CN111179180A - 影像的修正方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种影像的修正方法及其装置，包括一影像装置取得一第一图案影像，藉由一控制器该第一图案影像与一相对应的原始图案间的一比率关系表，该影像装置取得一第二图案影像，该控制器依据该比率关系表修正该第二图案影像的每个像素内容，以建立该第二图案影像的一修正影像。

Description

影像的修正方法及其装置

【技术领域】

本发明涉及一种影像的修正方法及其装置，特别是涉及一种失真影像的修正方法及其装置。

【背景技术】

在习知技术中，相机使用广角透镜或是鱼眼透镜撷取具有宽广视角的影像，将会造成影像边缘的弯曲以及不自然的影像外观表现。广角影像或是鱼眼影像通常用于后视镜的影像显示、网络摄影机(IP camera)、监视系统、物联网摄影机以及机器视觉等产品。在这类电子装置的影像系统中，失真的影像导致不易于识别影像内容以及看起来令使用者的眼睛不舒服。由于影像分析的应用系适用于无失真的影像的环境，因此在进行影像分析方法之前必须先修正该失真的影像，降低其影像的失真程度，以利于后续的应用。习知技术中有广角透镜或是鱼眼透镜的相机，需要复杂的硬件或是软件，导致成本较高。有鉴于此，目前仍需要发展一种新式的影像修正方法及其装置，以解决上述问题。

【发明内容】

本发明之一目的在于提供一种影像的修正方法及其装置，藉由控制器以简单且有效地修正失真的影像，并且节省成本。

为达成上述目的，本发明实施例中影像的修正方法包括：以一影像装置对一参考目标撷取出一第一影像，其中该参考目标具有复数个参考点与一校正基准点，该影像装置包括一透镜及一传感器，该传感器具有复数个像素，该参考目标经由该透镜投射影像至该传感器上；以一控制器识别出该第一影像内该参考目标上的该些参考点与该校正基准点，计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例；依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表；以及以该影像装置对一目标撷取一第二影像，依一影像像素序列读取该传感器上一对应位置之该第二影像之像素数据，以形成一校正影像数据，其中，该对应位置系利用该位置比率关系表计算获得。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该参考目标包括一组正交尺标。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该参考目标包括一尺标，该尺标具一水平夹角，该水平夹角介于20°至70°之间。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该影像装置包括一光轴中心，当以该影像装置对该参考目标撷取出该第一影像时，该光轴中心与该校正基准点重合。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该参考目标包括一第一图案以及与该第一图案互相交错的一第二图案。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该参考目标为一棋盘图。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该第一图案为直式尺标，并且该第二图案为横式尺标。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中该直式尺标与该横式尺目标交错方式为正交。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中当该控制器计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例时，更包括：以该控制器分别计算该第一影像与该参考目标之间沿着一水平方向与一垂直方向之该扩张/压缩比例。

在一实施例之所述撷取影像的修正方法，其中当该控制器依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表，更包括：该控制器依据该水平方向与该垂直方向之该扩张/压缩比例，分别建立该第一影像与该参考目标之间一水平方向位置比率关系表与一垂直方向位置比率关系表。

本发明实施例中影像修正装置，包括：一影像装置，该影像装置包括一透镜及一传感器，该传感器具有复数个像素，该影像装置具有一光轴中心；以及一控制器，包括一运算单元及一内存单元；其中，当该影像装置在一校准模式(calibration)时，该影像装置用以撷取一参考目标以形成一第一影像，该参考目标具有复数个参考点与一校正基准点，每一该些参考点与该校正基准点之间具有一预定距离，该控制器用以计算该第一影像与该参考目标之间的一扩张/压缩比例，依据该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标之间的一位置比率关系表；其中，当该影像装置在一校正模式(correction)时，该影像装置用以对一目标撷取一第二影像，该控制器以一影像像素序列取得该第二影像的每个像素位置的影像内容，并且依据该位置比率关系表计算每个像素的该影像内容的该扩张/压缩比例，以建立该第二影像的修正影像。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该扩张/压缩比例的计算，系先计算该第一影像之该些参考点与该校正基准点之一校正距离，依该校正距离与该预定距离计算获得。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该参考目标包括一组正交尺标。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该参考目标包括一尺标，该尺标具一水平夹角，该水平夹角介于20°至70°之间。

