[發明專利]校準裝置、校準方法、光學裝置、攝影裝置、投影裝置、測量系統以及測量方法

有效

• 申請號: 201580061447.2
• 申請日: 2015-11-12
• 公開（公告）號: CN107003109B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 松澤聰明
• 申請（專利權）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種校準裝置，是光學裝置的校準裝置，該光學裝置具備：二維的圖像變換元件，其具有多個像素；以及光學系統，其在該圖像變換元件與三維的世界坐標空間之間形成成像關系，該校準裝置具備：

校準數據獲取部，其獲取表示所述圖像變換元件的二維的像素坐標與所述世界坐標空間的三維的世界坐標之間的對應關系的校準數據；以及

參數計算部，其對由該校準數據獲取部獲取到的校準數據應用攝像機模型來計算該攝像機模型的參數，該攝像機模型是將所述三維的世界坐標中的兩個坐標值表示為其余的一個世界坐標的坐標值和所述二維的像素坐標的兩個坐標值的函數的模型，

其中，所述攝像機模型利用將所述其余的一個世界坐標的坐標值和所述二維的像素坐標的兩個坐標值的函數作為要素的多個二維向量函數的線性和，來表示所述世界坐標空間的直線，

所述攝像機模型由數式來表現，該數式是將表示所述二維的像素坐標的平面上的點的兩個像素坐標值與通過所述光學系統而與所述像素坐標的平面光學共軛的平面上的點的兩個世界坐標值之間的成像關系的、線性的成像模型的各系數以所述其余的一個世界坐標的1次式進行置換而得到的。

2.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述校準數據獲取部獲取多個校準數據，該多個校準數據表示所述世界坐標空間的兩個平面上的各個點各自的三個坐標值與對應于所述各個點的所述二維的像素坐標的兩個坐標值之間的對應關系。

3.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述參數計算部對多個校準數據應用所述攝像機模型，該多個校準數據表示所述世界坐標空間的兩個平面上的各個點各自的三個坐標值與對應于所述各個點的所述二維的像素坐標的兩個坐標值之間的對應關系。

4.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述校準數據獲取部獲取多個校準數據，該多個校準數據表示所述二維的像素坐標的兩個坐標值與所述世界坐標的直線的斜率及截距之間的對應關系。

5.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述參數計算部利用線性最小二乘法對所述校準數據應用所述攝像機模型。

6.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述參數計算部對由所述校準數據獲取部獲取到的校準數據中的、將三維的世界坐標變換為使該三維的世界坐標以表示該世界坐標的旋轉的三個旋轉角中的一個以上的旋轉角進行旋轉后的世界坐標的校準數據應用所述攝像機模型，來求出使該攝像機模型的殘差最小的一個以上的旋轉角。

7.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述參數計算部對由所述校準數據獲取部獲取到的校準數據中的、將三維的世界坐標變換為使該三維的世界坐標以表示該世界坐標的平移的三個平移分量中的一個以上的分量進行平移后的世界坐標的校準數據應用所述攝像機模型，來求出使該攝像機模型的殘差最小的一個以上的平移分量。

8.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述光學裝置具備多個圖像變換元件以及光學系統，該光學系統在該圖像變換元件與三維的世界坐標空間之間形成成像關系，

所述校準數據獲取部獲取各所述圖像變換元件和所述光學系統的校準數據，

所述參數計算部對各所述圖像變換元件和所述光學系統的校準數據應用表示為各該圖像變換元件的二維的像素坐標的函數的攝像機模型。

9.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述光學裝置為攝影裝置，

所述圖像變換元件為攝像元件，

所述光學系統為攝像光學系統。

10.根據權利要求1所述的校準裝置，其特征在于，

所述光學裝置為投影裝置，

所述圖像變換元件為圖像形成元件，

所述光學系統為投影光學系統。