TWI556622B

TWI556622B - 快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法

Info

Publication number: TWI556622B
Application number: TW103135289A
Authority: TW
Inventors: 李季峰
Original assignee: 鈺立微電子股份有限公司
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-11-01
Also published as: TW201515432A

Description

快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法

本發明是有關於一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法，尤指一種利用主機產生複數組對應不同預定距離的預定圖案至顯示器以快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法。

現有產生照相機的距離對視差關係表的方法是利用照相機擷取對應於複數個具有不同距離的物件的複數個影像，然後耦接於照相機的主機根據該複數個影像，產生對應於複數個不同距離的視差。在主機產生對應於複數個不同距離的視差後，主機即可根據對應該複數個不同距離的視差和該複數個不同距離，產生該照相機的距離對視差關係表。

然而現有技術有以下缺點：第一、產生該照相機的距離對視差關係表的環境和校正該照相機的環境不同，所以現有技術具有較高的操作成本；及第二、因為現有技術需要用以置放複數個具有不同距離的物件，所以現有技術需要較大的空間。因此，現有技術對於產生該照相機的距離對視差關係表而言並非是一個好的選擇。

本發明的一實施例提供一種快速產生照相機的距離對視差關係表的方法，其中一應用於該方法的系統包含一照相機、一主機和一顯示幕，以及該照相機包含至少二影像擷取單元。該方法包含該顯示幕顯示該主機所產生的複數組預定圖案，其中該複數組預定圖案中的每一組預定圖案對應一預定距離；該至少二影像擷取單元對該每一組預定圖案執行一視差產生步驟，其中該視差產生步驟包含該至少二影像擷取單元中的每一影像擷取單元對該每一組預定圖案中的一對應專屬預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像；及該主機根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像，產生對應該預定距離的一視差；在該至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，該主機根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。

本發明的另一實施例提供一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統。該系統包含一照相機、一主機及一顯示幕。該照相機包含至少二影像擷取單元。該主機是用以產生複數組預定圖案，其中該複數組預定圖案中的每一組預定圖案對應一預定距離。該顯示幕是用以顯示該複數組預定圖案。當該顯示幕顯示該每一組預定圖案時，該至少二影像擷取單元中的每一影像擷取單元對該每一組預定圖案中的一對應專屬預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像，該主機另用以根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像，產生對應該預定距離的一視差，在該至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，該主機另用以根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。

本發明提供一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法。該系統和該方法是利用一主機產生複數組對應不同預定距離的預定圖案至一顯示器，以及利用該照相機內的至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案中的每一組預定圖案執行一視差產生步驟。在該照相機內的至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，該主機即可根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、因為本發明是利用該主機產生該複數組對應不同預定距離的預定圖案至該顯示器，所以本發明不需要大的空間；第二、本發明用以產生該照相機的距離對視差關係表的環境和校正該照相機的環境相同，所以本發明具有較低的操作成本。

100‧‧‧系統

102‧‧‧照相機

104‧‧‧主機

106‧‧‧顯示幕

1022‧‧‧左眼影像擷取單元

1024‧‧‧右眼影像擷取單元

1062、1064‧‧‧畫面

A、B、C、D、E‧‧‧點

D1、D2、D3‧‧‧距離

DI‧‧‧視差

IML、IMR‧‧‧影像

LFP、RFP、FP1、FP2、FP3‧‧‧特徵點

SI‧‧‧重疊影像

200-212‧‧‧步驟

第1圖是本發明的一第一實施例說明一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統的示意圖。

第2圖是本發明的一第二實施例說明一種快速產生照相機的距離對視差關係表的方法的流程圖。

第3-5圖是說明該組預定圖案對應該預定距離的示意圖。

第6圖是說明顯示幕根據多工的方式，顯示該組預定圖案的示意圖。

第7、8圖是說明顯示幕同時顯示該組預定圖案中的每一預定圖案的示意圖。

第9圖是說明主機產生對應該預定距離的視差的示意圖。

第10圖是說明主機搜尋離複數個特徵點的示意圖。

請參照第1圖，第1圖是本發明的一第一實施例說明一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統100的示意圖，其中系統100包含一照相機102、一主機104及一顯示幕106，且照相機102包含左眼影像擷取單元1022和右眼影像擷取單元1024。但本發明並不受限於照相機102僅包含左眼影像擷取單元1022和右眼影像擷取單元1024，亦即照相機102可包含至少二影像擷取單元。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快速產生照相機的距離對視差關係表的方法的流程圖。第2圖的方法是利用第1圖的系統100說明，詳細步驟如下：步驟200：開始；步驟202：顯示幕106顯示主機104所產生的複數組預定圖案；步驟204：左眼影像擷取單元1022和右眼影像擷取單元1024中的每一影像擷取單元對該複數組預定圖案的一組預定圖案中的一對應專屬預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像，其中該組預定圖案對應一預定距離；步驟206：主機104根據左眼影像擷取單元1022和右眼影像擷取單元1024所產生的對應該組預定圖案的二影像，產生對應該預定距離的一視差；步驟208：顯示幕106是否已顯示完主機104所產生的複數組預定圖案；如果否，跳回步驟204；如果是，進行步驟210；步驟210：主機104根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表；步驟212：結束。

請參照第3-5圖，第3-5圖是說明該組預定圖案對應該預定距離的示意圖。如第3圖所示，當該組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的每一特徵點的位置(例如對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的一特徵點的位置在顯示幕106的A點)和該組預定圖案中對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置(例如對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置亦在顯示幕106的A點)相同時，該組預定圖案對應的預定距離為D1，其中距離D1是等於顯示幕106與照相機102之間的距離；如第4圖所示，當該組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的每一特徵點的位置(例如對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的一特徵點的位置在顯示幕106的B點)和該組預定圖案中對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置(例如對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置在顯示幕106的C點)不同時，該組預定圖案對應的預定距離為D2，其中距離D2是大於顯示幕106與照相機102之間的距離；如第5圖所示，當該組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的每一特徵點的位置(例如對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的一特徵點的位置在顯示幕106的D點)和該組預定圖案中對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置(例如對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的一對應特徵點的位置在顯示幕106的E點)不同時，該組預定圖案對應的預定距離為D3，其中距離D3是小於顯示幕106與照相機102之間的距離。另外，該組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案和該組預定圖案中對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案是二維圖案，且該組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案和該組預定圖案中對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案互相對應。

請參照第6圖，第6圖是說明顯示幕106根據一分時多工的方式，顯示該組預定圖案的示意圖。如第6圖所示，在一時段T1時，顯示幕106顯示對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案的畫面1062，以及在接續時段T1後的時段T2，顯示幕106顯示對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案的畫面1064，其中主機104會發出一同步信號給顯示幕106以使顯示幕106依序顯示對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案和對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案。另外，在本發明的另一實施例中，因為主機104可發出同步信號給顯示幕106，所以顯示幕106可先顯示該複數組預定圖案中對應左眼影像擷取單元1022的至少一預定圖案後，再顯示對應右眼影像擷取單元1024的至少一預定圖案。

請參照第7、8圖，第7、8圖是說明顯示幕106同時顯示該組預定圖案中的每一預定圖案的示意圖。如第7圖所示，顯示幕106同時顯示對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案以及對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案，其中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案和對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案都具有一對應專屬顏色，例如對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案對應紅色以及對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案對應綠色。亦即左眼影像擷取單元1022可用紅色濾鏡濾掉對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案以及右眼影像擷取單元1024可用綠色濾鏡濾掉對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案。但本發明並不受限於左眼影像擷取單元1022利用紅色濾鏡濾掉對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案以及右眼影像擷取單元1024利用綠色濾鏡濾掉對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案。如第8圖所示，顯示幕106同時顯示對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案以及對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案，其中對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案和對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案都具有一對應專屬樣式，例如對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案對應圓形以及對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案對應三角形。亦即左眼影像擷取單元1022可用圖形辨識方式濾掉對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案以及右眼影像擷取單元1024亦可用圖形辨識方式濾掉對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案。另外，在本發明的另一實施例中，顯示器106可利用第6、7、8圖的一組合，顯示該組預定圖案。另外，該組預定圖案所對應的預定距離可預儲存於主機104的一儲存裝置。另外，該複數組預定圖案中的其餘組預定圖案的操作原理都和該組預定圖案的操作原理相同，在此不再贅述。

在步驟204中，在時段T1時，左眼影像擷取單元1022可對顯示幕106顯示對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像IML(如第9圖所示)，其中影像IML具有一特徵點LFP；以及在接續時段T1後的時段T2，右眼影像擷取單元1024可對顯示幕106顯示對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案執行影像擷取動作以產生一影像IMR(如第9圖所示)，其中影像IMR具有一特徵點RFP。另外，影像IML和影像IMR僅是用以說明本發明，亦即本發明並不受限於影像IML和影像IMR僅具有一特徵點。

在步驟206中，如第9圖所示，主機104可根據影像IML和影像IMR，產生對應該預定距離的一視差DI。亦即主機104可重疊影像IML和影像IMR以產生一重疊影像SI，然後，主機104可根據重疊影像SI，計算出對應該預定距離的視差(亦即視差DI是重疊影像SI中特徵點LFP和特徵點RFP之間的距離)。另外，在本發明的另一實施例中，主機104是將影像IML和影像IMR中的所有像素利用現有技術所提供的立體匹配(stereo matching)方式計算出對應該預定距離的視差。另外，在本發明的另一實施例中，如第10圖所示，主機104可先找出影像IML的特徵點LFP，然後在影像IMR中搜尋和影像IML的特徵點LFP關聯性較高的複數個特徵點FP1、FP2、FP3、...。但本發明並不受限於主機104於第10圖所示在影像IMR中的搜尋方向。因此，如第10圖所示，主機104即可根據影像IML的特徵點LFP和影像IMR中和影像IML的特徵點LFP關聯性較高的複數個特徵點FP1、FP2、FP3、...，計算出對應該預定距離的視差。另外，因為主機104可利用現有技術所提供的方法根據如第7、8圖所示的對應左眼影像擷取單元1022的預定圖案以及對應右眼影像擷取單元1024的預定圖案，計算出對應該預定距離的視差，所以在此不再贅述

在步驟210中，在主機104根據上述方式，產生對應該複數個預定距離的視差後，主機104可利用公式法、查表法或其他現有技術所提供的方法根據對應該複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。例如，主機104可利用式(1)，產生該關係表： PD=a+b/(DIS)^-1+c/(DIS)^-2 (1)

如式(1)所示，PD表示一對應距離，以及DIS表示一視差。因此，主機104即可利用一迴歸方法根據在步驟210中所產生對應該複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，計算出式(1)中的係數a、b、c。另外，本發明並不受限於主機104利用式(1)，產生該關係表。亦即主機104亦可利用其他公式，產生該關係表。另外，在產生該關係表後，主機104即可利用線性內插法根據該關係表，計算出對應一距離的視差。

綜上所述，本發明所提供的快速產生照相機的距離對視差關係表的系統及其相關方法是利用主機產生複數組對應不同預定距離的預定圖案至顯示器，以及利用照相機內的至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案中的每一組預定圖案執行一視差產生步驟。在照相機內的至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，主機即可根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、因為本發明是利用主機產生複數組對應不同預定距離的預定圖案至顯示器，所以本發明不需要大的空間；第二、本發明用以產生該照相機的距離對視差關係表的環境和校正該照相機的環境相同，所以本發明具有較低的操作成本。

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。

200-212‧‧‧步驟

Claims

一種快速產生照相機的距離對視差關係表的方法，其中一應用於該方法的系統包含一照相機、一主機和一顯示幕，其中該照相機包含至少二影像擷取單元，該方法包含：該顯示幕顯示該主機所產生的複數組預定圖案，其中該複數組預定圖案中的每一組預定圖案的複數個互相對應的特徵點是用以決定一預定距離；該至少二影像擷取單元對該每一組預定圖案執行一視差產生步驟，其中該視差產生步驟包含：該至少二影像擷取單元中的每一影像擷取單元對該每一組預定圖案中的一對應專屬預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像；及該主機根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像，產生對應該預定距離的一視差；及在該至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，該主機根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。
如請求項1所述的方法，其中該顯示幕根據一分時多工的方式，顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案。
如請求項1所述的方法，其中該顯示幕同時顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案，且該對應專屬預定圖案具有一對應專屬顏色。
如請求項1所述的方法，其中該顯示幕同時顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案，且該對應專屬預定圖案具有一對應專屬樣式。
如請求項1所述的方法，其中該每一組預定圖案中的每一預定圖案是一二維圖案。
如請求項1所述校正方法，其中該預定距離是預儲存於該主機的一儲存裝置。
如請求項1所述校正方法，其中該主機是根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像的對應特徵點，產生對應該預定距離的該視差。
一種快速產生照相機的距離對視差關係表的系統，包含：一照相機，包含至少二影像擷取單元；一主機，用以產生複數組預定圖案，其中由該複數組預定圖案中的每一組預定圖案的複數個互相對應的特徵點是用以決定一預定距離；及一顯示幕，用以顯示該複數組預定圖案；其中當該顯示幕顯示該每一組預定圖案時，該至少二影像擷取單元中的每一影像擷取單元對該每一組預定圖案中的一對應專屬預定圖案執行一影像擷取動作以產生一影像，該主機另用以根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像，產生對應該預定距離的一視差，在該至少二影像擷取單元對該複數組預定圖案執行該視差產生步驟後，該主機另用以根據對應複數個預定距離的視差和該複數個預定距離，產生該關係表。
如請求項8所述的系統，其中該顯示幕根據一分時多工的方式，顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案。
如請求項8所述的系統，其中該顯示幕同時顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案，且該對應專屬預定圖案具有一對應專屬顏色。
如請求項8所述的系統，其中該顯示幕同時顯示該每一組預定圖案中的每一預定圖案，且該對應專屬預定圖案具有一對應專屬樣式。
如請求項8所述的系統，其中該每一組預定圖案中的每一預定圖案是一二維圖案。
如請求項8所述的系統，其中該預定距離是預儲存於該主機的一儲存裝置。
如請求項8所述的系統，其中該主機是根據該至少二影像擷取單元所產生的至少二影像的對應特徵點，產生對應該預定距離的該視差。