在一实施例之所述影像修正装置，其中当以该影像装置对该参考目标撷取出该第一影像时，该光轴中心与该校正基准点重合。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该参考目标包括一第一图案以及与该第一图案互相交错的一第二图案。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该参考目标为一棋盘图。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该第一图案为直式尺标，并且该第二图案为横式尺标。

在一实施例之所述影像修正装置，其中该直式尺标与该横式尺目标交错方式为正交。

在一实施例之所述影像修正装置，其中当该控制器计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例时，更包括：以该控制器分别计算该第一影像与该参考目标之间沿着一水平方向与一垂直方向之该扩张/压缩比例。

在一实施例之所述影像修正装置，其中当该控制器依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表，更包括：该控制器依据该水平方向与该垂直方向之该扩张/压缩比例，分别建立该第一影像与该参考目标之间一水平方向位置比率关系表与一垂直方向位置比率关系表。

【附图说明】

图1绘示本发明实施例中影像的修正方法之流程图。

图2绘示本发明实施例中影像修正装置之方块图。

图3A绘示本发明实施例中具有参考点的参考目标之示意图。

图3B绘示本发明实施例中具有参考点的参考目标之示意图，其中每一参考点与一校正基准点之间具有一预定距离。

图4绘示本发明实施例中图3A的参考目标的第一影像之示意图。

图5绘示本发明实施例中参考目标与第一影像的相对应位置之间沿着水平方向的位置比率关系表。

图6绘示本发明实施例中参考目标与第一影像的相对应位置之间沿着垂直方向的位置比率关系表。

图7A绘示本发明实施例中传感器中复数像素之示意图。

图7B绘示本发明实施例中一目标的第二影像之示意图。

图8绘示本发明实施例中该第二影像的修正影像之示意图。

【具体实施方式】

本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。实施例中的各组件的配置是为了清楚说明本发明揭示的内容，并非用以限制本发明。在不同的图式中，相同的组件符号表示相同或相似的组件。

参考图1至图6，图1绘示本发明实施例中影像的修正方法之流程图。图2绘示本发明实施例中影像修正装置之方块图。图3A绘示本发明实施例中具有参考点的参考目标之示意图。图3B绘示本发明实施例中具有参考点的参考目标之示意图，其中每一参考点与一校正基准点之间具有一预定距离。图4绘示本发明实施例中图3A的参考目标的第一影像之示意图。图5绘示本发明实施例中参考目标与第一影像的相对应位置之间沿着水平方向的位置比率关系表。图6绘示本发明实施例中参考目标与第一影像的相对应位置之间沿着垂直方向的位置比率关系表。本发明的修正方法及其装置适用于对称式以及非对称式广角透镜或是鱼眼透镜，其中对称式透镜具有相对于透镜的光轴之对称式失真特性，非对称式透镜具有相对于透镜的光轴之非对称式失真特性。本发明的修正方法及其装置适可使用软件程序或是硬件组件来实现。在图2中，影像修正装置包括影像装置900以及控制器902。该影像装置包括一透镜904及一传感器906，该传感器904具有复数个像素908，该影像装置900具有一光轴中心。控制器902包括一运算单元910及一内存单元912。

在步骤S100中，在一实施例中，以一影像装置900对一参考目标200撷取出一第一影像202，其中该参考目标200具有复数个参考点MS与一校正基准点CC，该影像装置900包括一透镜904及一传感器906，该传感器906具有复数个像素908，该参考目标200经由该透镜904投射影像至该传感器906上。在一实施例中，该参考目标200包括一组正交尺标。该参考目标200包括一尺标，该尺标具一水平夹角，该水平夹角介于20°至70°之间，例如可以是与水平夹角45°之尺标。该影像装置900包括一光轴中心，当以该影像装置900对该参考目标200撷取出该第一影像202时，该光轴中心与该校正基准点CC重合。在水平方向HD形成具有复数参考点MS的该第一图案200a以及在垂直方向VD形成具有该些参考点MS的该第二图案200b，其中该第一图案200a与该第二图案200b的交错位置定义为一校正中心CC，如图1以及图3A所示，参考目标200包括该第一图案200a与该第二图案200b，该参考目标200系为影像装置900(如图2所示)以广角透镜或是鱼眼透镜撷取之目标物。在另一实施例中，该参考目标200的第一图案200a与第二图案200b可为格状图案，形成棋盘状的格子图案，每一格子具有预设尺寸。在一实施例中，其中该第一图案200a为横式尺标，并且该第二图案200b为直式尺标。该直式尺标与该横式尺目标交错方式为正交。

