TWI398160B - 攝影機校正系統與座標資料產生系統及其方法 - Google Patents

Description

攝影機校正系統與座標資料產生系統及其方法

本揭露是有關於一種攝影機校正系統與座標資料產生系統及其攝影機校正方法與座標資料產生方法。

隨著影像技術的進步，視訊監控系統已廣泛用於掌握被監控人員的位置。在目前的監控系統中，監控人員是經由直接觀看監視影像畫面來確認被監控人員所處的位置。然而，由於監視影像畫面的方向及大小，直接受限於攝影機的架設位置，因此監控人員難以立即正確判斷出被監控人員所在位置及動向，甚至當被監控人員的移動已超出單一攝影機所涵蓋的範圍而發生跨攝影機的情況時，監控人員很難判斷被監控人員將會在哪一台攝影機的畫面中再度出現。為了解決此一問題，將監控影像畫面中的移動目標物之位置標示於地圖上，將可提供監控人員另一種完整的監控視界。

為了得到監視攝影機所拍攝到的移動目標物相對於地圖之位置，目前常用的方式為對所有監視攝影機進行校正(Calibration)，以得到攝影機之影像平面與實際場景地面(Ground Plane)之對應關係，其原理說明如下。

實際的移動目標物會在地面上形成一個腳點(Ground Point,GP)，而這個腳點會對應到攝影機所拍攝之影像平面上的一個投影點。對特定攝影機而言，投影點座標與腳點座標之間存在一個座標轉換矩陣。而對於不同的攝影機而言，每一攝影機皆會對應一個座標轉換矩陣。也就是說，透過此座標轉換矩陣可將攝影機中移動目標物之影像座標轉換成唯一的實際地面位置座標。一旦得到地面位置座標後，透過地圖與實際場景之比例尺及方位等資訊，就可以很容易的將移動目標物的位置在地圖上標示出來。

使用單應性矩陣(Homography)作為座標轉換矩陣來進行座標的轉換的方法已廣泛被使用。此方法是先於兩個目標平面之間找到4組以上的對應點座標值，並且應用聯立方程式求解法求出座標轉換矩陣H。此技術應用於攝影機校正時，上述兩個平面即指攝影機的影像平面及實際的地平面。現有的求取攝影機的影像平面及實際的地平面之座標轉換矩陣的做法，是以人工方式在攝影機影像內選取4組對應於地面明顯易判別的特徵點，分別計算出特徵點在攝影機影像平面及地平面上的座標值，進而求解出對應此攝影機的單應性矩陣。

然而，在使用此方法時，要找到在待校正攝影機影像中且在地圖上均能易辨識的特徵點是相當不容易。因此，進行攝影機的校正往往需仰賴人員的專業經驗。此外，地平面上特徵點的位置需以人工量測方式來取得座標值，然而，地平面上特徵點的位置經常會因地形地物限制造成無法直接量測(即，特徵點與參考點非在一直線上)，導致需透過間接量測方式，增加量測時間。對於一個大型的監視系統而言，其監視攝影機數量通常動輒上百部，對這種規模的監視系統進行攝影機校正，無疑需要投入極高的時間與人力成本。因此，如何能夠自動化完成攝影機校正，是此領域技術人員所致力的目標。

本揭露提供一種攝影機校正系統，其能夠自動地產生攝影機之影像座標資料與實際場景之地圖座標資料之間的座標轉換矩陣以校正攝影機。

本揭露提供一種攝影機校正方法，其能夠自動地產生攝影機之影像座標資料與實際場景之地圖座標資料之間的座標轉換矩陣以校正攝影機。

本揭露提供一種座標資料產生系統，其能夠自動地產生實際位置的地圖座標資料。

本揭露提供一種座標資料產生方法，其能夠自動地產生實際位置的地圖座標資料。

本揭露範例實施例提出一種攝影機校正系統。本攝影機校正系統包括至少一座標資料產生裝置與一座標資料辨識裝置。座標資料產生裝置是配置在一實際場景中，並且用以根據一地圖座標系統分別地產生對應實際場景的地面上不同的多個實際位置的多個地圖座標資料。座標資料辨識裝置是電性連接至攝影機，並且用以從待校正的攝影機中接收一影像平面以及分別地從座標資料產生裝置中接收此些地圖座標資料。並且，座標資料辨識裝置分別地辨識在影像平面中對應每一實際位置的一影像位置，並且依據影像平面的一影像座標系統來計算每一影像位置的一影像座標資料。此外，座標資料辨識裝置依據所計算的影像座標資料和所接收的地圖座標資料來計算對應此攝影機的一座標轉換矩陣。

