TWI549479B - 立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法 - Google Patents

Description

立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法

本發明是有關於一種立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法，尤指一種利用主機快速模擬產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至顯示幕，以減少立體照相機在出貨前的驗證時間和簡化立體照相機在出貨前的驗證環境的立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法。

現有技術所提供的立體照相機的校正方法是先利用手動或機械旋轉預定二維圖案至不同角度，然後立體照相機的左眼影像擷取單元和右眼影像擷取單元分別擷取對應不同角度的二維圖案的圖案。在左眼影像擷取單元和右眼影像擷取單元分別擷取對應不同角度的二維圖案的圖案後，可根據對應不同角度的二維圖案的圖案，產生立體照相機的相機校正參數(camera calibration parameters)和影像矯正參數(image rectification parameters)。

然而，現有技術所提供的立體照相機的校正方法是太複雜且太耗時間。因此，現有技術所提供的立體照相機的校正方法是適用於實驗室操作，但不適合立體照相機的製造者在出貨前的驗證環境。

本發明的一實施例提供一種立體照相機的校正方法，其中一應用於該校正方法的校正系統包含一主機和一顯示幕，且該立體照相機包含一左 眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元。該校正方法包含該主機選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數與複數個影像矯正參數；該左眼影像擷取單元和該右眼影像擷取單元分別對該主機產生的對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案執行一影像擷取步驟，其中該影像擷取步驟包含：該顯示幕顯示該至少一左眼圖案，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案對應一預定角度和一預定距離；該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的一第一影像；該顯示幕顯示該至少一右眼圖案，其中該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應該預定角度和該預定距離；及該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的一第二影像；在對應該每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案都被執行該影像擷取步驟後，該主機根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數；該主機根據該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。

本發明的另一實施例提供一種立體照相機的校正系統，其中該立體照相機包含一左眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元。該校正系統包含一主機與一顯示幕。該主機是用以選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數與複數個影像矯正參數，以及產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案。該顯示幕是耦接於該主機，用以顯示該至少一左眼圖案和該至少一右眼圖案，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應一預定角度和一預定距離。在該顯示幕顯示該每一左眼圖案後，該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的一第一影像，以及在該顯示幕顯示該每一右眼圖案後，該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的一第二影像。在該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的第一影像，以及該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的第二影像後，該主機另用以根據對應該至少一二維圖案的 所有左眼圖案的複數個第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數，以及根據該產生該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。

本發明的另一實施例提供一種立體照相機的校正系統，其中該立體照相機包含一左眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元。該校正系統包含一主機和一顯示幕。該主機是用以選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數與複數個影像矯正參數，以及產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案。該顯示幕耦接於該主機，用以顯示該至少一左眼圖案和該至少一右眼圖案，該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應一預定角度和一預定距離，其中該立體照相機之該左眼影像擷取單元依據該至少一左眼圖案產生複數個第一影像，該右眼影像擷取單元依據該至少一右眼圖案產生複數個第二影像。該主機根據該複數個第一影像和該複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數，並根據該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。

本發明提供一種立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法。該校正系統和該校正方法是利用一主機快速模擬產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至顯示幕，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一右眼圖案是對應一預定角度和一預定距離。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、由於該主機可模擬產生對應該至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至一顯示幕，所以本發明不須一機械手臂控制該至少一二維圖案至不同的預定角度與不同的預定距離以簡化該立體照相機在出貨前的驗證環境；第二、由於該主機可快速模擬產生對應該至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至該顯示幕，所以 本發明可大量減少該立體照相機在出貨前的驗證時間。

