CN104581136B - 图像校准系统和立体摄像机的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像校准系统和立体摄像机的校准方法。所述校准方法包括控制所述立体摄像机的左眼图像获取单元和右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作以产生一左眼图像与一右眼图像；分别从所述左眼图像与所述右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点；根据所述多个第一特征点与所述多个第二特征点与所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作。因此，本发明对于一用户而言较方便、花费较低且无须专业技巧。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像校准系统和立体摄像机的校准方法。
背景技术
为了要使立体摄像机产生良好质量的立体图像，立体摄像机通常需要高机构与高光学准度，其中在立体摄像机出厂前，立体摄像机的制造商会在立体摄像机的制造过程中维持上述立体摄像机所需的高机构与高光学准度。然而在立体摄像机出厂后，上述立体摄像机所需的机构与光学准度会因为立体摄像机的使用环境或使用方法(例如立体摄像机的使用环境或使用方法可造成立体摄像机的左/右眼图像获取单元的位置或获取图像角度产生改变，或或左/右眼图像获取单元的镜片发生形变)而无法维持。因此，在立体摄像机出厂且用户操作一段时间后，立体摄像机需要再进行图像校准以补偿立体摄像机的机构与光学准度漂移。
现有技术所公开的校准方法是主要利用棋盘格等测试图案，重复的对立体摄像机执行一图像矫正动作。然而现有技术所公开的大部分是适合由专业受过训练的技工和自动设备在立体摄像机的制造过程中执行。因此，当用户操作立体摄像机一段时间后，立体摄像机需要图像校准时，用户可能需要送回立体摄像机至立体摄像机的制造商。如此，对于用户而言，现有技术是不方便、旷日费时且需要额外的花费。
发明内容
本发明的一实施例公开一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元。所述校准方法包含控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像；分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至一内存；下载所述立体摄像机的内部参数至所述内存；根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与所述内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；及分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正(imagerectification)动作。
本发明的另一实施例公开一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一内存。所述校准方法包含控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像；分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述内存；根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与储存于所述内存内的所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；及分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正(imagerectification)动作。
本发明的另一实施例公开一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元。所述校准方法包含利用一数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作；计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正(image rectification)动作；及利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对一校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
本发明的另一实施例公开一种图像校准系统。所述图像校准系统包含一立体摄像机与一校准图案。所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元、一内存和一处理器。所述校准图案具有多个特征点。所述处理器是用以控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像，用以分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述内存，用以根据所述多个第一特征点与所述多个第二特征点与所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，以及用以分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正(image rectification)动作。
本发明的另一实施例公开一种图像校准系统。所述图像校准系统包含立体摄像机和一校准图案。所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元。所述校准图案具有多个特征点。所述立体摄像机电连接至所述立体摄像机外的一装置以执行一图像矫正动作，其中所述装置的处理器控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像，分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述装置的内存，下载所述立体摄像机的内部参数至所述内存，根据所述多个第一特征点与所述多个第二特征点与所述内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，以及分别根据所述相机校准参数图像矫正参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正(image rectification)动作。
本发明的另一实施例公开一种图像校准系统。所述图像校准系统包含一立体摄像机与一校准图案。所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一处理器。所述处理器是用以利用一数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，在所述处理器执行所述自动校准动作后，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正(image rectification)动作，以及在所述处理器执行所述图像矫正(image rectification)动作后，利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