本揭露範例實施例提出一種攝影機校正方法。本攝影機校正方法包括在一實際場景中配置至少一座標資料產生裝置，以及使用待校正的攝影機來獲取對應此實際場景的一影像平面。本攝影機校正方法也包括使用座標產生裝置根據一地圖座標系統自動地產生對應此實際場景的地面上不同的多個實際位置的多個地圖座標資料；以及使用座標產生裝置發送對應實際位置的地圖座標資料。本攝影機校正方法也包括辨識在影像平面中對應每一實際位置的一影像位置；依據影像平面的一影像座標系統來計算每一影像位置的一影像座標資料；接收對應此些實際位置的地圖座標資料；以及依據所計算的影像座標資料和所接收的地圖座標資料來計算對應此攝影機的一座標轉換矩陣。

本揭露範例實施例提出一種座標資料產生系統。本座標資料產生系統包括物理資訊擷取單元與控制器。物理資訊擷取單元用以擷取一實際場景中的一參考點與此實際場景中的一實際位置之間的物理資訊。控制器是電性連接至物理資訊擷取單元，並且用以依據所擷取在參考點與實際位置之間的物理資訊來產生在一地圖座標系統中對應此實際位置的一地圖座標資料。

本揭露範例實施例提出一種座標資料產生方法。本座標資料產生方法包括在一實際場景中配置一座標資料產生裝置。此外，本座標資料產生方法也包括使用此座標產生裝置自動地擷取在實際場景中的一參考點與實際場景中的一實際位置之間的物理資訊並且依據所擷取的物理資訊來產生在一地圖座標系統中對應此實際位置的一地圖座標資料。

基於上述，本發明能夠快速地產生攝影機之影像座標資料與實際場景之地圖座標資料之間的座標轉換矩陣以校正攝影機。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

[第一範例實施例]

圖1是根據本揭露第一範例實施例所繪示的攝影機校正系統的概要方塊圖，並且圖2根據本揭露第一範例實施例所繪示的影像平面與實際場景地面的轉換示意圖。

請參照圖1，攝影機校正系統100包括第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108、第四座標資料產生裝置110與座標資料辨識裝置112。攝影機校正系統100是用以校正攝影機102，其中攝影機102是用以拍攝欲監控之實際場景的影像平面202。

第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108、第四座標資料產生裝置110是用以產生實際場景中對應實際位置的地圖座標資料。具體來說，第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110是分別地放置於實際場景地面204中的4個不同實際位置A、B、C與D(如圖2所示)，並且第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110會分別地產生在實際場景地面204的地圖座標系統中本身所處位置的地圖座標資料。例如，實際場景地面204的地圖座標系統為經緯度座標、二度分帶座標或使用者自訂座標。

必須瞭解的是，在本範例實施例中，攝影機校正系統100包括4個座標資料產生裝置(即，第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110)來產生在實際場景中對應4個不同實際位置的地圖座標資料。然而，本揭露不限於此，在本揭露另一範例實施例中，亦可僅配置1個座標資料產生裝置並且藉由人工來移動或自動地移動至4個不同實際位置來產生在實際場景中對應4個不同實際位置的地圖座標資料。此外，在本揭露另一範例實施例中，亦可配置更多個座標資料產生裝置來產生對應更多個不同實際位置的地圖座標資料。

值得一提的是，在本範例實施例中，第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110分別地會發射光源並且透過光源的發射態樣來傳遞所產生的地圖座標資料。

座標資料辨識裝置112是電性連接至攝影機102。座標資料辨識裝置112會從攝影機102中接收攝影機102所拍攝之實際場景的影像平面202。特別是，座標資料辨識裝置112會辨識與解析攝影機102所拍攝之實際場景的影像平面202來識別出每一座標資料產生裝置所發射的光源；依據所識別的光源來獲得在影像平面202的影像座標系統中每一座標資料產生裝置的影像座標資料；接收每一座標資料產生裝置所傳遞的地圖座標資料；以及依據在影像平面202的影像座標系統中每一座標資料產生裝置的影像座標資料和在實際場景的地圖座標系統中每一座標資料產生裝置的地圖座標資料來計算對應攝影機102的座標轉換矩陣。