100‧‧‧立體照相機

102‧‧‧左眼影像擷取單元

104‧‧‧右眼影像擷取單元

120‧‧‧校正系統

1202‧‧‧主機

1204‧‧‧顯示幕

300、302、304‧‧‧左眼圖案

2022‧‧‧儲存裝置

200-218‧‧‧步驟

第1圖是本發明的一第一實施例說明一種立體照相機的校正系統的示意圖。

第2圖是本發明的一第二實施例說明一種立體照相機的校正方法的流程圖。

第3-5圖是說明對應預定角度和預定距離的左眼圖案的示意圖。

請參照第1圖，第1圖是本發明的一第一實施例說明一種立體照相機100的校正系統120的示意圖，其中立體照相機100包含一左眼影像擷取單元102和一右眼影像擷取單元104，且校正系統120包含一主機1202與一顯示幕1204。請參照第1、2圖，第2圖是本發明的一第二實施例說明一種立體照相機的校正方法的流程圖。第2圖的校正方法是利用第1圖的立體照相機100與校正系統120說明，詳細步驟如下：步驟200：開始；步驟202：主機1202設定立體照相機100的複數個相機校正參數(camera calibration parameter)與複數個影像矯正參數(image rectification parameter)；步驟204：顯示幕1204顯示主機1202所產生的對應至少一二維圖案的一二維圖案的複數個左眼圖案，其中該複數個左眼圖案的每一左眼圖案對應一預定角度和一預定距離；步驟206：左眼影像擷取單元102擷取對應該複數個左眼圖案的每一左眼圖案的一第一影像，並儲存對應該複數個左眼圖案的每一左眼圖案的第一影像至主機1202的一儲存裝置2022；步驟208：顯示幕1204顯示主機1202所產生的對應該至少一二 維圖案的該二維圖案的複數個右眼圖案，其中該複數個右眼圖案的每一右眼圖案對應該預定角度和該預定距離；步驟210：右眼影像擷取單元104擷取對應該複數個右眼圖案的每一右眼圖案的一第二影像，並儲存對應該複數個右眼圖案的每一右眼圖案的第二影像至儲存裝置2022；步驟212：顯示幕1204是否已顯示完主機1202所產生的對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案與所有右眼圖案；如果否，跳回步驟204；如果是，進行步驟214；步驟214：主機1202根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數；步驟216：主機1202根據該複數個新相機校正參數，產生立體照相機100的複數個新影像矯正參數；步驟218：結束。

在步驟202中，立體照相機100的相機校正參數包含立體照相機100的內部參數與外部參數，其中立體照相機100的內部參數包含對應左眼影像擷取單元102的鏡片焦距、光軸、感測器尺寸、像素數目、鏡片形變或鏡片曲度，以及對應右眼影像擷取單元104的鏡片焦距、光軸、感測器尺寸、像素數目、鏡片形變或鏡片曲度；及立體照相機100的外部參數包含左眼影像擷取單元102的位置、右眼影像擷取單元104的位置、左眼影像擷取單元102與右眼影像擷取單元104之間的距離、左眼影像擷取單元102與右眼影像擷取單元104之間的相對旋轉角度、左眼影像擷取單元102與右眼影像擷取單元104之間的相對歪斜，以及左眼影像擷取單元102與右眼影像擷取單元104之間的色彩與亮度誤差。但本發明並不受限於上述立體照相機100的相機校正參數。