于该第二影像的参考点;
图8是另一示例性流程图,说明该处理模块如何获得位于该第二影像的参考点;及
图9是另一示例性流程图,说明该处理模块如何选取位于该第一影像的参考点、及如何获得位于该第二影像的参考点。
具体实施方式
在本发明被详细描述前,应当注意在以下的说明内容中,类似的元件以相同的编号来表示。
参阅图1与图2,本发明估算对极几何模型的系统的一第一实施例包含一校正面1、一第一参考物件2a、一第二参考物件2b、一第一影像拍摄模块3、一第二影像拍摄模块4、及一电连接该第一影像拍摄模块3与该第二影像拍摄模块4的处理模块5。
在本第一实施例中,该校正面1含有一由四个特征点所构成的平行四边形图样ABCD。该校正面1可被实施为一由四个第一色块及五个颜色异于该等第一色块的第二色块交替排列组成的表面11(见图2),该等第一色块及该等第二色块的每一者的形状为平行四边形。
该第一参考物件2a及第二参考物件2b皆与该校正面1的设置不共平面地被设置,且分别位于不同的位置,在本第一实施例中,该第一参考物件2a及第二参考物件2b的每一者可被实施为一具有一近圆形端面的物品。
该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4彼此间隔地被设置,该第一影像拍摄模块3的第一影像拍摄中心为C1(见图2),且该第二影像拍摄模块4的第二影像拍摄中心为C2(见图2)。该第一影像拍摄模块3拍摄该校正面1与该第一参考物件2a的一第一影像201(见图2),并拍摄该校正面1与该第二参考物件2b的一第三影像(图未示),该第二影像拍摄模块4拍摄该校正面1与该第一参考物件2a的一异于该第一影像201的第二影像202(见图2),并拍摄该校正面1与该第二参考物件2b的一异于该第三影像的第四影像(图未示)。该第一影像201、该第二影像202、该第三影像及该第四影像的每一者皆含有一对应于该平行四边形图样ABCD的投影图样。
值得一提的是,在本第一实施例中,在该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4分别拍摄该第一影像201及该第二影像202时,图2所示的该第二参考物件2b会先移出该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4的拍摄视角,而在该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4分别拍摄该第三影像及该第四影像时,图2所示的该第一参考物件2a会先移出该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4的拍摄视角。然而,在本发明的其他实施例中,在该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4分别拍摄该第一影像201及该第二影像202时,也可不移出该第二参考物件2b,此时,该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4即无须分别拍摄该第三影像及该第四影像(也就是说,该第一影像201等同于该第三影像,且该第二影像202等同于该第四影像),而可直接使用该第一影像201及该第二影像202,先针对该第一影像201及该第二影像202中的第一参考物件2a的投影点进行运算处理,再针对该第一影像201及该第二影像202中的第二参考物件2b的投影点进行运算处理。
该处理模块5接收来自该第一影像拍摄模块3的该第一影像201与该第三影像、及来自该第二影像拍摄模块4的该第二影像202与该第四影像,并分别在该第一影像201的投影图样a1b1c1d1的一第一对角线及一第二对角线上,选取两个彼此不同且与一对应于该第一参考物件2a的投影点2a1三者共线的参考点u1、v1,且根据该第一影像201中的位于该第一对角线的参考点u1在该第一对角线的位置的一比例关系,自该第二影像202的投影图样a2b2c2d2的一第一对角线,获得一对应的参考点u2,并根据该第一影像201中的位于该第二对角线的参考点v1在该第二对角线的位置的一比例关系,自该第二影像202的投影图样a2b2c2d2的一第二对角线,获得另一对应的参考点v2,且判定该二影像中的该等参考点u2、v2与一对应于该第一参考物件2a的投影点2a2三者是否共线。在本实施例中,该处理模块5根据该第一影像201中的位于该第一对角线的参考点u1、该第一对角线的中点o1及两对角点a1、c1(见图2)、及下列交比(cross ratio)公式(1),获得位于该第二影像202中的第一对角线的参考点u2,其中,a2、c2分别为该第二影像202中的第一对角线的两对角点,o2为该第二影像202中的第一对角线的中点。该处理模块5根据该第一影像201中的位于该第二对角线的参考点v1、该第二对角线的中点o1及两对角点b1、d1(见图2)、及下列交比公式(2),获得位于该第二影像202中的第二对角线的参考点v2,其中,b2、d2分别为该第二影像202中的第二对角线的两对角点,o2为该第二影像202中的第二对角线的中点。
当该处理模块5判定出该第二影像202中的该等参考点u2、v2与该投影点2a2三者不共线时,该处理模块5重新分别在该第一影像201的投影图样a2b2c2d2的该第一对角线及该第二对角线上选取另外的两个彼此不同且与该投影点2a1三者共线的参考点(图未示),且根据该第一影像201中的位于该第一对角线的另外的参考点在该第一对角线的位置的一比例关系,自该第二影像202中的投影图样a2b2c2d2的该第一对角线,获得一对应的参考点(图未示),并根据该第一影像201中的位于该第二对角线的另外的参考点在该第二对角线的位置的一比例关系,自该第二影像202中的投影图样a2b2c2d2的该第二对角线,获得另一对应的参考点(图未示),直到判定出该第二影像202的参考点与该投影点2a2三者共线。
该处理模块5还在该第一影像201中,获得一通过在最后所选取的该等参考点及该投影点的第一对极线,且在该第二影像202中,获得一通过在最后所获得的该等参考点及该投影点的第二对极线。此外,该处理模块5分别在该第三影像的投影图样的一第一对角线及一第二对角线上,选取两个彼此不同且与一对应于该第二参考物件2b的投影点三者共线的参考点,且根据该第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的一比例关系,自该第四影像的投影图样的一第一对角线,获得一对应的参考点,并根据该第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的一比例关系,自该第四影像的投影图样的一第二对角线,获得另一对应的参考点,且判定该第四影像中的该等参考点与一对应于该第二参考物件2b的投影点三者是否共线,当该处理模块5判定出该第四影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,该处理模块5重新分别在该第三影像的投影图样的该第一对角线及该第二对角线上选取另外的两个彼此不同且与该投影点三者共线的参考点,且根据该第三影像中的位于该第一对角线的另外的参考点在该第一对角线的位置的一比例关系,自该第四影像中的投影图样的该第一对角线,获得一对应的参考点,并根据该第三影像中的位于该第二对角线的另外的参考点在该第二对角线的位置的一比例关系,自该第四影像的投影图样的该第二对角线,获得另一对应的参考点,直到判定出该第四影像的参考点与该投影点三者共线,并在该第三影像中,获得一通过在最后所选取的该等参考点及该投影点的第三对极线,且在该第四影像中,获得一通过在最后所获得的该等参考点及该投影点的第四对极线,并根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块3的一第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块4的一第二对极点。