具體來說，座標資料辨識裝置112會辨識與解析攝影機102所拍攝之實際場景的影像平面202中的光源來識別出在影像平面202中第一座標資料產生裝置104的影像位置A'、第二座標資料產生裝置106的影像位置B'、第三座標資料產生裝置108的影像位置C'與第四座標資料的影像位置D'，並且計算出影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料。此外，座標資料辨識裝置112會分別地依據從第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110所發射的光源中接收實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。然後，座標資料辨識裝置112會依據所計算之影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料和所接收之實際位置A、B、C與D的地圖座標資料來產生對應攝影機102的座標轉換矩陣，由此即可完成攝影機102的校正。例如，座標資料辨識裝置112所計算的座標轉換矩陣為單應性矩陣(Homography)。以下將配合圖式更詳細描述座標產生裝置與座標資料辨識裝置的運作。

圖3是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生裝置的概要方塊圖，並且圖4是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生裝置測量實際位置之地圖座標資料的示意圖。

。第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110的結構與功能為相同，以下將以第一座標資料產生裝置104為例來進行說明。

請參照圖3，第一座標資料產生裝置104包括物理資訊擷取單元302、控制器304與發光單元306。

物理資訊擷取單元302用以擷取在實際場景地面204中的參考點與實際位置(例如，實際位置A)之間的物理資訊。在本範例實施例，物理資訊擷取單元302包括一加速規312。具體來說，當使用者欲進行攝影機102的校正而將第一座標資料產生裝置104放置於實際場景平面204的實際位置A時，使用者需將物理資訊擷取單元302重置(即，歸零)並且將第一座標資料產生裝置104從參考點R移動至實際位置A。此時，物理資訊擷取單元302會擷取出第一座標資料產生裝置104從參考點R移動至實際位置A的加速度值。

控制器304是電性連接至物理資訊擷取單元302。當物理資訊擷取單元302擷取到第一座標資料產生裝置104從參考點R移動至實際位置的加速度值時，控制器304會依據此加速度值計算實際位置與參考點R之間在X軸與Y軸上的位移，並且依據所計算的位移來產生實際位置的地圖座標資料。例如，控制器304會將第一座標資料產生裝置104從參考點R移動至實際位置A的加速度值進行兩次積分(即，牛頓第二運動定律)以獲得實際位置A相對於參考點R的位移(例如，如圖4所示在X軸上的位移△X1與在Y軸上的位移△Y1)，由此根據在地圖座標系統中對應參考點R的地圖座標資料來產生實際位置A的地圖座標資料。

圖5是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生方法的流程圖。

請參照圖5，首先，在步驟S501中使用座標產生裝置擷取在實際場景中的參考點與實際位置之間的物理資訊。例如，在本範例實施例中，座標產生裝置104是測量從實際場景中的參考點R移動至實際位置A的加速度。然後，在步驟步驟S503中依據所擷取的物理資訊來計算實際場景中的參考點與實際位置之間的位移。最後，在步驟S505中依據所計算實際場景的參考點與實際位置的位移來產生對應實際位置的地圖座標資料。

除了產生地圖座標資料之外，控制器304會對所產生的地圖座標資料進行編碼以由發光單元306來發送。

發光單元306電性連接至控制器304，並且用以產生光源並且經由所產生的光源來發送控制器304所編碼的地圖座標資料。具體來說，控制器304會將所產生的地圖座標資料編碼成光訊號。例如，控制器304以光閃爍頻率來編碼表示實際位置A的地圖座標資料的值，並且發光單元306依據控制器304的編碼來產生光源以發送實際位置A的地圖座標資料。也就是說，發光單元306是透過產生不同光源的態樣來傳遞控制器304所產生之不同的地圖座標資料。在此，發光單元306可以以單顆光源來發送光訊號或者以多顆光源來發送光訊號。

在此，實際位置B、C與D的地圖座標資料亦是以上述方式透過第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110來產生與發送，在此不重複描述。