另外，是否執行步驟202可視實際需求而決定。在步驟204 中，主機1202可產生對應該至少一二維圖案的一二維圖案的複數個左眼圖案，其中該複數個左眼圖案的每一左眼圖案對應一預定角度和一預定距離(如第3-5圖所示)，其中第3圖所示的一左眼圖案300是模擬對應一角度15°以及和距離立體照相機100之間的距離為一公尺的一實際左眼圖案，第4圖所示的一左眼圖案302是模擬對應一角度30°以及和距離立體照相機100之間的距離為二公尺的一實際左眼圖案，以及第5圖所示的一左眼圖案304是模擬對應一角度60以及和距離立體照相機100之間的距離為三公尺的一實際左眼圖案。另外，如第3-5圖所示的角度(15°、30°、60°)和距離(一公尺、二公尺、三公尺)可由主機1202動態產生或是預儲存於主機1202內的儲存裝置2022，其中儲存裝置2022可為一記憶體或一光碟。另外，主機1202可控制如第3-5圖所示的左眼圖案與相對應的實際左眼圖案之間的誤差。另外，在本發明的另一實施例中，主機1202是產生對應該至少一二維圖案的一二維圖案的一左眼圖案，其中該左眼圖案是對應一預定角度和一預定距離，亦即主機1202僅產生一左眼圖案對應該至少一二維圖案的一二維圖案。在步驟206中，當顯示幕1204顯示對應該至少一二維圖案的一二維圖案的複數個左眼圖案中的每一左眼圖案時，左眼影像擷取單元102可擷取對應該複數個左眼圖案的每一左眼圖案的一第一影像，並儲存對應該複數個左眼圖案的每一左眼圖案的第一影像至儲存裝置2022。在步驟208-210中，因為立體照相機100與校正系統120對於對應該至少一二維圖案的該二維圖案的複數個右眼圖案的操作原理和立體照相機100與校正系統120對於對應該至少一二維圖案的該二維圖案的複數個左眼圖案的操作原理(如步驟204-206所示)相同，所以在此不再贅述。另外，對應至少一二維圖案的一二維圖案的複數個左眼圖案中的每一左眼圖案和對應該二維圖案的複數個右眼圖案中的一右眼圖案互相對應。另外，本發明並不受限於步驟204、206、208、210的執行順序，亦即在本發明的另一實施例中，步驟204、206是在步驟208、210之後執行。在步驟214中，主機1202可利用開放原始碼計算機視覺資料庫(Open Source Computer Vision Library,OpenCV)根據儲存裝置2022內所儲存的對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像中的每一第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像中的一相對應第二影像之間的複數個相對特徵點，產生複數個新相機校正參數。但本發明並不受限於上述在步驟214中，主機1202利用開放原始碼計算機視覺資料庫產生該複數個新相機校正參數的方法，亦即本發明亦可利用其他現有技術所提供的方法產生該複數個新相機校正參數。在步驟216中，在主機1202產生該複數個新相機校正參數後，主機1202可根據該複數個新相機校正參數，產生立體照相機100的複數個新影像矯正參數。如果立體照相機100根據複數個新相機校正參數和複數個新影像矯正參數所產生的一立體影像不能滿足立體照相機100的製造者的需求，則立體照相機100的製造者可重複執行上述步驟直到根據立體照相機100所產生的一立體影像可滿足立體照相機100的製造者的需求。