在该第一影像201中最后所选取的该等参考点的其中一者、及在该第二影像202中最后所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第一组对应点,且在该第一影像201中最后所选取的该等参考点的另一者、及在该第二影像202中最后所获得的该等参考点的另一对应者共同构成一第二组对应点,且在该第三影像中最后所选取的该等参考点的其中一者、及在该第四影像中最后所获得的该等参考点的一对应者共同构成一第三组对应点,且在该第三影像中最后所选取的该等参考点的另一者、及在该第四影像中最后所获得的该等参考点的另一对应者共同作为一第四组对应点,该处理模块5还根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点(x1,x1')、(x2,x'2)、(x3,x'3)、该第一对极点e1=(xe,ye,1)T、该第二对极点e2=(xe',ye',1)T及以下公式(1),获得一基础矩阵其中i=1~3。由于该第一对极点e1及该第二对极点e2是已知的,因此,该基础矩阵F的未知数仅剩b、c、d三个,所以仅须将至少三组对应点(x1,x1')、(x2,x'2)、(x3,x'3)代入公式(3)即可求解出未知数b、c、d。借此,可大幅简化该基础矩阵的计算复杂度。
xi'T Fxi=0 (3)
本第一实施例主要的优点为,相较于现有至少须使用七个位于同一平面的参考物件(也就是说,共7个点)才可求得一第一对极点、一第二对极点及一基础矩阵,本第一实施例仅需使用含有由四个特征点所构成的该平行四边形图样ABCD、该第一参考物件2a及该第二参考物件2b(也就是说,共6个点)即可获得该第一对极点、该第二对极点及该基础矩阵,且所获得的该第一对极点、该第二对极点及该基础矩阵又较现有所求得的该第一对极点、该第二对极点及该基础矩阵更为精确。
参阅图3与图4,本发明估算对极几何模型的系统的第二实施例大致上与该第一实施例相同,相同处不在赘言,其中不同处在于:该校正面1为一显示模块6所包含的一显示面11’(见图4)。此外,该处理模块5于选取位于该第一影像201’(见图4)及该第三影像(图未示)的参考点的方式相异于该第一实施例的选取方式,且该处理模块5于获得位于该第二影像202’(见图4)及该第四影像(图未示)的参考点的方式相异于该第一实施例的获得方式。起初,该显示面11’分别于多个不同位置显示多个光点,该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4分别拍摄该显示面11’所显示的每一光点所对应的两影像。对于该显示面11’所显示的每一光点,该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4所拍摄的该等影像分别含有对应该光点的两投影点,借此,建置出一相关于该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4的位置且相关于该第一影像201’的参考点与该第二影像202’的参考点的对应关系的查阅数据表。由于该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4于拍摄该第三影像及该第四影像时的位置并无改变,且皆会拍摄该校正面1,差别仅在于该第一影像201’及该第二影像202’相关于该第一参考物件2a,而该第三影像及该第四影像相关于该第二参考物件2b,所以相关于该第一影像201’的参考点与该第二影像202’的参考点的对应关系的查阅数据表也相关于该第三影像的参考点与该第四影像的参考点的对应关系。
在本第二实施例中,该处理模块5于该第一影像201’中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分111’,选取两个彼此不同且与对应于该第一参考物件2a的该投影点2a1’三者共线的参考点u1’、v1’,且根据该第一影像201’中的该等参考点u1’、v1’、及该查阅数据表,自该第二影像202’中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分112’,获得该第二影像202’中的该等参考点u2’、v2’。该第四影像中的该等参考点的获得方式相似于该第二影像202’中的该等参考点u2’、v2’的获得方式,所以不在于此赘述。
值得一提的是,实际操作上可于该显示面11’获得一第一直线及一第二直线,而仅在该第一直线及该第二直线上显示多个光点,以简化该查阅数据表的建置。而该处理模块5分别在第一影像201’中的两条分别对应于该第一直线及该第二直线的投影线选取彼此不同的两个参考点,并分别在第三影像中的两条分别对应于该第一直线及该第二直线的投影线选取彼此不同的两个参考点。
参阅图3与图5,本发明估算对极几何模型的系统的第三实施例大致上与该第一实施例相同,相同处不在赘言,其中不同处在于:该校正面1为该显示模块6所包含的该显示面11’。对于该第一参考物件2a,该处理模块5控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示两个光点U、V,并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的该等光点U、V与该第一参考物件2a以分别产生一第一影像201”与一第二影像202”。该处理模块5控制该显示模块6所显示的该等光点U、V投影至该第一影像201”的两投影点u1”、v1”与该第一参考物件2a投影至该第一影像201”的该投影点2a1”三者会共线。该处理模块5接收来自该第一影像拍摄模块3的该第一影像201”,并于该第一影像201”中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分111’,选取对应于该显示面11’所显示的该等光点U、V的该等投影点u1”、v1”,以分别作为该等参考点。该处理模块5接收来自该第二影像拍摄模块4的该第二影像202”,并于该第二影像202”中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分112’,获得对应于该显示面11’所显示的该等光点U、V的两投影点u2”、v2”,以分别作为该等参考点。当该处理模块5判定出该第二影像202”中的该等参考点与该投影点2a2”三者不共线时,该处理模块5还控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示另外的两个光点(图未示),并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的另外的该等光点与该第一参考物件2a以分别产生另一第一影像(图未示)与另一第二影像(图未示)。该处理模块5控制该显示模块6所显示的另外的该等光点投影至该另一第一影像的两投影点与该第一参考物件2a投影至该另一第一影像的一投影点三者会共线。