在步骤S102中，以一控制器902识别出该第一影像202内该参考目标200上的该些参考点MS与该校正基准点CC，计算出该第一影像202内的每一该些参考点MS与该校正基准点CC间的距离以及每一该些参考点MS之一扩张/压缩比例。当该控制器902计算出该第一影像202内的每一该些参考点MS与该校正基准点CC间的距离以及每一该些参考点MS之一扩张/压缩比例时，更包括：以该控制器902分别计算该第一影像202与该参考目标200之间沿着一水平方向HD与一垂直方向VD之该扩张/压缩比例。在步骤S102之一实施例中，以一影像装置900撷取该参考目标200的第一图案200a以及该第二图案200b以形成第一影像202，其中该第一影像202包括第一图案失真影像200a1以及该第二图案失真影像200b1互相交错，该失真参考目标影像202具有该校正中心CC。例如以广角透镜或是鱼眼透镜撷取图3A之第一图案200a以及第二图案200b的原始图案的影像，如图1以及图4所示。在另一实施例中，该第一影像202可为失真的格状图案失真影像，形成棋盘状的格子图案之失真影像。

在步骤S104中，依据每一该些参考点MS的该扩张/压缩比例，建立该第一影像202与该参考目标200间的一位置比率关系表Rh,Rv。当该控制器902依据每一该些参考点MS的该扩张/压缩比例，建立该第一影像202与该参考目标200间的一位置比率关系表Rh,Rv，更包括：该控制器902依据该水平方向HD与该垂直方向VD之该扩张/压缩比例，分别建立该第一影像202与该参考目标200之间一水平方向位置比率关系表与一垂直方向位置比率关系表。在步骤S104中，

在步骤S104中，以该控制器902量测该第一影像202中每个参考点MS距离该校正中心CC的长度，如图1以及图4所示。在一实施例中，控制器902量测该第一影像202的每个参考点MS沿着水平方向HD以及垂直方向VD距离该校正中心CC的长度HLd,VLd，此处长度HLd系为沿着水平方向HD的一失真参考点MS与校正中心CC之间的距离，VLd系为沿着垂直方向VD的一失真参考点MS与校正中心CC之间的距离。

在步骤S104中，以一控制器902计算该第一影像202与参考目标200之间沿着该水平方向HD与该垂直方向VD的扩张/压缩比例(expanded/compressed ratio)，如图1以及图3B所示。在一实施例中，长度HLc系为该参考目标200中沿着水平方向HD的对应参考点MS与校正中心CC之间的距离，长度VLc系为该参考目标200中沿着垂直方向VD的对应参考点MS与校正中心CC之间的距离，长度HLc与VLc系依据该参考目标200的参考点与分辨率而定。

该控制器902依据该水平方向HD与该垂直方向VD的该扩张/压缩比例，建立该第一影像202的复数参考点MS分别与该参考目标200的相对应位置之间的比率关系表Rh,Rv。在一实施例中，比率关系表Rh,Rv系以曲线表示，如图5以及图6所示，定义如下：Rh＝HLd/HLc，表示HLd与HLc之比值，设置于水平方向，Rv＝VLd/VLc，表示VLd与VLc之比值，设置于垂直方向。在另一实施例中，比率关系表Rh,Rv系以数据库型态表示之。若是比率关系值大于1，表示参考点与校正中心CC之间的距离被扩张，若是比率关系值小于1，表示参考点与校正中心CC之间的距离被压缩。在一实施例中，如图5，Rh与HLc的对应关系比值系沿着水平方向，+HLc与-HLc可为一个比值表格，其以校正中心CC作分隔；+HLc与-HLc亦可为两个比值表格。如图6，Rv与VLc的对应关系比值系沿着水平方向，+VLc与-VLc可为一个比值表格，其以校正中心CC作分隔；+VLc与-VLc亦可为两个比值表格。