本发明的另一实施例公开一种图像校准系统。所述图像校准系统包含立体摄像机和一校准图案。所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元。所述立体摄像机电连接至所述立体摄像机外的一装置以执行一图像矫正动作，其中所述装置的处理器下载所述立体摄像机的内部参数与外部参数，利用一数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，在所述处理器执行所述自动校准动作后，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正(image rectification)动作，以及在所述处理器执行所述图像矫正(image rectification)动作后，利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
本发明的另一实施例公开一种图像校准系统。所述图像校准系统包含一立体摄像机，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一处理器，所述处理器电连接所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元，且所述立体摄像机具有一内部参数。所述处理器控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作，以产生对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点，又所述处理器根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与所述内部参数，计算出对应所述立体摄像机的一相机校准参数，以及根据所述相机校准参数，对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一图像矫正动作。
本发明公开一种图像校准系统和立体摄像机的校准方法。因为在所述立体摄像机出厂且被一用户操作一段时间后，所述立体摄像机会因为所述立体摄像机的使用环境、使用方法或使用状况造成所述立体摄像机的外部参数(或所述立体摄像机的内部参数和外部参数)漂移，导致所述立体摄像机的机构与光学准度降低，所以本发明所公开的图像校准系统和立体摄像机的校准方法是适用在所述立体摄像机出厂且被所述用户操作一段时间后。由于本发明是利用所述立体摄像机的制造商所提供的一具有多个特征点的校准图案(印刷在一板子上或是可显示在一显示屏上)和所述立体摄像机的内部参数补偿所述立体摄像机的外部参数漂移，以及本发明也可利用现有技术所公开的数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数和外部参数对所述立体摄像机的左眼图像获取单元与右眼图像获取单元执行自动校准动作，所以相较于现有技术，本发明对于所述用户而言较方便、花费较低且无须专业技巧。
附图说明
图1是说明一种立体摄像机、装置与校准图案的示意图。
图2是本发明第一实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。
图3是说明左眼图像的示意图。
图4是说明右眼图像的示意图。
图5是说明显示屏显示校准图案的示意图。
图6是本发明第二实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。
图7是本发明第三实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。
图8是本发明第四实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10 图像校准系统
100 立体摄像机
102 左眼图像获取单元
104 右眼图像获取单元
120 装置
130 校准图案
140 左眼图像
150 右眼图像
160 板子
170 显示屏
1202 内存
1204 处理器
FP1-FP9 特征点
FFP1-FFP9 第一特征点
SFP1-SFP9 第二特征点
200-212、600-614、700-720、800-812 步骤
具体实施方式
请参照图1，图1是说明一种立体摄像机100、装置120与校准图案130的示意图，其中立体摄像机100和校准图案130是包含于一图像校准系统10，立体摄像机100包含一左眼图像获取单元102和一右眼图像获取单元104，且装置120包含一内存1202和一处理器1204。请参照图2、3、4，图2是本发明第一实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图，图3是说明一左眼图像140的示意图，以及图4是说明一右眼图像150的示意图。图2的校准方法是利用图1的图像校准系统10与装置120说明，详细步骤如下：
步骤200：开始；
步骤202：在立体摄像机100出厂后且操作一段时间后，处理器1204控制左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104分别对具有9个特征点FP1-FP9的校准图案130执行一图像获取动作以产生左眼图像140与右眼图像150；
步骤204：处理器1204分别从左眼图像140与右眼图像150萃取对应9个特征点FP1-FP9的9个第一特征点FFP1-FFP9与9个第二特征点SFP1-SFP9至内存1202；
步骤206：处理器1204下载立体摄像机100的内部参数至内存1202；
步骤208：处理器1204根据9个第一特征点FFP1-FFP9、9个第二特征点SFP1-SFP9与立体摄像机100的内部参数，计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数；
步骤210：处理器1204分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行一图像矫正(image rectification)动作；
步骤212：结束。