圖6是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料辨識裝置的概要方塊圖，並且圖7是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料辨識裝置計算影像位置之影像座標資料的示意圖。

請參照圖6，座標資料辨識裝置112包括光源定位單元602、發光訊號解碼單元604與座標轉換計算單元606。

光源定位單元602是用以辨識與解析攝影機102所拍攝之實際場景的影像平面202來識別出第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110的發光單元所發射的光源，並且獲得在影像平面202的影像座標系統(如圖7的X軸與Y軸所示)中第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110(即，影像位置A'、B'、C'與D')的影像座標資料。

以第一座標資料產生裝置104為例，光源定位單元602會辨識出在攝影機102所拍攝之實際場景的影像平面202中第一座標資料產生裝置104所發送之光源的影像，並且依據影像原點O來計算在影像平面202的影像座標系統中此光源所在位置(即，影像位置A')的影像座標資料。如圖7所示，光源定位單元602依據影像平面202的畫素來定義影像座標系統，並且計算在影像平面202中影像位置A'、B'、C'與D'相對於影像原點O的位移來作為影像座標資料。

發光訊號解碼單元604電性連接至光源定位單元602。發光訊號解碼單元604會分別地解碼第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110的發光單元所發射的光源所產生的光源的態樣來獲得實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。也就是說，發光訊號解碼單元604能夠識別座標資料產生裝置的發光單元所發射之光源的態樣，由此解碼座標資料產生裝置的控制器所編碼之地圖座標資料。

座標轉換計算單元606電性連接至光源定位單元602與發光訊號解碼單元604。座標轉換計算單元606依據從光源定位單元602中所接收之影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料以及從發光訊號解碼單元604中所接收之實際位置A、B、C與D的地圖座標資料來計算對應攝影機102的座標轉換矩陣。

在本範例實施例中，光源定位單元602、發光訊號解碼單元604與座標轉換計算單元606是由一硬體來實施。然而，本揭露不限於此，例如，座標資料辨識裝置112為一個人電腦並且光源定位單元602、發光訊號解碼單元604與座標轉換計算單元606是以一軟體型式配置在座標資料辨識裝置112中。

圖8是根據本揭露第一範例實施例所繪示的攝影機校正方法的流程圖。

請參照圖8，首先，在步驟S801中在實際場景中配置第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110。接著，在步驟S803中使用攝影機102獲取(或拍攝)對應實際場景的影像平面202。

在步驟S805中由第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110根據地圖座標系統分別且自動地產生對應實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。

之後，在步驟S807中第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110分別地發送對應實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。具體來說，第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110會編碼所產生的的地圖座標資料並且依據所編碼的地圖座標資料來產生光源，由此藉由所產生之光源的態樣來傳遞實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。

然後，在步驟S809中由座標資料辨識裝置112辨識在影像平面202中第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110的影像位置A'、B'、C'與D'，並且獲得在影像平面202的影像座標系統中影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料。具體來說，座標資料辨識裝置112會辨識在攝影機102所拍攝之影像平面202中第一座標資料產生裝置104、第二座標資料產生裝置106、第三座標資料產生裝置108與第四座標資料產生裝置110所產生的光源，並且依據所辨識出之光源位置來計算出影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料。

在步驟S811中由座標資料辨識裝置112辨識與接收對應實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。例如，座標資料辨識裝置112會辨識在攝影機102所拍攝之影像平面202中的光源並且解碼光源所傳遞之光訊號來獲得對應實際位置A、B、C與D的地圖座標資料。

最後，在步驟S813中由座標資料辨識裝置112依據影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料和實際位置A、B、C與D的地圖座標資料來計算對應攝影機102的座標轉換矩陣，由此完成攝影機102的校正。

[第二範例實施例]

在第一範例實施例的攝影機校正系統中座標資料產生裝置是透過測量從參考點移動至實際位置的加速度來計算實際位置的地圖座標資料，而在第二範例實施例的攝影機校正系統中座標資料產生裝置是透過激光來測量實際位置的地圖座標資料。以下將針對第二範例實施例與第一範例實施例的差異處進行說明。

圖9是根據本揭露第二範例實施例所繪示的攝影機校正系統的概要方塊圖。

請參照圖9，攝影機校正系統900包括第五座標資料產生裝置902、特徵點定位單元904、與座標資料辨識裝置112。在此，攝影機校正系統900將對攝影機102進行校正，其中座標資料辨識裝置112的功能與結構以描述如上，在此不重複描述。