在步骤S106中，以该影像装置900对一目标撷取一第二影像，依一影像像素序列读取该传感器904上一对应位置之该第二影像之像素908数据，以形成一校正影像数据，其中，该对应位置系利用该位置比率关系表Rh,Rv计算获得。

根据上述，本发明之撷取影像的修正方法中，利用校准程序(Calibration)形成第一影像202与参考目标200之间的扩张/压缩比例，以产生修正参数的比率查询表，作为后续实时图像处理的参数。应注意的是，上述校准程序只需要对影像装置进行一次性的校准，例如是在影像装置的制造流程中进行校准，即可作为该影像装置撷取、拍摄各种物体之用，而后在每次取得影像时，利用该修正参数的比率查询表进行校正程序(Correction)以获得对失真影像的修正影像，简化生产流程，降低制造成本，并且提高使用方便性以及准确性。

参考图2、图7B以及图8，图2绘示本发明实施例中影像修正装置之方块图。图7A绘示本发明实施例中传感器中复数像素之示意图。图7B绘示本发明实施例中一目标的第二影像之示意图。图8绘示本发明实施例中该第二影像的修正影像之示意图。影像修正装置，包括：一影像装置900，该影像装置900包括一透镜904及一传感器906，该传感器906具有复数个像素908，该影像装置900具有一光轴中心；以及一控制器902，包括一运算单元910及一内存单元912；其中，当该影像装置900在一校准模式(calibration)时，该影像装置900用以撷取一参考目标200以形成一第一影像202，该参考目标200具有复数个参考点MS与一校正基准点CC，每一该些参考点MS与该校正基准点C之间具有一预定距离，该控制器902用以计算该第一影像202与该参考目标200之间的一扩张/压缩比例，依据该扩张/压缩比例，建立该第一影像202与该参考目标200之间的一位置比率关系表Rh,Rv；其中，当该影像装置900在一校正模式(correction)时，该影像装置900用以对一目标撷取一第二影像204，该控制器902以一影像像素序列取得该第二影像204的每个像素908位置的影像内容，并且依据该位置比率关系表计算每个像素908的该影像内容的该扩张/压缩比例，以建立该第二影像204的校正影像。

在图7A中，以该控制器902计算该影像装置900的传感器906中复数像素908相对应于该校正中心CC的复数校正距离CD，该些像素908形成一影像，该影像系为影像装置900以广角透镜或是鱼眼透镜撷取之前的图案，即，该些像素908系为未失真的影像，具有预定的分辨率，该未失真影像的分辨率相对应于一第二影像204。例如像素位置P1的正距离CD，如图7A。该些像素908的未失真影像之分辨率亦可做不同的设定。

在图7B中，以该影像装置900撷取一第二影像204，其中该第二影像204相对应于该校正中心CC并且具有复数像素位置P2，该第二影像204的每个像素位置P2以每个校正距离CD相对应于每个像素908，如图7A所示。在一实施例中，该校正距离CD的单位系为像素单位(pixel unit)。其中该第二影像204中该校正中心CC至每个像素位置P2的该校正距离CD等于该传感器906中该校正中心CC至每个像素908(即像素位置P1)的该校正距离CD。

在图7B中，以该控制器902依据该校正距离CD，取得该第二影像204的每个像素位置P2的影像内容以相对应作为该传感器906的每个像素908的影像内容，如图7B所示。

在图8中，以该控制器902依据该比率关系表Rh,Rv计算每个像素908的该影像内容该扩张/压缩比例，以建立该第二影像204的修正影像，如图8所示，该修正影像由复数像素位置PC组成。在一实施例中，利用四个或是复数邻域的像素908的影像内容进行修正影像的内插步骤。

在一实施例中，该参考目标例如为一对称式尺标，经由校准及校正程序后，获得失真影像之校正影像。

本发明之影像的修正方法及其装置，藉由修正控制器以简单且有效地降低及修正失真的影像，并且节省成本。

虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其幷非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (21)

1.一种撷取影像的修正方法，其特征在于，包括：

以一影像装置对一参考目标撷取出一第一影像，其中该参考目标具有复数个参考点与一校正基准点，该影像装置包括一透镜及一传感器，该传感器具有复数个像素，该参考目标经由该透镜投射影像至该传感器上；

以一控制器识别出该第一影像内该参考目标上的该些参考点与该校正基准点，计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例；