在立体摄像机100出厂且操作一段时间后，立体摄像机100会因为立体摄像机100的使用环境、使用方法或使用状况造成立体摄像机100的外部参数漂移，导致立体摄像机100的机构与光学准度降低，其中立体摄像机100的外部参数包含左眼图像获取单元102的位置、右眼图像获取单元104的位置、左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104之间的距离、左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104之间的相对旋转角度，以及左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104之间的相对歪斜。因此，立体摄像机100需要被图像矫正以补偿立体摄像机100的外部参数漂移。在步骤202中，在装置120电连接立体摄像机100后，处理器1204可控制左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104分别对具有9个特征点FP1-FP9的校准图案130执行图像获取动作以产生左眼图像140与右眼图像150，其中校准图案130是印刷在一平整的板子160上(如图1所示)。但本发明并不受限于图1所示的校准图案130的形状与图案。但在本发明的另一实施例中，校准图案130是储存于一储存装置内且可用以显示在一显示屏170上(如图5所示)。另外，本发明并不受限于校准图案130具有9个特征点FP1-FP9，也就是说校准图案130可具有多个特征点。如图3、4所示，因为校准图案130具有9个特征点FP1-FP9，所以左眼图像获取单元102所产生的左眼图像140也具有9个第一特征点FFP1-FFP9以及右眼图像获取单元104所产生的右眼图像150也具有9个第二特征点SFP1-SFP9。如图3、4所示，在步骤204中，因为左眼图像140具有9个第一特征点FFP1-FFP9以及右眼图像150具有9个第二特征点SFP1-SFP9，所以处理器1204可分别从左眼图像140与右眼图像150萃取对应9个特征点FP1-FP9的9个第一特征点FFP1-FFP9与9个第二特征点SFP1-SFP9至内存1202。在步骤206中，处理器1204下载立体摄像机100的内部参数至内存1202，其中立体摄像机100的内部参数包含对应左眼图像获取单元102的镜片焦距、光轴、镜片形变等，以及对应右眼图像获取单元104的镜片焦距、光轴、镜片形变等。另外，立体摄像机100的内部参数是储存在立体摄像机100的制造商的服务器，或是储存在立体摄像机100的制造商所提供的一储存装置内。在步骤208中，在处理器1204下载立体摄像机100的内部参数至内存1202后，处理器1204即可根据萃取自左眼图像140的9个第一特征点FFP1-FFP9、萃取自右眼图像150的9个第二特征点SFP1-SFP9与立体摄像机100的内部参数，计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数。在步骤210中，当处理器1204计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数后，处理器1204分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行一图像矫正(imagerectification)动作，也就是说因为立体摄像机100的使用环境、使用方法或使用状况造成立体摄像机100的外部参数漂移，所以处理器1204可分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数，补偿(也就是说矫正)左眼图像获取单元102所产生的左眼图像和右眼图像获取单元104所产生的右眼图像。另外，于本发明的一实施例中，图像矫正动作的目的是使左眼图像获取单元102所产生的一左眼图像的多个第一特征点和右眼图像获取单元104所产生的一右眼图像的多个第二特征点对齐(例如扫描线对扫描线(line to line)对齐)以节省处理器1204后续处理所需内存空间，其中扫描线对扫描线对齐是指在图像平面上，多个第一特征点与多个第二特征点中各自相对应的点在同一X轴上(左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104置放在同一水平面)或在同一Y轴上(左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104置放在同一垂直面)。另外，在本发明的另一实施例中，装置120是包含在立体摄像机100内，其中当立体摄像机100包含装置120时，立体摄像机100的内部参数(和外部参数)是储存在内存1202，或是由处理器1204从立体摄像机100的制造商的服务器或立体摄像机100的制造商所提供的储存装置中下载立体摄像机100的内部参数(和外部参数)至内存1202。另外，在立体摄像机100出厂且操作一段时间后，立体摄像机100可能因为立体摄像机100的使用环境、使用方法或使用状况造成立体摄像机100的内部参数与外部参数漂移，导致立体摄像机100的机构与光学准度降低，所以在本发明的另一实施例中，在步骤208中，处理器1204可根据萃取自左眼图像140的9个第一特征点FFP1-FFP9与萃取自右眼图像150的9个第二特征点SFP1-SFP9，计算出对应立体摄像机100的内部参数与外部参数的相机校准参数，以及在步骤210中，处理器1204分别根据对应立体摄像机100的内部参数与外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行图像矫正(image rectification)动作。于本发明的一实施例中，校准图案130是一个单一图案而非如先前技术是由多数个图案所组成，因此相较于现有技术，本发明对于所述用户而言较方便、花费较低且无须专业技巧。另外，在本发明的另一实施例中，图像校准系统10包含立体摄像机100。
请参照图1、3、4、6，图6是本发明第二实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。图6的校准方法是利用图1的图像校准系统10与装置120说明，详细步骤如下：
步骤600：开始；
步骤602：在立体摄像机100出厂且操作一段时间后，处理器1204控制左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104分别对具有9个特征点FP1-FP9的校准图案130执行一图像获取动作以产生多个左眼图像与多个右眼图像；
步骤604：处理器1204分别对多个左眼图像与多个右眼图像执行一去噪声动作；
步骤606：处理器1204分别从多个去噪声的眼图像与多个去噪声右眼图像萃取对应9个特征点FP1-FP9的多个第一特征点与多个第二特征点至内存1202；
步骤608：处理器1204下载立体摄像机100的内部参数至内存1202；
步骤610：处理器1204根据多个第一特征点、多个第二特征点与立体摄像机100的内部参数，计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数；
步骤612：处理器1204分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行一图像矫正(image rectification)动作；
步骤614：结束。
图6的实施例和图2的实施例的差别在于在步骤602中，处理器1204在一预定时间中控制左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104分别对具有9个特征点FP1-FP9的校准图案130执行图像获取动作以产生多个左眼图像(例如多个类似图3所示的左眼图像140)与多个右眼图像(例如多个类似图4所示的右眼图像150)；在步骤604中，处理器1204分别对多个左眼图像与多个右眼图像执行去噪声动作；以及在步骤606中，处理器1204分别从多个去噪声的左眼图像与多个去噪声的右眼图像萃取对应9个特征点FP1-FP9的多个第一特征点与多个第二特征点至内存1202。另外，图6的实施例的其余操作原理都和图2的实施例相同，在此不再赘述。