该处理模块5重新在该另一第一影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,选取对应于该显示面11’所显示的另外的该等光点的该等投影点,以分别作为另外的该等参考点,且在该另一第二影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,获得对应于该显示面11’所显示的另外的该等光点的两投影点,以分别作为另外的该等参考点。对于该第二参考物件2b,该处理模块5控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示两个光点,并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的该等光点与该第二参考物件2b以分别产生一第三影像(图未示)与一第四影像(图未示)。该处理模块5控制该显示模块6所显示的该等光点投影至该第三影像的两投影点与该第二参考物件2b投影至该第三影像的该投影点三者会共线。该处理模块5接收来自该第一影像拍摄模块3的该第三影像,并于该第三影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,选取对应于该显示面11’所显示的该等光点的该等投影点,以分别作为该等参考点。该处理模块5接收来自该第二影像拍摄模块4的该第四影像,并于该第四影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,获得对应于该显示面11’所显示的该等光点的两投影点,以分别作为该等参考点。当该处理模块5判定出该第四影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,该处理模块5还控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示另外的两个光点,并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的另外的该等光点与该第二参考物件2b以分别产生另一第三影像与另一第四影像。该处理模块5控制该显示模块6所显示的另外的该等光点投影至该另一第三影像的两投影点与该第二参考物件2b投影至该另一第三影像的一投影点三者会共线。该处理模块5重新在该另一第三影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,选取对应于该显示面11’所显示的另外的该等光点的两投影点,以分别作为另外的该等参考点,且在该另一第四影像中所含有的一对应于该显示面11’的投影部分,获得对应于该显示面11’所显示的另外的该等光点的两投影点,以分别作为另外的该等参考点。
本第三实施例主要的优点为,相较于现有仅能使用固定的七个位于同一平面的参考物件(也就是说,七个位于同一校正面的点),先求得基础矩阵后,才能根据所求得的基础矩阵获得该第一对极点及该第二对极点,而无法直接获得该第一对极点及该第二对极点。由于本发明的显示面11’所显示的光点是可动态变动的,该处理模块5在判定出该第二影像202”中的该等参考点与该投影点三者不共线时,可随即地动态调整显示于显示面11’上的光点的位置,直到判定出该第二影像拍摄模块4所拍摄的第二影像中的该等参考点与该投影点三者共线。借此,该处理模块5可直接地获得该第一对极点及该第二对极点,无需先求得基础矩阵后,再根据所求得的基础矩阵获得该第一对极点及该第二对极点。此外,现有求得基础矩阵的作法除了量测误差的外,还存在计算误差,然而,本发明利用动态调整显示于显示面11’上的光点的位置,以获得该第一对极线、该第二对极线、该第三对极线及该第四对极线,并获得该第一对极点及该第二对极点,进而获得该基础矩阵的作法仅存在获得参考点与投影点时的量测误差,不存在计算误差,因而不会有误差累积的情况。
参阅图1、图3与图6,本发明估算对极几何模型的方法的实施例可由上述估算对极几何模型的系统来实施,并包含以下步骤。
在步骤71中,该处理模块5于相关于该校正面、及所在位置与该校正面不共面的该第一参考物件的该第一影像,在该第一影像中所含有的对应于该校正面的该投影部分上,选取该等彼此不同且与对应于该第一参考物件的该投影点三者共线的参考点。
在步骤72中,该处理模块5于相关于该校正面及该第一参考物件,且异于该第一影像的该第二影像,根据该第一影像的该等参考点,自该第二影像中所含有的对应于该校正面的该投影部分中,获得彼此不同的该等参考点,并判定该第二影像中的该等参考点与对应于该第一参考物件的该投影点三者是否共线。当该处理模块5判定出步骤72中的该第二影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,流程回到步骤71;否则,继续执行步骤73。
在步骤73中,该处理模块5在该第一影像中,获得通过在执行最后一次步骤71中所获得的该等参考点及该投影点的该第一对极线,并在该第二影像中,获得通过在执行最后一次步骤72中所获得的该等参考点及该投影点的该第二对极线。在执行最后一次步骤71中所选取的该等参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤72中所获得的该等参考点的该对应者共同构成该第一组对应点,且在执行最后一次步骤71中所选取的该等参考点的该另一者、及在执行最后一次步骤72中所获得的该等参考点的该另一对应者共同构成该第二组对应点。
在步骤74中,该处理模块5于相关于该校正面、及所在位置异于该第一参考物件且与该校正面不共面的该第二参考物件的该第三影像,在该第三影像中所含有的对应于该校正面的该投影部分上,选取该等彼此不同且与对应于该第二参考物件的该投影点三者共线的参考点。
在步骤75中,该处理模块5于相关于该校正面及该第二参考物件的该第四影像中,根据该第三影像中的该等参考点,自该第四影像中所含有的对应于该校正面的该投影部分中,获得彼此不同的该等参考点,并判定该第四影像中的该等参考点与对应于该第二参考物件的该投影点三者是否共线。当该处理模块5判定出步骤75中的该第四影像中的该等参考点与该投影点三者不共线时,流程回到步骤74;否则,继续执行步骤76。
在步骤76中,该处理模块5在该第三影像中,获得通过在执行最后一次步骤74中所获得的该等参考点及该投影点的该第三对极线,并在该第四影像中,获得通过在执行最后一次步骤75中所获得的该等参考点、及该投影点的该第四对极线。在执行最后一次步骤74中所选取的该等参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤75中所获得的该等参考点的该对应者共同构成该第三组对应点,在执行最后一次步骤74中所选取的该等参考点的该另一者、及在执行最后一次步骤75中所获得的该等参考点的该另一对应者共同构成该第四组对应点。
在步骤77中,该处理模块5根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块的该第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块的该第二对极点。
在步骤78中,该处理模块5根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点、步骤77所获得的该第一对极点与该第二对极点,获得该基础矩阵。