依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表；以及

以该影像装置对一目标撷取一第二影像，依一影像像素序列读取该传感器上一对应位置之该第二影像之像素数据，以形成一校正影像数据，其中，该对应位置系利用该位置比率关系表计算获得。

2.根据权利要求1所述的述撷取影像的修正方法，其特征在于，该参考目标包括一组正交尺标。

3.根据权利要求1所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该参考目标包括一尺标，该尺标具一水平夹角，该水平夹角介于20°至70°之间。

4.根据权利要求1所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该影像装置包括一光轴中心，当以该影像装置对该参考目标撷取出该第一影像时，该光轴中心与该校正基准点重合。

5.根据权利要求1所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该参考目标包括一第一图案以及与该第一图案互相交错的一第二图案。

6.根据权利要求5所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该参考目标为一棋盘图。

7.根据权利要求5所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该第一图案为横式尺标，并且该第二图案为直式尺标。

8.根据权利要求7所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，该直式尺标与该横式尺目标交错方式为正交。

9.根据权利要求1所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，当该控制器计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例时，更包括：

以该控制器分别计算该第一影像与该参考目标之间沿着一水平方向与一垂直方向之该扩张/压缩比例。

10.根据权利要求1所述的撷取影像的修正方法，其特征在于，当该控制器依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表，更包括：

该控制器依据该水平方向与该垂直方向之该扩张/压缩比例，分别建立该第一影像与该参考目标之间一水平方向位置比率关系表与一垂直方向位置比率关系表。

11.一种影像修正装置，其特征在于，包括：

一影像装置，该影像装置包括一透镜及一传感器，该传感器具有复数个像素，该影像装置具有一光轴中心；以及

一控制器，包括一运算单元及一内存单元；

其中，当该影像装置在一校准模式(calibration)时，该影像装置用以撷取一参考目标以形成一第一影像，该参考目标具有复数个参考点与一校正基准点，每一该些参考点与该校正基准点之间具有一预定距离，该控制器用以计算该第一影像与该参考目标之间的一扩张/压缩比例，依据该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标之间的一位置比率关系表；

其中，当该影像装置在一校正模式(correction)时，该影像装置用以对一目标撷取一第二影像，该控制器以一影像像素序列取得该第二影像的每个像素位置的影像内容，并且依据该位置比率关系表计算每个像素的该影像内容的该扩张/压缩比例，以建立该第二影像的校正影像。

12.根据权利要求11所述的影像修正装置，其特征在于，该扩张/压缩比例的计算，系先计算该第一影像之该些参考点与该校正基准点之一校正距离，依该校正距离与该预定距离计算获得。

13.根据权利要求11所述的影像修正装置，其特征在于，该参考目标包括一组正交尺标。

14.根据权利要求11所述的所述影像修正装置，其特征在于，该参考目标包括一尺标，该尺标具一水平夹角，该水平夹角介于20°至70°之间。

15.根据权利要求11所述的影像修正装置，其特征在于，当以该影像装置对该参考目标撷取出该第一影像时，该光轴中心与该校正基准点重合。

16.根据权利要求11所述的影像修正装置，其特征在于，该参考目标包括一第一图案以及与该第一图案互相交错的一第二图案。

17.根据权利要求16所述的影像修正装置，其特征在于，该参考目标为一棋盘图。

18.根据权利要求16所述的影像修正装置，其特征在于，该第一图案为横式尺标，并且该第二图案为直式尺标。

19.根据权利要求18所述的影像修正装置，其特征在于，该直式尺标与该横式尺目标交错方式为正交。

20.根据权利要求11所述的影像修正装置，其特征在于，当该控制器计算出该第一影像内的每一该些参考点与该校正基准点间的距离以及每一该些参考点之一扩张/压缩比例时，更包括：

以该控制器分别计算该第一影像与该参考目标之间沿着一水平方向与一垂直方向之该扩张/压缩比例。

21.根据权利要求20所述的影像修正装置，其特征在于，当该控制器依据每一该些参考点的该扩张/压缩比例，建立该第一影像与该参考目标间的一位置比率关系表，更包括：

该控制器依据该水平方向与该垂直方向之该扩张/压缩比例，分别建立该第一影像与该参考目标之间一水平方向位置比率关系表与一垂直方向位置比率关系表。

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