綜上所述，本發明所提供的立體照相機的校正系統和立體照相機的校正方法是利用主機快速模擬產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至顯示幕，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一相對應右眼圖案是對應一預定角度和一預定距離。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、由於主機可模擬產生對應該至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至顯示幕，所以本發明不須機械手臂控制該至少一二維圖案至不同的預定角度與不同的預定距離以簡化立體照相機在出貨前的驗證環境；第二、由於主機可快速模擬產生對應該至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案至顯示幕，所以本發明可大量減少立體照相機在出貨前的驗證時間。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所 做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

200-218‧‧‧步驟

Claims (17)

1. 一種立體照相機的校正方法，其中一應用於該校正方法的校正系統包含一主機和一顯示幕，且該立體照相機包含一左眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元，該校正方法包含：該主機選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數(camera calibration parameter)與複數個影像矯正參數(image rectification parameter)；該左眼影像擷取單元和該右眼影像擷取單元分別對該主機產生的對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案執行一影像擷取步驟，其中該影像擷取步驟包含：該顯示幕顯示該至少一左眼圖案，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案對應一預定角度和一預定距離；該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的一第一影像；該顯示幕顯示該至少一右眼圖案，其中該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應該預定角度和該預定距離；及該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的一第二影像；在對應該每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案都被執行該影像擷取步驟後，該主機根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數；及該主機根據該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。
2. 如請求項1所述校正方法，其中該立體照相機的複數個相機校正參數包含該立體照相機的內部參數與外部參數。
3. 如請求項2所述校正方法，其中該立體照相機的內部參數包含對應該左眼影像擷取單元的鏡片焦距、光軸、感測器尺寸、像素數目、鏡片形變或鏡片曲度，以及對應該右眼影像擷取單元的鏡片焦距、光軸、感測器尺寸、像素數目、鏡片形變或鏡片曲度；及該立體照相機的外部參數包含該左眼影像擷取單元的位置、該右眼影像擷取單元的位置、該左眼影像擷取單元與該右眼影像擷取單元之間的距離、該左眼影像擷取單元與該右眼影像擷取單元之間的相對旋轉角度、該左眼影像擷取單元與該右眼影像擷取單元之間的相對歪斜，以及該左眼影像擷取單元與該右眼影像擷取單元之間的色彩與亮度誤差。
4. 如請求項1所述校正方法，其中該影像擷取步驟另包含：該左眼影像擷取單元儲存該第一影像至該主機的一儲存裝置；及該右眼影像擷取單元儲存該第二影像至該儲存裝置。
5. 如請求項1所述校正方法，其中對應該預定角度和該預定距離的該每一左眼圖案是模擬對應該預定角度和該預定距離的一實際左眼圖案，以及對應該預定角度和該預定距離的該每一右眼圖案是模擬對應該預定角度和該預定距離的一實際右眼圖案。
6. 如請求項5所述校正方法，其中該主機另用以控制該每一左眼圖案與該實際左眼圖案之間的誤差，以及控制該每一右眼圖案與該實際右眼圖案之間的誤差。
7. 如請求項1所述校正方法，其中該預定角度和該預定距離是該主機動態產生或是預儲存於該主機的一儲存裝置。
8. 如請求項1所述校正方法，其中該每一左眼圖案對應該每一右眼圖案。
9. 如請求項1所述校正方法，其中在對應該每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案都被執行該影像擷取步驟後，該主機根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像中的每一第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像中的一相對應第二影像之間的複數個相對特徵點，產生複數個新相機校正參數。
10. 一種立體照相機的校正系統，其中該立體照相機包含一左眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元，該校正系統包含：一主機，用以選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數與複數個影像矯正參數，以及產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案；及一顯示幕，耦接於該主機，用以顯示該至少一左眼圖案和該至少一右眼圖案，其中該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應一預定角度和一預定距離；其中在該顯示幕顯示該每一左眼圖案後，該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的一第一影像，以及在該顯示幕顯示該每一右眼圖案後，該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的一第二影像；其中在該左眼影像擷取單元擷取對應該每一左眼圖案的第一影像，以及該右眼影像擷取單元擷取對應該每一右眼圖案的第二影像後，該主機另用以根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數，以及根據該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。
11. 如請求項10所述校正系統，其中該第一影像被儲存至該主機的一儲存裝置，以及該第二影像被儲存至該儲存裝置。
12. 如請求項10所述校正系統，其中對應該預定角度和該預定距離的該每一左眼圖案是模擬對應該預定角度和該預定距離的一實際左眼圖案，以及對應該預定角度和該預定距離的該每一右眼圖案是模擬對應該預定角度和該預定距離的一實際右眼圖案。
13. 如請求項12所述校正系統，其中該主機另用以控制該每一左眼圖案與該實際左眼圖案之間的誤差，以及控制該每一右眼圖案與該實際右眼圖案之間的誤差。
14. 如請求項10所述校正系統，其中該預定角度和該預定距離是該主機動態產生或是預儲存於該主機的一儲存裝置。
15. 如請求項10所述校正系統，其中該每一左眼圖案對應該每一右眼圖案。
16. 如請求項10所述校正系統，其中該主機根據對應該至少一二維圖案的所有左眼圖案的複數個第一影像中的每一第一影像和對應該至少一二維圖案的所有右眼圖案的複數個第二影像中的一相對應第二影像之間的複數個相對特徵點，產生該複數個新相機校正參數。
17. 一種立體照相機的校正系統，其中該立體照相機包含一左眼影像擷取單元和一右眼影像擷取單元，該校正系統包含：一主機，用以選擇性地設定該立體照相機的複數個相機校正參數與複數個影像矯正參數，以及產生對應至少一二維圖案的每一二維圖案的至少一左眼圖案與至少一右眼圖案；及 一顯示幕，耦接於該主機，用以顯示該至少一左眼圖案和該至少一右眼圖案，該至少一左眼圖案的每一左眼圖案以及該至少一右眼圖案的每一右眼圖案對應一預定角度和一預定距離，其中該立體照相機之該左眼影像擷取單元依據該至少一左眼圖案產生複數個第一影像，該右眼影像擷取單元依據該至少一右眼圖案產生複數個第二影像；其中該主機根據該複數個第一影像和該複數個第二影像，產生複數個新相機校正參數，並根據該複數個新相機校正參數，產生複數個新影像矯正參數。