特徵點定位單元904是配置在實際場景的參考點R上，並且用以發射激光以測量第五座標資料產生裝置902的相對距離與相對角度。第五座標資料產生裝置902會從特徵點定位單元904中接收所測量的的相對距離與相對角度並且計算對應的地圖座標資料。

圖10是根據本揭露第二範例實施例所繪示的座標資料產生裝置的概要方塊圖。

請參照圖10，第五座標資料產生裝置902包括物理資訊擷取單元1002、控制器1004與發光單元306。

物理資訊擷取單元1002包括激光接收單元1012與無線傳輸單元1014。激光接收單元1012用以接收特徵點定位單元902所發射的激光，並且無線傳輸單元1014用以傳送確認訊息以及接收特徵點定位單元902所傳送的相對距離與相對角度。

控制器1004是電性連接至物理資訊擷取單元1002。當物理資訊擷取單元1002擷取到特徵點定位單元902所傳送的相對距離與相對角度時，控制器1004會依據此相對距離與相對角度來計算實際位置與參考點R之間的位移，並且依據所計算的位移來產生實際位置的地圖座標資料。此外，控制器1004會對所產生的地圖座標資料進行編碼以由發光單元306來發送。

圖11是根據本揭露第二範例實施例所繪示的特徵點定位單元的概要方塊圖。

請參照圖11，特徵點定位單元902包括激光發射單元1102、距離感測單元1104、角度感測單元1106與無線傳輸單元1108。

激光發射單元1102會以360度來旋轉並發射激光。距離感測單元1104用以感測特徵點定位單元904和第五座標資料產生裝置902之間的相對距離。角度感測單元1106用以感測特徵點定位單元904和第五座標資料產生裝置902之間的相對角度。無線傳輸單元1108用以傳送感測特徵點定位單元904和第五座標資料產生裝置902之間的相對距離與相對角度。

圖12是根據本揭露第二範例實施例所繪示的測量實際位置之地圖座標資料的示意圖。

請參照圖12，當欲產生實際位置A的地圖座標資料時，第五座標資料產生裝置902會被放置於實際場景的實際位置A上，並且放置於實際場景的參考點R上的特徵點定位單元904的激光發射單元1002會開始以360度來旋轉並且持續發射激光。期間，當第五座標資料產生裝置902的激光接收單元1012接收到激光發射單元1002所發射的激光時，第五座標資料產生裝置902的無線傳輸單元1014會發送確認訊息給特徵點定位單元904的無線傳輸單元1108。此時，激光發射單元1002會立刻停止旋轉，並且距離感測單元1104會測量特徵點定位單元904和第五座標資料產生裝置902之間的相對距離L。此外，角度感測單元1106會依據激光發射單元1002的旋轉角度來計算測量特徵點定位單元904和第五座標資料產生裝置902之間的相對角度θ。然後，特徵點定位單元904的無線傳輸單元1108會將所測量之相對距離L與相對角度θ傳送給第五座標資料產生裝置902的無線傳輸單元1014。最後，控制器1004 會依據物理資訊擷取單元1002所擷取的相對距離L與相對角度θ來計算第五座標資料產生裝置902相對於參考點R的在X軸上的位移與在Y軸上的位移，並且由此產生第五座標資料產生裝置902所處位置(即，實際位置A)的地圖座標資料。

圖13是根據本揭露第二範例實施例所繪示的座標資料產生方法的流程圖。

請參照圖13，首先，在步驟S1301中將特徵點定位單元904放置於實際場景的參考點R上且將第五座標資料產生裝置902放置於實際位置上(例如，實際位置A)。

然後，在步驟S1303中特徵點定位單元904持續旋轉並發射激光。然後，在步驟S1305中判斷第五座標資料產生裝置902是否接收到特徵點定位單元904所發射的激光。

倘若第五座標資料產生裝置902未接收到所發射的激光時，特徵點定位單元904持續旋轉並發射激光(即，步驟S1303)。倘若第五座標資料產生裝置902接收到所發射的激光時，則在步驟S1307中特徵點定位單元904停止旋轉。如上所述，當第五座標資料產生裝置902接收到所發射的激光會發送確認訊息給特徵點定位單元904，並且特徵點定位單元904會依據此確認訊息而停止旋轉。