请参照图1、7，图7是本发明第三实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。图7的校准方法是利用图1的图像校准系统10与装置120说明，详细步骤如下：
步骤700：开始；
步骤702：在立体摄像机100出厂且操作一段时间后，处理器1204控制左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104分别对具有9个特征点FP1-FP9的校准图案130执行一图像获取动作以产生多个左眼图像与多个右眼图像；
步骤704：处理器1204分别对多个左眼图像与多个右眼图像执行一去噪声动作；
步骤706：处理器1204分别从多个去噪声的左眼图像与多个去噪声的右眼图像萃取对应9个特征点FP1-FP9的多个第一特征点与多个第二特征点至内存1202；
步骤708：处理器1204下载立体摄像机100的内部参数至内存1202；
步骤710：处理器1204根据多个第一特征点、多个第二特征点与立体摄像机100的内部参数，计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数；
步骤712：处理器1204分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行一图像矫正(image rectification)动作；
步骤714：处理器1204利用一成本函数(cost function)评估左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104的校准是否满足一预定标准；如果是，执行步骤720；如果否，执行步骤716；
步骤716：处理器1204利用一数值优化方法对左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104执行一自动校准动作；
步骤718：处理器1204计算出对应立体摄像机100的外部参数的新相机校准参数，执行步骤712；
步骤720：结束。
图7的实施例和图6的实施例的差别在于在步骤714中，处理器1204利用成本函数根据左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104分别对校准图案130执行图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104的校准是否满足预定标准，其中成本函数是有关于校准后的左眼图像与校准后的右眼图像之间的绝对差异，但本发明并不受限于成本函数是有关于校准后的左眼图像与校准后的右眼图像之间的绝对差异；在步骤716中，处理器1204利用现有技术所公开的数值优化方法对左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104执行自动校准动作，也就是说处理器1204利用现有技术所公开的数值优化方法极小化成本函数；以及在步骤718中，在处理器1204对左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104执行自动校准动作后，处理器1204可计算出对应立体摄像机100的外部参数的新相机校准参数。另外，图7的实施例的其余操作原理都和图6的实施例相同，在此不再赘述。
请参照图1、8图，8是本发明第四实施例公开的一种立体摄像机的校准方法的流程图。图8的校准方法是利用图1的图像校准系统10与装置120说明，详细步骤如下：
步骤800：开始；
步骤802：处理器1204下载立体摄像机100的内部参数和外部参数至内存1202；
步骤804：处理器1204利用一数值优化方法对左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104执行一自动校准动作；
步骤806：处理器1204计算出对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数；
步骤808：处理器1204分别根据对应立体摄像机100的外部参数的相机校准参数对左眼图像获取单元102和右眼图像获取单元104，执行一图像矫正(image rectification)动作；
步骤810：处理器1204利用一成本函数评估左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104的校准是否满足一预定标准；如果是，进行步骤812；如果否，执行步骤804；
步骤812：结束。
图8的实施例和图2、6、7的实施例的差别在于在步骤802中，处理器1204是下载立体摄像机100的内部参数和外部参数至内存1202；以及在步骤804中，处理器1204利用数值优化方法和立体摄像机100的内部参数和外部参数对左眼图像获取单元102与右眼图像获取单元104执行自动校准动作。另外，步骤806和步骤718相同，步骤808和步骤712相同，以及步骤810和步骤714相同，所以步骤806、808、810的操作原理在此不再赘述。
综上所述，因为在立体摄像机出厂且被用户操作一段时间后，立体摄像机会因为立体摄像机的使用环境、使用方法或使用状况造成立体摄像机的外部参数(或立体摄像机的内部参数和外部参数)漂移，导致立体摄像机的机构与光学准度降低，所以本发明所公开的图像校准系统和立体摄像机的校准方法是适用在立体摄像机出厂且被用户操作一段时间后。由于本发明是利用立体摄像机的制造商所提供的具有多个特征点的校准图案(印刷在板子上或是可显示在显示屏上)和立体摄像机的内部参数补偿立体摄像机的外部参数漂移，以及本发明也可利用现有技术所公开的数值优化方法和立体摄像机的内部参数和外部参数对左眼图像获取单元与右眼图像获取单元执行自动校准动作，所以相较于现有技术，本发明对于用户而言较方便、花费较低且无须专业技巧。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (29)
1.一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元，其特征在于，包含：
控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像；
分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至一内存；
自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数至所述内存，其中自所述服务器或所述储存装置所下载的所述立体摄像机的内部参数不会更新；
根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与自所述服务器或所述储存装置所下载的所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；及