参阅图2与图7,图7是一示例性流程图,其示例了本发明估算对极几何模型的方法的实施例如何选取位于该第一影像201的参考点u1、v1、及如何获得位于该第二影像202的参考点u2、v2。在此示例中,该校正面1含有由四个特征点所构成的该平行四边形图样ABCD,且该第一影像201、该第二影像202的每一者皆含有对应于该平行四边形图样ABCD的该投影图样a1b1c1d1/a2b2c2d2。
在步骤711中,该处理模块5分别在该第一影像201的投影图样a1b1c1d1的该第一对角线及该第二对角线上,选取该等与对应于该第一参考物件2a的该投影点2a1三者共线的参考点u1、v1。
在步骤721中,该处理模块5根据该第一影像201中的位于该第一对角线的参考点u1在该第一对角线的位置的该比例关系,自该第二影像的投影图样a2b2c2d2的该第一对角线,获得对应的该参考点u2,并根据该第一影像201中的位于该第二对角线的参考点v1在该第二对角线的位置的该比例关系,自该第二影像202的投影图样的a2b2c2d2该第二对角线,获得对应的该另一参考点v2。
该处理模块5于选取位于该第三影像(图未示)的参考点的方式相似于该第一影像的参考点的选取方式,也就是说,该处理模块5分别在该第三影像的对应于该平行四边形图样ABCD的该投影图样的该第一对角线及该第二对角线上,选取该等与对应于该第二参考物件2b的该投影点三者共线的参考点。此外,该处理模块5于获得位于该第四影像的参考点的方式相似于该第二影像的参考点的选取方式,也就是说,该处理模块5根据该第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的该比例关系,自该第四影像的投影图样的该第一对角线,获得对应的该参考点,并根据该第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的该比例关系,自该第四影像的投影图样的该第二对角线,获得对应的该另一参考点。
参阅图4与图8,图8是另一示例性流程图,其示例了本发明估算对极几何模型的方法的实施例如何获得位于该第二影像202’的参考点u2’、v2’。在此示例中,该校正面1为该显示模块6所包含的该显示面11’。
在步骤721’中,该处理模块5根据该第一影像201’中的该等参考点u1’、v1’、及相关于该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4的位置且相关于该第一影像201’的参考点与该第二影像202’的参考点的对应关系的查阅数据表,获得该第二影像202’中的该等参考点u2’、v2’。
该处理模块5于获得位于该第四影像(图未示)的参考点的方式相似于该第二影像202’的参考点u2’、v2’的选取方式,也就是说,该处理模块5根据该第三影像(图未示)中的该等参考点、及该查阅数据表,获得该第四影像中的该等参考点。
参阅图5与图9,图9是另一示例性流程图,其示例了本发明估算对极几何模型的方法的实施例如何选取位于该第一影像201”的参考点、及如何获得位于该第二影像202”的参考点。在此示例中,该校正面1为该显示模块6所包含的该显示面11’。
在步骤711”中,该处理模块5控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示该等光点U、V,并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的该等光点U、V与该第一参考物件2a,以分别产生该第一影像201”及该第二影像202”。该处理模块5控制该显示模块6所显示的该等光点U、V投影至该第一影像的该等投影点u1”、v1”与该第一参考物件2a投影至该第一影像的该投影点2a2”三者会共线。
在步骤712”中,该处理模块5接收来自该第一影像拍摄模块3的该第一影像201”,并于该第一影像201”中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分111’,选取对应于该显示面11’所显示的该等光点U、V的该等投影点u1”、v1”,以分别作为该等参考点。
在步骤721”中,该处理模块5接收来自该第二影像拍摄模块4的该第二影像202”,并于该第二影像202”中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分112’,获得对应于该显示面11’所显示的该等光点U、V的该等投影点u2”、v2”,以分别作为该等参考点。
该处理模块5于选取位于该第三影像(图未示)的参考点的方式相似于该第一影像201”的参考点的选取方式,也就是说,该处理模块5控制该显示模块6,以便在该显示面11’上显示该等光点(图未示),并控制该第一影像拍摄模块3及该第二影像拍摄模块4拍摄显示于该显示面11’上的该等光点与该第二参考物件2b,以分别产生该第三影像及该第四影像。该处理模块5控制该显示模块6所显示的该等光点投影至该第三影像的该等投影点与该第二参考物件2b投影至该第三影像的该投影点三者会共线。该处理模块5接收来自该第一影像拍摄模块3的该第三影像,并于该第三影像中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分,选取对应于该显示面11’所显示的该等光点的该等投影点,以分别作为该等参考点。此外,该处理模块5于获得位于该第四影像的参考点的方式相似于该第二影像的参考点的选取方式,也就是说,该处理模块5接收来自该第二影像拍摄模块4的该第四影像,并于该第四影像中所含有的对应于该显示面11’的该投影部分,获得对应于该显示面11’所显示的该等光点的该等投影点,以分别作为该等参考点。
综上所述,本发明估算对极几何模型的方法及其系统,通过该处理模块5根据该第一影像拍摄模块3实际拍摄的第一影像与第三影像、及该第二影像拍摄模块4实际拍摄的第二影像与第四影像,获得该等位于该第二影像中与该第一参考物件2a的投影点三者共线,且对应于该第一影像的该等参考点的参考点,并获得该等位于该第四影像中与该第二参考物件2b的投影点三者共线,且对应于该第三影像的该等参考点的参考点,随后,该处理模块5根据该第一影像、该第二影像、该第三影像及该第四影像的该等参考点,获得该第一对极点及该第二对极点,相较于现有利用基础矩阵所求得的对极点具较高的精准度。此外,通过利用该校正面1、及与该校正面1不共面的第一参考物件2a和第二参考物件2b可获得较精确的该第一对极点、该第二对极点及该基础矩阵。再者,由于该处理模块5是先获得该第一对极点、该第二对极点,再根据该第一对极点、该第二对极点及至少三组对应点获得该基础矩阵,借此可简化该基础矩阵的计算复杂度,所以确实能达成本发明的目的。
Claims (10)
1.一种估算对极几何模型的方法,通过处理模块来实施,其特征在于,包含以下步骤:
A:于相关于校正面、及所在位置与该校正面不共面的第一参考物件的第一影像,在该第一影像中所含有的对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与对应于该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,该第一影像由第一影像拍摄模块拍摄该校正面与该第一参考物件而产生;
B:于相关于该校正面及该第一参考物件,且异于该第一影像的第二影像,至少根据该第一影像的所述参考点,自该第二影像中所含有的对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该第二影像中的所述参考点与对应于该第一参考物件的该投影点三者是否共线,该第二影像由第二影像拍摄模块拍摄该校正面与该第一参考物件而产生;