之後，在步驟S1309中由特徵點定位單元904計算相對距離與相對角度並且將所計算的相對距離與相對角度傳送給第五座標資料產生裝置902。

最後，在步驟S1311中由第五座標資料產生裝置902 依據所接收的相對距離與相對角度來產生實際位置的地圖座標資料。

在本範例實施例中，當欲產生實際位置B、C與D的地圖座標資料時，使用者僅需將第五座標資料產生裝置902移動至實際位置B、C與D後第五座標資料產生裝置902即可自動地產生實際位置B、C與D的地圖座標資料。

類似於第一範例實施例，當攝影機102拍攝實際場景的影像平面後，座標資料辨識裝置112會解析與辨識第五座標資料產生裝置902所發射的光源並計算影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料；解碼第五座標資料產生裝置902所發射的光源以接收實際位置A、B、C與D的地圖座標資料，並且依據影像位置A'、B'、C'與D'的影像座標資料和實際位置A、B、C與D的地圖座標資料來計算對應攝影機102的座標轉換矩陣。

綜上所述，本揭露範例實施例的座標資料產生裝置能夠自動地產生所在位置的地圖座標資料並且經由光源傳送所產生的地圖座標資料。此外，本揭露範例實施例的座標資料辨識裝置能夠辨識在攝影機所拍攝之影像平面中的座標資料產生裝置並且計算所辨識之座標資料產生裝置的影像座標資料。再者，本揭露範例實施例的座標資料辨識裝置能夠依據座標資料產生裝置所發射之光源來獲得座標資料產生裝置所產生之地圖座標資料。由此，本揭露範例實施例的座標資料能夠依據所計算的影像座標資料和所接收 的地圖座標資料來自動地產生對應攝影機的座標轉換矩陣以完成攝影機的校正。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．攝影機校正系統

102．．．攝影機

104．．．第一座標資料產生裝置

106．．．第二座標資料產生裝置

108．．．第三座標資料產生裝置

110．．．第四座標資料產生裝置

112．．．座標資料辨識裝置

202．．．影像平面

204．．．實際場景地面

A、B、C、D．．．實際位置

A'、B'、C'、D'．．．影像位置

302．．．物理資訊擷取單元

304．．．控制器

306．．．發光單元

312．．．加速規

R．．．參考點

602．．．光源定位單元

604．．．發光訊號解碼單元

606．．．座標轉換計算單元

O．．．影像座標原點

S501、S503、S505．．．座標資料產生步驟

S801、S803、S805、S807、S809、S811、S813．．．攝影機校正步驟

900．．．攝影機校正系統

902．．．特徵點定位單元

904．．．第五座標資料產生單元

1002．．．物理資訊擷取單元

1004．．．控制器

1006．．．發光單元

1012．．．激光接收單元

1014．．．無線傳輸單元

1102．．．激光發射單元

1104．．．距離感測單元

1106．．．角度感測單元

1108．．．無線傳輸單元

θ．．．相對角度

L．．．相對距離

S1301、S1303、S1305、S1307、S1309、S1311．．．座標資料產生步驟

圖1是根據本揭露第一範例實施例所繪示的攝影機校正系統的概要方塊圖。

圖2根據本揭露第一範例實施例所繪示的影像平面與實際場景地面的轉換示意圖。

圖3是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生裝置的概要方塊圖。

圖4是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生裝置測量實際位置之地圖座標資料的示意圖。

圖5是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料產生方法的流程圖。

圖6是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料辨識裝置的概要方塊圖。

圖7是根據本揭露第一範例實施例所繪示的座標資料辨識裝置計算影像位置之影像座標資料的示意圖。

圖8是根據本揭露第一範例實施例所繪示的攝影機校正方法的流程圖。

圖9是根據本揭露第二範例實施例所繪示的攝影機校正系統的概要方塊圖。

圖10是根據本揭露第二範例實施例所繪示的座標資料產生裝置的概要方塊圖。

圖11是根據本揭露第二範例實施例所繪示的特徵點定位單元的概要方塊圖。

圖12是根據本揭露第二範例實施例所繪示的測量實際位置之地圖座標資料的示意圖。

圖13是根據本揭露第二範例實施例所繪示的座標資料產生方法的流程圖。

100．．．攝影機校正系統

102．．．攝影機

104．．．第一座標資料產生裝置

106．．．第二座標資料產生裝置

108．．．第三座標資料產生裝置

110．．．第四座標資料產生裝置

112．．．座標資料辨識裝置

Claims (21)