分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作，其中所述图像矫正动作和自所述服务器或所述储存装置所下载的所述立体摄像机的内部参数有关。
2.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，另包含：
对所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像执行一去噪声动作。
3.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，另包含：
在分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作后，一处理器利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行所述图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
4.如权利要求3所述的校准方法，其特征在于：当所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准没有满足所述预定标准时，所述校准方法另包含：
利用一数值优化方法对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作；
计算出对应所述立体摄像机的外部参数的新相机校准参数；及
分别根据所述新相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作。
5.一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一内存，其特征在于，包含：
控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像；
分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述内存；
根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与储存于所述内存内的所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，其中储存于所述内存内的所述立体摄像机的内部参数不会更新；及
分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作，其中所述图像矫正动作和储存于所述内存内的所述立体摄像机的内部参数有关。
6.一种立体摄像机的校准方法，其中所述立体摄像机包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元，其特征在于，包含：
利用一数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，其中所述立体摄像机的内部参数不会更新；
计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数；
分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作，其中所述图像矫正动作和所述立体摄像机的内部参数有关；及在执行所述图像矫正动作后，利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对一校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
7.如权利要求6所述的校准方法，其特征在于：当所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准没有满足所述预定标准时，所述校准方法另包含：
再次利用所述数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行所述自动校准动作。
8.如权利要求6所述的校准方法，其特征在于，另包含：
自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数与外部参数。
9.如权利要求1、5或6所述的校准方法，其特征在于：所述立体摄像机的内部参数包含对应所述左眼图像获取单元的镜片焦距、光轴及镜片形变，以及对应所述右眼图像获取单元的镜片焦距、光轴及镜片形变。
10.如权利要求1、5或6所述的校准方法，其特征在于：所述立体摄像机的外部参数包含所述左眼图像获取单元的位置、所述右眼图像获取单元的位置、所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元之间的距离、所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元之间的相对旋转角度及所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元之间的相对歪斜。
11.如权利要求1、5或6所述的校准方法，其特征在于：所述校准图案是印刷在一板子上或是显示在一显示屏上。
12.一种图像校准系统，其特征在于，包含：
一立体摄像机，包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元、一内存和一处理器；及
一校准图案，具有多个特征点；
其中所述处理器是用以控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像，用以分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述内存，用以根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，以及用以分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作，其中所述立体摄像机的内部参数不会更新，且所述图像矫正动作和所述内部参数有关。
13.如权利要求12所述的图像校准系统，其特征在于：所述处理器另用以对所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像执行一去噪声动作。
14.如权利要求12所述的图像校准系统，其特征在于：在所述处理器分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作后，所述处理器另用以利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行所述图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准。
15.如权利要求14所述的图像校准系统，其特征在于：当所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准没有满足所述预定标准时，所述处理器另用以利用一数值优化方法对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，在所述处理器利用所述数值优化方法对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行所述自动校准动作后，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的新相机校准参数，以及分别根据所述新相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作。