C:当判定出步骤B中的该第二影像中的所述参考点与该投影点三者不共线时,重复执行步骤A及B直到判定出步骤B中的该第二影像中的所述参考点与该投影点三者共线;
D:在该第一影像中,获得通过在执行最后一次步骤A中所获得的所述参考点及该投影点的第一对极线,并在该第二影像中,获得通过在执行最后一次步骤B中所获得的所述参考点及该投影点的第二对极线;
E:于相关于该校正面、及所在位置异于该第一参考物件且与该校正面不共面的第二参考物件的第三影像,在该第三影像中所含有的对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与对应于该第二参考物件的投影点三者共线的参考点,该第三影像由该第一影像拍摄模块拍摄该校正面与该第二参考物件而产生;
F:于相关于该校正面及该第二参考物件的第四影像中,至少根据该第三影像中的所述参考点,自该第四影像中所含有的对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该第四影像中的所述参考点与对应于该第二参考物件的该投影点三者是否共线,该第四影像由该第二影像拍摄模块拍摄该校正面与该第二参考物件而产生;
G:当判定出步骤F中的该第四影像中的所述参考点与该投影点三者不共线时,重复执行步骤E及F直到判定出步骤F中的该第四影像中的所述参考点与该投影点三者共线;
H:在该第三影像中,获得通过在执行最后一次步骤E中所获得的所述参考点及该投影点的第三对极线,并在该第四影像中,获得通过在执行最后一次步骤F中所获得的所述参考点、及该投影点的第四对极线;及
I:根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块的第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块的第二对极点。
2.根据权利要求1所述的估算对极几何模型的方法,其特征在于:
在步骤A中,该校正面含有由四个特征点所构成的平行四边形图样,该第一影像含有对应于该平行四边形图样的投影图样,该第一影像中的所述参考点分别位于该投影图样的第一对角线及第二对角线上;
在步骤B中,该第二影像含有对应于该平行四边形图样的投影图样,该处理模块根据该第一影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该第二影像的投影图样的第一对角线,获得所述参考点的对应者,并根据该第一影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该第二影像的投影图样的异于该第一对角线的第二对角线,获得所述参考点的另一对应者;
在步骤E中,该第三影像含有对应于该平行四边形图样的投影图样,该第三影像中的所述参考点分别位于该投影图样的第一对角线及第二对角线上;及
在步骤F中,该第四影像含有对应于该平行四边形图样的投影图样,该处理模块根据该第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该第四影像的投影图样的第一对角线,获得所述参考点的对应者,并根据该第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该第四影像的投影图样的异于该第一对角线的第二对角线,获得所述参考点的另一对应者。
3.根据权利要求1所述的估算对极几何模型的方法,其特征在于:
在步骤B中,不仅根据该第一影像中的所述参考点,还根据相关于该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块的位置且相关于该第一影像的参考点与该第二影像的参考点的对应关系的查阅数据表,获得该第二影像中的所述参考点;及
在步骤F中,不仅根据该第三影像中的所述参考点,还根据该查阅数据表,获得该第四影像中的所述参考点。
4.根据权利要求1所述的估算对极几何模型的方法,其特征在于:
在步骤A中,该校正面为显示模块所包含的显示面,该处理模块于该第一影像所选取的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的两光点的两投影点;
在步骤B中,该处理模块于该第二影像所获得的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的所述光点的两投影点;
在步骤E中,该处理模块于该第三影像所选取的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的两光点的两投影点;及
在步骤F中,该处理模块于该第四影像所获得的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的所述光点的两投影点。
5.根据权利要求1所述的估算对极几何模型的方法,其特征在于:在步骤D中,在执行最后一次步骤A中所选取的所述参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤B中所获得的所述参考点的对应者共同构成第一组对应点,且在执行最后一次步骤A中所选取的所述参考点的另一者、及在执行最后一次步骤B中所获得的所述参考点的另一对应者共同构成第二组对应点,且在步骤H中,在执行最后一次步骤E中所选取的所述参考点的其中一者、及在执行最后一次步骤F中所获得的所述参考点的对应者共同构成第三组对应点,在执行最后一次步骤E中所选取的所述参考点的另一者、及在执行最后一次步骤F中所获得的所述参考点的另一对应者共同构成第四组对应点,该估算对极几何模型的方法还包含步骤J,根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点,以及步骤I所获得的该第一对极点与该第二对极点,获得基础矩阵。
6.一种估算对极几何模型的系统,其特征在于,包含:
校正面;
第一参考物件,与该校正面的设置不共平面地被设置;
第二参考物件,与该校正面的设置不共平面地被设置,且设置位置异于该第一参考物件;
第一影像拍摄模块,拍摄该校正面与该第一参考物件的至少一第一影像,并拍摄该校正面与该第二参考物件的至少一第三影像;
第二影像拍摄模块,所在位置与该第一影像拍摄模块的位置相异,并拍摄该校正面与该第一参考物件的至少一异于该至少一第一影像的第二影像,并拍摄该校正面与该第二参考物件的至少一异于该至少一第三影像的第四影像;及