1. 一種攝影機校正系統，包括：一特徵點定位單元，配置在一實際場景中的一參考點上，並且用以發射一激光；至少一座標資料產生裝置，配置在一實際場景中，用以根據一地圖座標系統分別地產生對應該實際場景的地面上不同的多個實際位置的多個地圖座標資料；以及一座標資料辨識裝置，電性連接至一攝影機，用以從該攝影機中接收該實際場景的一影像平面以及分別地從該至少一座標資料產生裝置中接收該些地圖座標資料，其中該座標資料辨識裝置分別地辨識在該影像平面中對應每一該些實際位置的一影像位置，並且依據該影像平面的一影像座標系統來計算每一該些影像位置的一影像座標資料，其中該座標資料辨識裝置依據該些影像座標資料和該些地圖座標資料來計算對應該攝影機的一座標轉換矩陣，其中該特徵點定位單元經由該激光測量該實際場景中該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度，並且傳送該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度，其中該至少一座標資料產生裝置用以接收該激光並且擷取該實際場景中的該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度，並且依據所擷取該實際場景中的該參 考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度來產生該些地圖座標資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之攝影機校正系統，其中該至少一座標資料產生裝置包括：一物理資訊擷取單元，用以擷取該實際場景中的該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度；一控制器，電性連接至該物理資訊擷取單元，用以依據所擷取該實際場景中的該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度來產生該些地圖座標資料並且編碼該些地圖座標資料；以及一發光單元，電性連接至該控制器，並且用以產生一光源並且發送已編碼的該些地圖座標資料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之攝影機校正系統，其中該座標資料辨識裝置包括：一光源定位單元，用以辨識該發光單元所產生的光源以獲得該些影像座標資料；一發光訊號解碼單元，電性連接至該光源定位單元，用以依據該發光單元所產生的光源來解碼已編碼的該些地圖座標資料；以及一座標轉換計算單元，電性連接至該光源定位單元與該發光訊號解碼單元，用以依據該些影像座標資料和該些地圖座標資料來計算對應該攝影機的該座標轉換矩陣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之攝影機校正系統，其中該特徵點定位單元包括： 一激光發射單元，用以旋轉並發射該激光。一距離感測單元，用以感測該激光的一發射距離，以測量該些實際位置的相對距離；一角度感測單元，用以感測該激光的一發射角度，以測量該些實際位置的相對角度；以及一無線傳輸單元，用以傳送該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度。
5. 如申請專利範圍第2項所述之攝影機校正系統，其中該物理資訊擷取單元包括：一激光接收單元，用以接收該激光；以及一無線傳輸單元，用以接收該參考點與該些實際位置之間的相對距離與相對角度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之攝影機校正系統，其中該座標轉換矩陣為一單應性(Homography)矩陣。
7. 如申請專利範圍第1項所述之攝影機校正系統，其中該地圖座標系統為一經緯度座標或一二度分帶座標。