16.如权利要求12所述的图像校准系统，其特征在于：所述立体摄像机的内部参数是储存在所述内存。
17.如权利要求12所述的图像校准系统，其特征在于：所述处理器另用以自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数至所述内存。
18.一种图像校准系统，其特征在于，包含：
一立体摄像机，包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元；及
一校准图案，具有多个特征点；
其中所述立体摄像机电连接至所述立体摄像机外的一装置以执行一图像矫正动作，其中所述装置的处理器控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作以产生至少一左眼图像与至少一右眼图像，分别从所述至少一左眼图像与所述至少一右眼图像萃取对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点至所述装置的内存，自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数至所述内存，根据所述多个第一特征点与所述多个第二特征点与自所述服务器或所述储存装置下载的所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，以及分别根据所述相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作，其中自所述服务器或所述储存装置下载的所述立体摄像机的内部参数不会更新，且所述图像矫正动作和自所述服务器或所述储存装置所下载的所述立体摄像机的内部参数有关。
19.一种图像校准系统，其特征在于，包含：
一立体摄像机，包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一处理器；及
一校准图案；
其中所述处理器是用以利用一数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，在所述处理器执行所述自动校准动作后，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行一图像矫正动作，以及在所述处理器执行所述图像矫正动作后，利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准，其中所述立体摄像机的内部参数不会更新，且所述图像矫正动作和所述立体摄像机的内部参数有关。
20.如权利要求19所述的图像校准系统，其特征在于：当所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准没有满足所述预定标准时，所述处理器再次利用所述数值优化方法和所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行所述自动校准动作。
21.如权利要求19所述的图像校准系统，其特征在于：所述立体摄像机的内部参数与外部参数是储存在所述立体摄像机另包含的一内存。
22.如权利要求19所述的图像校准系统，其特征在于：所述处理器另用以自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数与外部参数至所述立体摄像机另包含的一内存。
23.一种图像校准系统，其特征在于，包含：
一立体摄像机，包含一左眼图像获取单元和一右眼图像获取单元；及
一校准图案；
其中所述立体摄像机电连接至所述立体摄像机外的一装置以执行一图像矫正动作，其中所述装置的处理器自所述立体摄像机的制造商所提供的服务器或储存装置下载所述立体摄像机的内部参数与外部参数，利用一数值优化方法和自所述服务器或所述储存装置下载的所述立体摄像机的内部参数与外部参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一自动校准动作，在所述处理器执行所述自动校准动作后，计算出对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数，分别根据对应所述立体摄像机的外部参数的相机校准参数对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元，执行所述图像矫正动作，以及在所述处理器执行所述图像矫正动作后，利用一成本函数根据所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元分别对所述校准图案执行一图像获取动作所产生的一校准后的左眼图像与一校准后的右眼图像之间的差异，评估所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元的校准是否满足一预定标准，其中自所述服务器或所述储存装置下载的所述立体摄像机的内部参数不会更新，且所述图像矫正动作和自所述服务器或所述储存装置下载的所述立体摄像机的内部参数有关。
24.如权利要求12、18、19或23所述的图像校准系统，其特征在于：所述校准图案是印刷在一板子上，或所述校准图案是储存于一储存装置用以显示在一显示屏上。
25.一种图像校准系统，其特征在于，包含：
一立体摄像机，包含一左眼图像获取单元、一右眼图像获取单元和一处理器，其中所述处理器电连接所述左眼图像获取单元与所述右眼图像获取单元，且所述立体摄像机具有一内部参数；
其中所述处理器控制所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元分别对一具有多个特征点的校准图案执行一图像获取动作，以产生对应所述多个特征点的多个第一特征点与多个第二特征点，所述处理器根据所述多个第一特征点、所述多个第二特征点与所述立体摄像机的内部参数，计算出对应所述立体摄像机的一相机校准参数，其中所述立体摄像机的内部参数不会更新，以及根据所述相机校准参数，对所述左眼图像获取单元和所述右眼图像获取单元执行一图像矫正动作，其中所述图像矫正动作和所述立体摄像机的内部参数有关。
26.如权利要求25所述的图像校准系统，其特征在于：所述图像矫正动作是使所述多个第一特征点与所述多个第二特征点线对线对齐。
27.如权利要求25所述的图像校准系统，其特征在于：所述具有多个特征点的校准图案是一单一图案。
28.如权利要求25所述的图像校准系统，其特征在于：对应所述立体摄像机的所述相机校准参数是对应所述立体摄像机的外部参数的所述相机校准参数。
29.如权利要求25所述的图像校准系统，其特征在于：对应所述立体摄像机的所述相机校准参数是对应所述立体摄像机的外部参数与所述内部参数的所述相机校准参数。
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