处理模块,电连接该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块,以便接收来自该第一影像拍摄模块的该至少一第一影像与该至少一第三影像、及来自该第二影像拍摄模块的该至少一第二影像与该至少一第四影像,并在该至少一第一影像中所含有的对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与对应于该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第一影像的所述参考点,自该至少一第二影像中所含有的对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该至少一第二影像中是否存在含有所述与对应于该第一参考物件的投影点三者共线的参考点的第二影像,当该处理模块判定出该至少一第二影像中不存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第二影像时,该处理模块重新在该至少一第一影像中所含有的投影部分上选取另外的两个彼此不同且与该第一参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第一影像的另外的所述参考点,自该至少一第二影像中所含有的投影部分中获得另外的两个参考点,直到判定出该至少一第二影像中存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第二影像,并在该至少一第一影像中,获得通过在最后所选取的所述参考点及该投影点的第一对极线,且在该至少一第二影像中,获得通过在最后所获得的所述参考点及该投影点的第二对极线,并在该至少一第三影像中所含有的对应于该校正面的投影部分上,选取两个彼此不同且与对应于该第二参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第三影像的所述参考点,自该至少一第四影像中所含有的对应于该校正面的投影部分中,获得彼此不同的两个参考点,并判定该至少一第四影像中是否存在含有所述与对应于该第二参考物件的投影点三者共线的参考点的第四影像,当该处理模块判定出该至少一第四影像中不存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第四影像时,该处理模块重新在该至少一第三影像中所含有的投影部分上选取另外的两个彼此不同且与该第二参考物件的投影点三者共线的参考点,且至少根据该至少一第三影像的另外的所述参考点,自该至少一第四影像中所含有的投影部分中获得另外的两个参考点,直到判定出该至少一第四影像中存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第四影像,并在该至少一第三影像中,获得通过在最后所选取的所述参考点及该投影点的第三对极线,且在该至少一第四影像中,获得通过在最后所获得的所述参考点及该投影点的第四对极线,并根据该第一对极线及该第三对极线,获得相关于该第一影像拍摄模块的第一对极点,且根据该第二对极线及该第四对极线,获得相关于该第二影像拍摄模块的第二对极点。
7.根据权利要求6所述的估算对极几何模型的系统,其特征在于:该校正面含有由四个特征点所构成的平行四边形图样,该至少一第一影像、该至少一第二影像、该至少一第三影像及该至少一第四影像的每一者皆含有对应于该平行四边形图样的投影图样,该至少一第一影像中的所述参考点分别位于该至少一第一影像的投影图样的第一对角线及第二对角线上,该处理模块根据该至少一第一影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该至少一第二影像的投影图样的第一对角线,获得所述参考点的一对应者,并根据该至少一第一影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该至少一第二影像的投影图样的异于该第一对角线的第二对角线,获得所述参考点的另一对应者,该至少一第三影像中的所述参考点分别位于该至少一第三影像的投影图样的第一对角线及第二对角线上,该处理模块根据该至少一第三影像中的位于该第一对角线的参考点在该第一对角线的位置的比例关系,自该至少一第四影像的投影图样的第一对角线,获得所述参考点的一对应者,并根据该至少一第三影像中的位于该第二对角线的参考点在该第二对角线的位置的比例关系,自该至少一第四影像的投影图样的异于该第一对角线的第二对角线,获得所述参考点的另一对应者。
8.根据权利要求6所述的估算对极几何模型的系统,其特征在于:该处理模块不仅根据该至少一第一影像中的所述参考点,还根据相关于该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块的位置且相关于该至少一第一影像的参考点与该至少一第二影像的参考点的对应关系的查阅数据表,获得该至少一第二影像中的所述参考点,且该处理模块不仅根据该至少一第三影像中的所述参考点,还根据该查阅数据表,获得该至少一第四影像中的所述参考点。
9.根据权利要求6所述的估算对极几何模型的系统,其特征在于:该校正面为电连接该处理模块的显示模块所包含的显示面,对于该第一参考物件,该处理模块控制该显示模块,以便在该显示面上显示两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的所述光点与该第一参考物件以分别产生该至少一第一影像的其中一者与该至少一第二影像的其中一者,该处理模块于该至少一第一影像的其中一者的投影部分上所选取的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的所述光点的两投影点,该处理模块于该至少一第二影像的其中一者的投影部分上所获得的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的所述光点的两投影点,当该处理模块判定出该至少一第二影像中不存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第二影像时,该处理模块还控制该显示模块,以便在该显示面上显示另外的两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的另外的所述光点与该第一参考物件以分别产生该至少一第一影像的其中另一者与该至少一第二影像的其中另一者,该处理模块重新在该至少一第一影像的其中另一者的投影部分上所选取的另外的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的所述光点的两投影点,且在该至少一第二影像的其中另一者的投影部分上所获得的另外的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的所述光点的两投影点,对于该第二参考物件,该处理模块控制该显示模块,以便在该显示面上显示两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的所述光点与该第二参考物件以分别产生该至少一第三影像的其中一者与该至少一第四影像的其中一者,该处理模块于该至少一第三影像的其中一者的投影部分上所选取的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的所述光点的两投影点,该处理模块于该至少一第四影像的其中一者的投影部分上所获得的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的所述光点的两投影点,当该处理模块判定出该至少一第四影像中不存在含有所述与该投影点三者共线的参考点的第四影像时,该处理模块还控制该显示模块,以便在该显示面上显示另外的两个光点,并控制该第一影像拍摄模块及该第二影像拍摄模块拍摄显示于该显示面上的另外的所述光点与该第二参考物件以分别产生该至少一第三影像的其中另一者与该至少一第四影像的其中另一者,该处理模块重新在该至少一第三影像的其中另一者的投影部分上所选取的另外的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的所述光点的两投影点,且在该至少一第四影像的其中另一者的投影部分上所获得的另外的所述参考点分别为对应于该显示面所显示的另外的所述光点的两投影点。