8. 一種攝影機校正方法，包括：在一實際場景中配置至少一座標資料產生裝置；使用一攝影機獲取對應該實際場景的一影像平面；使用該至少一座標產生裝置根據一地圖座標系統自動地產生對應該實際場景的地面上不同的多個實際位置的多個地圖座標資料；使用該至少一座標產生裝置發送對應該些實際位置的該些地圖座標資料； 辨識在該影像平面中對應每一該些實際位置的一影像位置；依據該影像平面的一影像座標系統來計算每一該些影像位置的一影像座標資料；接收對應該些實際位置的該些地圖座標資料；以及依據該些影像座標資料和該些地圖座標資料來計算對應該攝影機的一座標轉換矩陣，其中使用該至少一座標產生裝置根據該地圖座標系統自動地產生對應該實際場景的地面上不同的該些實際位置的該些地圖座標資料的步驟包括：在該實際場景中的一參考點中配置一特徵點定位單元以發射一光源；使用特徵點定位單元經由該光源來偵測該些實際位置與該參考點之間的相對距離與相對角度；以及依據所偵測該些實際位置與該參考點之間的相對距離與相對角度來計算該些地圖座標資料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之攝影機校正方法，其中使用該至少一座標產生裝置發送對應該些實際位置的該些地圖座標資料的步驟包括：編碼該些系統座標；以及使用該至少一座標產生裝置所發射的光源來傳送已編碼的該些地圖座標資料。
10. 如申請專利範圍第9項所述之攝影機校正方法，其中接收對應該些實際位置的該些地圖座標資料的步驟包括： 接收該至少一座標產生裝置所發射的光源並且解碼已編碼的該些地圖座標資料。
11. 如申請專利範圍第9項所述之攝影機校正方法，其中辨識在該影像平面中對應每一該些實際位置的影像位置的步驟包括：依據該至少一座標產生裝置所發射的光源來辨識在該影像平面中對應每一該些實際位置的影像位置。
12. 如申請專利範圍第8項所述之攝影機校正方法，其中該座標轉換矩陣為一單應性(Homography)矩陣。
13. 如申請專利範圍第8項所述之攝影機校正方法，其中該地圖座標系統為一經緯度座標或一二度分帶座標。
14. 一種座標資料產生系統，包括：一特徵點定位單元，配置一實際場景中的一參考點上，其中該特徵點定位單元用以發射一激光，經由該激光測量該參考點與該實際位置之間的相對距離與相對角度，並且傳送該參考點與該實際位置之間的相對距離與相對角度；一物理資訊擷取單元，配置在該實際場景中的一實際位置上，用以擷取該參考點與該實際位置之間的相對距離與相對角度；以及一控制器，電性連接至該物理資訊擷取單元，用以依據所擷取在該參考點與該實際位置之間的相對距離與相對角度來產生在一地圖座標系統中對應該實際位置的一地圖座標資料。
15. 如申請專利範圍第14項所述之座標資料產生系統更包括：一發光單元，電性連接至該控制器，並且用以產生一光源，其中該控制器編碼該地圖座標資料並且該發光單元經由該光源發送已編碼的該地圖座標資料。
16. 如申請專利範圍第14項所述之座標資料產生系統，其中該特徵點定位單元包括：一激光發射單元，用以旋轉並發射該激光。 一距離感測單元，用以感測該激光的一發射距離，以測量該參考點與該實際位置之間的相對距離；一角度感測單元，用以感測該激光的一發射角度，以測量該參考點與該實際位置之間的相對角度；以及一無線傳輸單元，用以傳送該參考點與該實際位置之間的相對距離與相對角度。
17. 如申請專利範圍第14項所述之座標資料產生系統，其中該物理資訊擷取單元包括：一激光接收單元，用以接收該激光；以及一無線傳輸單元，用以接收該實際位置的相對距離與相對角度。
18. 如申請專利範圍第14項所述之座標資料產生系統，其中該地圖座標系統為一經緯度座標或一二度分帶座標。
19. 一種座標資料產生方法，包括： 在一實際場景中配置一座標資料產生裝置；以及使用該座標產生裝置自動地擷取在該實際場景中的一參考點與該實際場景中的一實際位置之間的物理資訊並且依據所擷取的物理資訊來產生在一地圖座標系統中對應該實際位置的一地圖座標資料，其中使用該座標產生裝置自動地擷取在從該實際場景中的該參考點與該實際場景中的該實際位置之間的物理資訊並且依據所擷取的物理資訊來產生在該地圖座標系統中對應該實際位置的該地圖座標資料步驟包括：在該參考點上配置一特徵點定位單元以發射一光源；使用特徵點定位單元經由該光源來偵測該實際位置與該參考點之間的相對距離與相對角度；以及依據所偵測該實際位置與該參考點之間的相對距離與相對角度來計算對應該實際位置的該地圖座標資料。
20. 如申請專利範圍第19項所述之座標資料產生方法更包括：編碼該地圖座標資料使用該座標產生裝置產生一光源並且經由該光源發送已編碼的該地圖座標資料。
21. 如申請專利範圍第19項所述之座標資料產生方法，其中該地圖座標系統為一經緯度座標或一二度分帶座標。