10.根据权利要求6所述的估算对极几何模型的系统,其特征在于:在该至少一第一影像中最后所选取的所述参考点的其中一者、及在该至少一第二影像中最后所获得的所述参考点的一对应者共同构成第一组对应点,且在该至少一第一影像中最后所选取的所述参考点的另一者、及在该至少一第二影像中最后所获得的所述参考点的另一对应者共同构成第二组对应点,且在该至少一第三影像中最后所选取的所述参考点的其中一者、及在该至少一第四影像中最后所获得的所述参考点的一对应者共同构成第三组对应点,且在该至少一第三影像中最后所选取的所述参考点的另一者、及在该至少一第四影像中最后所获得的所述参考点的另一对应者共同作为第四组对应点,该处理模块还根据该第一组对应点、该第二组对应点、该第三组对应点及该第四组对应点的至少三组对应点、该第一对极点,以及该第二对极点,获得基础矩阵。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW105127994 | 2016-08-31 | ||
TW105127994A TWI604417B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 估算對極幾何模型的方法及其系統 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107784670A CN107784670A (zh) | 2018-03-09 |
CN107784670B true CN107784670B (zh) | 2020-03-10 |
Family
ID=61023057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611026950.7A Active CN107784670B (zh) | 2016-08-31 | 2016-11-16 | 估算对极几何模型的方法及其系统 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10388031B2 (zh) |
CN (1) | CN107784670B (zh) |
TW (1) | TWI604417B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101236653A (zh) * | 2008-03-03 | 2008-08-06 | 华为技术有限公司 | 图像校正方法及系统 |
CN101627280A (zh) * | 2006-11-21 | 2010-01-13 | 曼蒂斯影像有限公司 | 三维几何建模和三维视频内容创建 |
CN102999894A (zh) * | 2011-09-16 | 2013-03-27 | 云南大学 | 利用两个相交圆线性求解摄像机内参数 |
CN105867428A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 基于多运动模态多视点几何的多机器人系统队形变换方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU7989991A (en) * | 1990-05-29 | 1991-12-31 | Axiom Innovation Limited | Machine vision stereo matching |
US6614429B1 (en) * | 1999-05-05 | 2003-09-02 | Microsoft Corporation | System and method for determining structure and motion from two-dimensional images for multi-resolution object modeling |
US7106898B2 (en) * | 1999-12-06 | 2006-09-12 | California Institute Of Technology | 3D scanning using shadows |
US6771810B1 (en) | 2000-06-16 | 2004-08-03 | Microsoft Corporation | System and method for estimating the epipolar geometry between images |
US6993179B1 (en) * | 2000-08-07 | 2006-01-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Strapdown system for three-dimensional reconstruction |
KR100376962B1 (ko) * | 2000-08-21 | 2003-03-26 | 한국과학기술원 | 선형 푸시브룸센서에서 촬영한 스테레오 영상의 에피폴라특성곡선 추출방법 |
US6811264B2 (en) * | 2003-03-21 | 2004-11-02 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Geometrically aware projector |
US6834965B2 (en) * | 2003-03-21 | 2004-12-28 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Self-configurable ad-hoc projector cluster |
JP4480083B2 (ja) | 2005-02-23 | 2010-06-16 | アイシン精機株式会社 | 物体認識装置 |
US7421113B2 (en) * | 2005-03-30 | 2008-09-02 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | System and method for localizing imaging devices |
US20090010507A1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Zheng Jason Geng | System and method for generating a 3d model of anatomical structure using a plurality of 2d images |
US9879976B2 (en) * | 2010-01-20 | 2018-01-30 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine that uses a 2D camera to determine 3D coordinates of smoothly continuous edge features |
JP5901447B2 (ja) * | 2012-06-27 | 2016-04-13 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置及びそれを備えた撮像装置、画像処理方法、並びに画像処理プログラム |
US9503703B1 (en) * | 2012-10-05 | 2016-11-22 | Amazon Technologies, Inc. | Approaches for rectifying stereo cameras |
CN104660900B (zh) * | 2013-10-30 | 2018-03-02 | 株式会社摩如富 | 图像处理装置及图像处理方法 |
TWI566203B (zh) * | 2013-12-16 | 2017-01-11 | 財團法人工業技術研究院 | 深度精鍊與資料聚集的方法與系統 |
US9964402B2 (en) * | 2015-04-24 | 2018-05-08 | Faro Technologies, Inc. | Two-camera triangulation scanner with detachable coupling mechanism |
US10455216B2 (en) * | 2015-08-19 | 2019-10-22 | Faro Technologies, Inc. | Three-dimensional imager |
-
2016
- 2016-08-31 TW TW105127994A patent/TWI604417B/zh active
- 2016-11-16 CN CN201611026950.7A patent/CN107784670B/zh active Active
-
2017
- 2017-05-18 US US15/598,792 patent/US10388031B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101627280A (zh) * | 2006-11-21 | 2010-01-13 | 曼蒂斯影像有限公司 | 三维几何建模和三维视频内容创建 |
CN101236653A (zh) * | 2008-03-03 | 2008-08-06 | 华为技术有限公司 | 图像校正方法及系统 |
CN102999894A (zh) * | 2011-09-16 | 2013-03-27 | 云南大学 | 利用两个相交圆线性求解摄像机内参数 |
CN105867428A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 基于多运动模态多视点几何的多机器人系统队形变换方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Epipolar line estimation and rectification for stereo image pairs;D.V.Papadimitriou et al.;《IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PEOCESSING》;19960430;第5卷(第4期);第672-676页 * |
一种基于Hough变换的对极几何稳健估计算法;山海涛 等;《测绘科学技术学报》;20080630;第25卷(第3期);第202-205页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180061082A1 (en) | 2018-03-01 |
CN107784670A (zh) | 2018-03-09 |
TWI604417B (zh) | 2017-11-01 |
TW201812702A (zh) | 2018-04-01 |
US10388031B2 (en) | 2019-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021103347A1 (zh) | 投影仪的梯形校正方法、装置、系统及可读存储介质 | |
US8743214B2 (en) | Display screen for camera calibration | |
US8872897B2 (en) | Camera calibration using an easily produced 3D calibration pattern | |
JP5961945B2 (ja) | 画像処理装置、その画像処理装置を有するプロジェクタ及びプロジェクタシステム、並びに、画像処理方法、そのプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体 | |
CN107270810B (zh) | 多方位投影的投影仪标定方法及装置 | |
CN106504290B (zh) | 一种高精度的摄像机动态标定方法 | |
CN107680139B (zh) | 一种远心双目立体视觉测量系统的通用性标定方法 | |
JP6503906B2 (ja) | 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム | |
CN108230397A (zh) | 多目摄像机标定与校正方法和装置、设备、程序和介质 | |
CN110099267A (zh) | 梯形校正系统、方法以及投影仪 | |
US10692262B2 (en) | Apparatus and method for processing information of multiple cameras | |
US7269281B2 (en) | Method for measuring object based on image and photographing apparatus | |
US11403745B2 (en) | Method, apparatus and measurement device for measuring distortion parameters of a display device, and computer-readable medium | |
CN109544643A (zh) | 一种摄像机图像校正方法及装置 | |
JP7378219B2 (ja) | 撮像装置、画像処理装置、制御方法、及びプログラム | |
CN114299156A (zh) | 无重叠区域下多相机的标定与坐标统一方法 | |
JP3237414B2 (ja) | ステレオカメラ校正装置 | |
WO2021134219A1 (zh) | 参数标定方法及装置 | |
CN114998773A (zh) | 适用于无人机系统航拍图像的特征误匹配剔除方法及系统 | |
JP4006657B2 (ja) | 画像処理装置および画像処理方法 | |
US20080170799A1 (en) | Method for calibrating a response curve of a camera | |
JP7179439B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム | |
CN107784670B (zh) | 估算对极几何模型的方法及其系统 | |
CN111292380B (zh) | 图像处理方法及装置 | |
CN115239816A (zh) | 一种相机标定方法、系统、电子设备及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |