專利名稱：影像校正系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)及方法，尤其是一種影像數(shù)據(jù)校正系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在精密影像量測(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電荷耦合裝置(Charge Coupled Device,簡(jiǎn)稱CCD)搭配特殊的鏡頭可以得到高清晰影像。詳細(xì)來說，CCD通過鏡頭接收待測(cè)物體反射的光產(chǎn)生電流，從而形成可傳輸、處理的待測(cè)物體的影像數(shù)據(jù)。 由于CCD內(nèi)部的感光二極管可能沒有分布均勻，或者可能不在同一個(gè)平面上，及鏡頭的鏡片性狀及密度分布可能沒有與理想狀態(tài)完全吻合等等，這些因素都會(huì)使獲得的影像數(shù)據(jù)畸變、失真，因此對(duì)影像的精密量測(cè)有很大的影響。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提出一種影像校正系統(tǒng)，其利用一個(gè)校正片計(jì)算出校正數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)該校正數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行校正。 鑒于以上內(nèi)容，還有必要提出一種影像校正方法，其利用一個(gè)校正片計(jì)算出校正數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)該校正數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行校正。 —種影像校正系統(tǒng)，其安裝于一臺(tái)計(jì)算機(jī)中。該計(jì)算機(jī)與一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)相連接。該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)包括CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭。 一個(gè)校正片放置于上述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)上。該校正片上至少包括一個(gè)矩形框集和一個(gè)圓。該系統(tǒng)包括坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的機(jī)械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為校正坐標(biāo)系；CCD控制模塊，用于控制所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的Z軸運(yùn)動(dòng)，從而使安裝在該Z軸上的CCD的中心移動(dòng)到預(yù)定的位置，所述預(yù)定的位置包括校正片中圓的圓心處及矩形框集的中心處；縮放比計(jì)算模塊，用于通過所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取校正片中圓的影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的縮放比；第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于通過所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取校正片中矩形框集
的影像，在校正坐標(biāo)系下利用該矩形框集的影像計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第一校正數(shù)據(jù)，該第一校正數(shù)據(jù)是矩形框集的影像中每個(gè)矩形框的中心點(diǎn)坐標(biāo)；第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)上述的縮放比及第一校正數(shù)據(jù)，在校正坐標(biāo)系下計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)指影像偏差值；及影像校正模塊，用于利用上述的縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)對(duì)待校正的影像進(jìn)行校正。 —種影像校正方法，該方法包括(a)提供一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的Z軸上安裝有CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)上還放置一個(gè)校正片；(b)將該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的機(jī)械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為以在所述校正片上選擇的一個(gè)圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)的校正坐標(biāo)系；(c)將所述CCD的中心移動(dòng)到該圓的圓心的粗略位置；(d)利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該圓的第一影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的第一影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的初始縮放比；(e)將所述CCD的中心移動(dòng)到在所述校正片上選擇的一個(gè)矩形框集的中心點(diǎn)的粗略位置；(f)利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該矩形框集的第一影像，在校正坐標(biāo)系下利用該矩形框集的第一影像計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)，該第一校正數(shù)據(jù)即該矩形框集的第一影像中每個(gè)矩形框的中心點(diǎn)坐標(biāo)值；(g)根據(jù)上述計(jì)算的第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)是影像偏差值；(h)根據(jù)第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算該圓的圓心的精確位置；(i)根據(jù)初始縮放比移動(dòng)所述CCD的中心，使其移動(dòng)到該圓心的精確位置；(j)利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該圓的第二影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的第二影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的精確縮放比；及(k)利用上述的精確縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)對(duì)待校正的影像進(jìn)行校正。 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的影像校正系統(tǒng)及方法利用一個(gè)校正片計(jì)算出校正數(shù)據(jù)，在對(duì)影像進(jìn)行校正時(shí)，只要調(diào)出上述校正數(shù)據(jù)就能夠?qū)κд?、畸變的影像?shù)據(jù)進(jìn)行校正，操作簡(jiǎn)單且校正速度快。
圖1是本發(fā)明影像校正系統(tǒng)較佳實(shí)施例的硬件架構(gòu)圖。 圖2是圖1所示校正片的示意圖。 圖3是圖2的校正片中矩形框集的示意圖。 圖4是本發(fā)明影像校正系統(tǒng)較佳實(shí)施例的功能模塊圖。 圖5是本發(fā)明影像校正方法較佳實(shí)施例中計(jì)算校正數(shù)據(jù)的主流程圖。 圖6是圖5的步驟S14，即計(jì)算初始縮放比的詳細(xì)流程圖。 圖7是圖5中的步驟S15，即計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程圖。 圖8是圖5中的步驟S16，即計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程圖。 圖9是圖5中的步驟S17，即計(jì)算精確縮放比的詳細(xì)流程圖。 圖10是本發(fā)明影像校正方法較佳實(shí)施例中利用圖5中計(jì)算出的校正數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行校正的流程圖。 圖11是獲取每個(gè)矩形框的邊界點(diǎn)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1所示，是本發(fā)明影像校正系統(tǒng)11較佳實(shí)施例的硬件架構(gòu)圖。該影像校正系統(tǒng)11運(yùn)行于一臺(tái)計(jì)算機(jī)1中。該計(jì)算機(jī)1進(jìn)一步包括一個(gè)影像擷取卡io，并通過該影像擷取卡10與一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2相連接。該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2具有一個(gè)機(jī)械坐標(biāo)系7，并在機(jī)械坐標(biāo)系7的Z軸方向安裝有用于采集連續(xù)影像的電荷耦合裝置(Charged CoupledDevice, CCD) 3、工業(yè)光學(xué)鏡頭4及燈源5。其中，所述CCD3通過工業(yè)光學(xué)鏡頭4接收燈源5照射待測(cè)物體所產(chǎn)生的反射光而產(chǎn)生電流，從而形成可傳輸、處理的待測(cè)物體的影像數(shù)據(jù)。該CCD3通過影像數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)1的影像擷取卡10相連接，將形成的影像數(shù)據(jù)傳送給影像擷取卡IO，并于計(jì)算機(jī)1的顯示屏幕(未示出)上顯示待測(cè)物體的影像。
進(jìn)一步地，為了計(jì)算校正數(shù)據(jù)，所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2的XY平面上還放置有一個(gè)校正片6。 參閱圖2所示，是圖1中校正片6的示意圖。該校正片6上包括多個(gè)不同物鏡、不同倍率的矩形框集61及多個(gè)不同直徑大小的圓62。其中，參閱圖3所示，矩形框集61中包括復(fù)數(shù)個(gè)大小相同、間距一致的矩形框。
通常情況下，所述CCD3可以調(diào)節(jié)為1倍物鏡及2倍物鏡兩種情況，而所述工業(yè)光學(xué)鏡頭4可以有1倍倍率、2倍倍率及3倍倍率三種情況，于是CCD3與工業(yè)光學(xué)鏡頭4可以有6種組合搭配使用，分別為1倍物鏡搭配1倍倍率、1倍物鏡搭配2倍倍率、1倍物鏡搭配3倍倍率、2倍物鏡搭配1倍倍率、2倍物鏡搭配2倍倍率及2倍物鏡搭配3倍倍率。因此，在選擇上述其中一種搭配組合時(shí)，可以選擇校正片6中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的矩形框集61。例如，當(dāng)CCD3有2倍物鏡，工業(yè)光學(xué)鏡頭4調(diào)整成2倍倍率時(shí)，可以選擇校正片6中第二排第二個(gè)矩形框集61，即"2x2x" 參閱圖4所示，是本發(fā)明影像校正系統(tǒng)11較佳實(shí)施例的功能模塊圖。本發(fā)明所稱的各模塊是完成特定功能的各個(gè)程序段，比程序本身更適合于描述軟件在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程，因此本發(fā)明對(duì)軟件的描述都以模塊描述。 所述影像校正系統(tǒng)11包括坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊110、 CCD控制模塊111、縮放比計(jì)算模塊112、第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113、第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114、保存模塊115及影像校正模塊116。 所述的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊110用于將影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2的機(jī)械坐標(biāo)系7轉(zhuǎn)換為以校正片6的其中一個(gè)圓62的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)的校正坐標(biāo)系。以下，計(jì)算校正數(shù)據(jù)都是在該校正坐標(biāo)系下進(jìn)行的。 所述的CCD控制模塊111用于控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2的Z軸運(yùn)動(dòng)，從而使安裝在該Z軸的CCD3的中心移動(dòng)到預(yù)定的位置，如校正片6中圓62的圓心處、矩形框集61的中心處等。進(jìn)一步地，所述的CCD控制模塊111還用于調(diào)節(jié)燈源5的亮度。該CCD控制模塊lll首先獲取燈源5當(dāng)前亮度的亮度值，對(duì)該當(dāng)前亮度進(jìn)行調(diào)解，從而使亮度值到達(dá)一個(gè)預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。 所述的縮放比計(jì)算模塊112用于計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭4的縮放比。具體地，該縮放比計(jì)算模塊112獲取校正片6的一個(gè)圓62的影像，計(jì)算該影像中的圓半徑與該圓62的實(shí)際半徑的比值，該比值即工業(yè)光學(xué)鏡頭4的縮放比。 所述的第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113用于計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第一校正數(shù)據(jù)。具體地，該第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113獲取校正片6的一個(gè)矩形框集61的影像，計(jì)算該影像中的每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值。該每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值即為所述的第一校正數(shù)據(jù)。 所述的第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114用于計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)。利用上述第一校正數(shù)據(jù)對(duì)影像進(jìn)行校正可以校正影像的失真及畸變等，然而，校正之后的影像可能還會(huì)存在一些偏差，因此，需要進(jìn)一步計(jì)算出第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)即影像偏差值。具體地，所述第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114首先獲取一個(gè)矩形框集61的影像的中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值，接著，通過上述第一校正數(shù)據(jù)對(duì)該初始坐標(biāo)值進(jìn)行校正(該校正所用的校正方法將在以下介紹圖8時(shí)描述)，得到一個(gè)坐標(biāo)值，可以被稱為校正坐標(biāo)值，最后，將該校正坐標(biāo)值與上述的初始坐標(biāo)值相減，得到所述的影像偏差值。 所述的保存模塊115用于將上述得到的所有數(shù)據(jù)，包括縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)等，保存在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中。該存儲(chǔ)設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)l內(nèi)部的存儲(chǔ)裝置，如硬盤等，也可以是外接于計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)庫(kù)等。 所述的影像校正模塊116用于利用上述保存模塊115保存的數(shù)據(jù)，即縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)等，對(duì)失真、畸變的影像進(jìn)行校正。 參閱圖5所示，是本發(fā)明影像校正方法較佳實(shí)施例中計(jì)算校正數(shù)據(jù)的主流程圖。
步驟S10，用戶將校正片6擺正，并選擇校正片6中的其中一個(gè)圓62 (以下稱為圓62)，使圓62通過CCD3及工業(yè)光學(xué)鏡頭4成像后，其影像能夠正確的顯示在計(jì)算機(jī)1的顯示屏幕上。所述正確顯示是指計(jì)算機(jī)1的顯示屏幕可以顯示圓62的整個(gè)影像，而非只能顯示圓62的影像的一部分，此外，顯示的影像應(yīng)該水平，而不要傾斜。 步驟Sll，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊110將影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2的機(jī)械坐標(biāo)系7轉(zhuǎn)換為以圓62的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)的校正坐標(biāo)系。以下，計(jì)算縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)等都是在該校正坐標(biāo)系下進(jìn)行的。 步驟S12， CCD控制模塊111控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)2的Z軸運(yùn)動(dòng)，從而使安裝在該Z軸的CCD3的中心移動(dòng)到圓62的圓心位置。此時(shí)，由于還沒有進(jìn)行校正，該圓心位置可能不準(zhǔn)確，因此，將此時(shí)的圓心位置稱作圓心的粗略位置。
步驟S13， CCD控制模塊111調(diào)節(jié)燈源5的亮度。 步驟S14，縮放比計(jì)算模塊112利用圓62計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭4的初始縮放比。所述縮放比是指一個(gè)物體與該物體影像的大小的比例。所述初始縮放比是指在還沒有對(duì)影像進(jìn)行校正的情況下所計(jì)算出來的縮放比，此時(shí)計(jì)算出來的縮放比可能不精確，因此稱為初始縮放比。計(jì)算初始縮放比的詳細(xì)步驟將在下述圖6中描述。 步驟S15，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113利用上述初始縮放比計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第一校正數(shù)據(jù)，該第一校正數(shù)據(jù)是指在校正片6中選擇的一個(gè)矩形框集61 (以下稱為矩形框集61)的影像中每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值。計(jì)算該第一校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)步驟將在下述的圖7中描述。 步驟S16，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114根據(jù)上述的第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)是指影像偏差值。計(jì)算該第二校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)步驟將在下述的圖8中描述。 步驟S17，縮放比計(jì)算模塊112根據(jù)上述計(jì)算的第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)計(jì)
算出工業(yè)光學(xué)鏡頭4的精確縮放比。計(jì)算精確縮放比的詳細(xì)步驟將在下述的圖9中描述。 步驟S18，保存模塊115將上述得到的所有數(shù)據(jù)，包括初始縮放比、第一校正數(shù)據(jù)、
第二校正數(shù)據(jù)及精確縮放比等，保存在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中。該存儲(chǔ)設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)l內(nèi)部
的存儲(chǔ)裝置，如硬盤等，也可以是外接于計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)庫(kù)等。 參閱圖6所示，是圖5的步驟S14，即計(jì)算初始縮放比的詳細(xì)流程圖。 步驟S140，縮放比計(jì)算模塊112控制工業(yè)光學(xué)鏡頭4對(duì)圓62進(jìn)行對(duì)焦。對(duì)焦是通
過使工業(yè)光學(xué)鏡頭4到待對(duì)焦物體表面或者邊緣的距離等于該工業(yè)光學(xué)鏡頭4的焦距實(shí)現(xiàn)的。 步驟S141，縮放比計(jì)算模塊112通過CCD3及工業(yè)光學(xué)鏡頭4獲取圓62的第一影像，在該第一影像中尋找圓的邊界點(diǎn)，根據(jù)邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，得到一個(gè)擬合圓。所述圓的邊界點(diǎn)是根據(jù)灰度值的不同來確定的。詳細(xì)來說，縮放比計(jì)算模塊112在該第一影像上畫一條直線，計(jì)算該直線上每一點(diǎn)的灰度值，灰度值跨度最大的點(diǎn)即為邊界點(diǎn)，例如該直線上點(diǎn)的灰度值分別為P1 = 0，P2 = 0，P3 = 1，P4 = 0，P5 = 2，P6 = 3，P7 = 240，P8 = 245，P9 = 255，P10 = 255，則P7點(diǎn)為邊界點(diǎn)。所述縮放比計(jì)算模塊112通過上述方法尋找多個(gè)
8邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，找到的邊界點(diǎn)越多，所擬合的圓越精確。 步驟S142，縮放比計(jì)算模塊112計(jì)算上述擬合圓的直徑，得到一個(gè)擬合直徑，并將
該擬合直徑與圓62的實(shí)際直徑相比，得到工業(yè)光學(xué)鏡頭4的初始縮放比。 參閱圖7所示，是圖5中的步驟S15，即計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程圖。 步驟S150，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113通過CCD控制模塊111控制影像量測(cè)機(jī)臺(tái)
2的Z軸運(yùn)動(dòng)，從而使CCD3的中心移動(dòng)到矩形框集61的中心點(diǎn)。此時(shí)，由于還沒有進(jìn)行校
正，上述中心點(diǎn)的位置可能不精確，因此，將此時(shí)的中心點(diǎn)的稱為中心點(diǎn)的粗略位置。 步驟S151 ，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113控制工業(yè)光學(xué)鏡頭4對(duì)矩形框集61進(jìn)行對(duì)焦。 步驟S152，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113通過CCD3及工業(yè)光學(xué)鏡頭4獲取矩形框集61的第一影像，在該第一影像中獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)。
以下，參照?qǐng)Dll介紹獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)的方法首先，獲取矩形框集61的第一影像中心點(diǎn)P，在該第一影像上尋找與其中心點(diǎn)P距離最近的一個(gè)矩形框，利用擬合圓或者擬合矩形的方法得到該矩形框的初始中心點(diǎn)；以該矩形框的初始中心點(diǎn)為起點(diǎn)，分別沿正上、正下、正左、正右的方向劃線，根據(jù)灰度值的不同尋找邊界點(diǎn)；在每個(gè)方向上找到兩個(gè)邊界點(diǎn)，分別記為Pl_top，Pl_bottom，Pl_left，Pl_right及P2_top，P2_bottom, P2_left， P2_right，其中，Pl_top， Pl_bottom， Pl_left及Pl_right分別為該矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)，P2_top， P2_bottom， P2_left及P2_right分別為與該矩形框相鄰的四個(gè)矩形框的其中一條邊上的邊界點(diǎn)；通過Pl_top-Pl_bottom與Pl_left_Pl_right計(jì)算出該矩形框的高h(yuǎn)eight與寬width,及通過P2_top-Pl_top與P2_left_Pl_left計(jì)算出該第一影像中各個(gè)矩形框之間的縱向間距Y-interval及橫向間距X-interval ;利用矩形框的高h(yuǎn)eight、寬width、各個(gè)矩形框之間的縱向間距Y-interval及橫向間距X-interval計(jì)算出該第一影像中每個(gè)矩形框的初始中心點(diǎn)；最后，以每個(gè)矩形框的初始中心點(diǎn)為起點(diǎn)，分別沿正上、正下、正左、正右的方向劃線，根據(jù)灰度值的不同尋找每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)Pn_top， Pn_bottom， Pn_left， Pn_right。 步驟S153，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113根據(jù)每個(gè)矩形框的邊界點(diǎn)Pn_top， Pn_bottom, Pn_left， Pn_right的坐標(biāo)值找到該每個(gè)矩形框中心點(diǎn)，并計(jì)算出該每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值。即通過計(jì)算邊界點(diǎn)Pn_top， Pn_bottom的Y軸坐標(biāo)值之和的一半得到矩形框中心點(diǎn)的初始Y軸坐標(biāo)值，通過計(jì)算邊界點(diǎn)Pn_left，Pn_right的X軸坐標(biāo)值之和的一半得到矩形框中心點(diǎn)的初始X軸坐標(biāo)值。 步驟S154，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113根據(jù)上述每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值得到該第一影像中的矩形框集中心點(diǎn)，并由CCD控制模塊111根據(jù)該第一影像中矩形框集中心點(diǎn)及上述計(jì)算出來的初始縮放比，將CCD3的中心移動(dòng)到矩形框集61中心點(diǎn)的精確位置。 步驟S155，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113通過CCD3及工業(yè)光學(xué)鏡頭4獲取矩形框集61的第二影像，并在該第二影像中獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)。獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)的方法已在步驟S152中描述。 步驟S156，第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊113根據(jù)每個(gè)矩形框的邊界點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算出每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，此時(shí)的矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值也可以稱為校正坐標(biāo)值，即所
9述的第一校正數(shù)據(jù)。 參閱圖8所示，是圖5中的步驟S16，即計(jì)算第二校正數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程圖。 步驟S160，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114獲得矩形框集61的第二影像中心點(diǎn)的初始
坐標(biāo)值(x， y)。 步驟S161，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114計(jì)算與該第二影像的中心點(diǎn)距離最近的四個(gè)矩形框。 步驟S162，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114獲取該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值(axl， ayl) (ax2， ay2) (ax3， ay3) (ax4， ay4)及該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值(bxl，byl) (bx2， by2) (bx3， by3) (bx4， by4)。 步驟S163，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114根據(jù)該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值及
該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值，利用一個(gè)校正公式將該第二影像中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值
轉(zhuǎn)換為該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值。 所述校正公式為雙線性方程式，其表示為
、'=小,力 其中，(X—， /)即為該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值。將上述四個(gè)矩形框的中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值及校正坐標(biāo)值分別帶入該雙線性方程式中即可以解出參數(shù)C1 C8。最后，
由 計(jì)算出該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值(x— ， /)。 步驟S164，第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊114將該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值Of ，
)減去該第二影像中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值(x，y)，得到所述的影像偏差值Of-x，y:y)。
參閱圖9所示，是圖5中的步驟S17，即計(jì)算精確縮放比的詳細(xì)流程圖。計(jì)算精確縮放比的流程與計(jì)算初始縮放比的流程相似。 步驟S170，縮放比計(jì)算模塊112根據(jù)上述得到的第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)，利用上述雙線性方程式，參閱在圖8中介紹的方法，計(jì)算圓62的第一影像中圓心的坐標(biāo)值。
步驟S171 ，縮放比計(jì)算模塊112根據(jù)初始縮放比，通過CCD控制模塊111控制CCD3的中心移動(dòng)到圓62的圓心的精確位置。 步驟S172，縮放比計(jì)算模塊112通過CCD3及工業(yè)光學(xué)鏡頭4獲取圓62的第二影像，在該第二影像上尋找圓的邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，得到一個(gè)擬合圓。 步驟S173，縮放比計(jì)算模塊112計(jì)算上述擬合圓的直徑，得到一個(gè)擬合直徑，并將該擬合直徑與圓62的實(shí)際直徑相比較，得到工業(yè)光學(xué)鏡頭4的精確縮放比。
參閱圖IO所示，是本發(fā)明影像校正方法較佳實(shí)施例中利用上述計(jì)算出來的校正數(shù)據(jù)對(duì)影像上的點(diǎn)進(jìn)行校正的流程圖。 步驟S20，影像校正模塊116在需要進(jìn)行校正的影像上選擇一個(gè)點(diǎn)A。
步驟S21 ，影像校正模塊116獲取點(diǎn)A的初始坐標(biāo)值。 步驟S22，影像校正模塊116根據(jù)點(diǎn)A的初始坐標(biāo)值找到與該點(diǎn)A距離最近的四個(gè)矩形框的中心點(diǎn)。 步驟S23，影像校正模塊116根據(jù)圖7中的步驟S153獲取上述四個(gè)中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值。 步驟S24，影像校正模塊116根據(jù)圖7中的步驟S156獲取上述四個(gè)中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值。 步驟S25，影像校正模塊116由上述四個(gè)中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值及校正坐標(biāo)值，利用校正公式，即雙線性變換公式，計(jì)算出參數(shù)Cl C8 (詳細(xì)方法已在圖8中介紹)。
步驟S26，影像校正模塊116根據(jù)上述參數(shù)Cl C8及點(diǎn)A的初始坐標(biāo)值，利用上述雙線性變換公式得到點(diǎn)A的校正坐標(biāo)值。 步驟S27，影像校正模塊116將點(diǎn)A的校正坐標(biāo)值加上從上述存儲(chǔ)設(shè)備中獲取的影像偏差值，得到點(diǎn)A的精確坐標(biāo)值。 步驟S28，影像校正模塊116斷該影像中是否還有其他點(diǎn)需要校正。
若有，則返回步驟S20。
否則，結(jié)束流程。
權(quán)利要求
一種影像校正系統(tǒng)，其安裝于一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，該計(jì)算機(jī)與一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)相連接，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)包括CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭，并放置一個(gè)校正片，該校正片上至少包括一個(gè)矩形框集和一個(gè)圓，其特征在于，該系統(tǒng)包括坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的機(jī)械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為校正坐標(biāo)系；CCD控制模塊，用于控制所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的Z軸運(yùn)動(dòng)，從而使安裝在該Z軸上的CCD的中心移動(dòng)到預(yù)定的位置，所述預(yù)定的位置包括校正片中圓的圓心處及矩形框集的中心處；縮放比計(jì)算模塊，用于通過所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取校正片中圓的影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的縮放比；第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于通過所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取校正片中矩形框集的影像，在校正坐標(biāo)系下利用該矩形框集的影像計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第一校正數(shù)據(jù)，該第一校正數(shù)據(jù)是矩形框集的影像中每個(gè)矩形框的中心點(diǎn)坐標(biāo)；第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)上述的縮放比及第一校正數(shù)據(jù)，在校正坐標(biāo)系下計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)指影像偏差值；及影像校正模塊，用于利用上述的縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)對(duì)待校正的影像進(jìn)行校正。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像校正系統(tǒng)，其特征在于，所述的校正坐標(biāo)系以校正片中的一個(gè)圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的影像校正系統(tǒng)，其特征在于，所述的CCD控制模塊還用于通過所述影像量測(cè)機(jī)臺(tái)上的燈源照射范圍的亮度值，調(diào)整該燈源的亮度。
4. 如權(quán)利要求1所述的影像校正系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括保存模塊，用于將上述的縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)保存在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中。
5. —種影像校正方法，其特征在于，該方法包括(a) 提供一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的Z軸上安裝有CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭，該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)上還放置一個(gè)校正片；(b) 將該影像量測(cè)機(jī)臺(tái)的機(jī)械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為以在所述校正片上選擇的一個(gè)圓的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)的校正坐標(biāo)系；(c) 將所述CCD的中心移動(dòng)到該圓的圓心的粗略位置；(d) 利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該圓的第一影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的第一影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的初始縮放比；(e) 將所述CCD的中心移動(dòng)到在所述校正片上選擇的一個(gè)矩形框集的中心點(diǎn)的粗略位置；(f) 利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該矩形框集的第一影像，在校正坐標(biāo)系下利用該矩形框集的第一影像計(jì)算第一校正數(shù)據(jù)，該第一校正數(shù)據(jù)即該矩形框集的第一影像中每個(gè)矩形框的中心點(diǎn)坐標(biāo)值；(g) 根據(jù)上述計(jì)算的第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)，該第二校正數(shù)據(jù)指影像偏差值；(h) 根據(jù)第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算該圓的圓心的精確位置；(i)根據(jù)初始縮放比移動(dòng)所述CCD的中心，使其移動(dòng)到該圓心的精確位置；(j)利用所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該圓的第二影像，在校正坐標(biāo)系下利用該圓的第二影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的精確縮放比；及(k)利用上述的精確縮放比、第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)對(duì)待校正的影像進(jìn)行校正。
6. 如權(quán)利要求5所述的影像校正方法，其特征在于，所述步驟(d)包括在圓的第一影像中，根據(jù)灰度值的不同尋找圓的邊界點(diǎn)；利用上述邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，得到一個(gè)擬合圓；計(jì)算該擬合圓的直徑，得到一個(gè)擬合直徑；及將該擬合直徑與該圓的實(shí)際直徑相比較，得到工業(yè)光學(xué)鏡頭的初始縮放比。
7. 如權(quán)利要求5所述的影像校正方法，其特征在于，所述步驟(f)包括在矩形框集的第一影像中獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)；根據(jù)每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)的坐標(biāo)值找到該每個(gè)矩形框中心點(diǎn)，并計(jì)算出該每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值；根據(jù)上述每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值得到該第一影像中矩形框集的中心點(diǎn)；根據(jù)該第一影像中矩形框集的中心點(diǎn)獲得矩形框集中心點(diǎn)的精確位置，利用上述計(jì)算出來的初始縮放比，將CCD的中心移動(dòng)到該矩形框集的中心點(diǎn)的精確位置；通過所述CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該矩形框集的第二影像；在該矩形框集的第二影像中獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)；及根據(jù)每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算出每個(gè)矩形框中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，稱為校正坐標(biāo)值，該校正坐標(biāo)值即所述的第一校正數(shù)據(jù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的影像校正方法，其特征在于，所述獲取每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)是通過如下方法獲取矩形框集的第一或者第二影像的中心點(diǎn)，在該第一或者第二影像上尋找與該中心點(diǎn)距離最近的一個(gè)矩形框；利用擬合圓或者擬合矩形的方法得到該矩形框的初始中心點(diǎn)；以該矩形框的初始中心點(diǎn)為起點(diǎn)，分別沿正上、正下、正左、正右的方向劃線，根據(jù)灰度值的不同尋找邊界點(diǎn)；在每個(gè)方向上找到兩個(gè)邊界點(diǎn)，分別記為Pl_top， Pl_bottom， Pl_left， Pl—right及P2_top， P2_bottom， P2_left， P2_right，其中，Pl_top， Pl_bottom， Pl_left及Pl_right分別為該矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)，P2_top， P2_bottom， P2_left及P2_right分別為與該矩形框相鄰的四個(gè)矩形框的其中一條邊上的邊界點(diǎn)；通過Pl_top-Pl_bottom與Pl_left-Pl_right計(jì)算出該矩形框的高h(yuǎn)eight與寬width,及通過P2—top-Pl—top與P2Jeft-PlJeft計(jì)算出該第一或者第二影像中各個(gè)矩形框之間的縱向間距Y-interval及橫向間距X-interval ;利用矩形框的高h(yuǎn)eight、寬width、各個(gè)矩形框之間的縱向間距Y-interval及橫向間距X-interval計(jì)算出該第一或者第二影像中每個(gè)矩形框的初始中心點(diǎn)；及以每個(gè)矩形框的初始中心點(diǎn)為起點(diǎn)，分別沿正上、正下、正左、正右的方向劃線，根據(jù)灰度值的不同尋找每個(gè)矩形框的四條邊上的邊界點(diǎn)Pn_top， Pn_bottom， Pn_left， Pn_right。
9. 如權(quán)利要求7所述的影像校正方法，其特征在于，所述的步驟(g)包括獲取矩形框集的第二影像的中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值；計(jì)算與該第二影像的中心點(diǎn)距離最近的四個(gè)矩形框；獲取該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值及該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值；根據(jù)該四個(gè)矩形框中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值及校正坐標(biāo)值，利用雙線性變換公式將該第二影像的中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值及將該第二影像中心點(diǎn)的校正坐標(biāo)值減去該第二影像的中心點(diǎn)的初始坐標(biāo)值，得到所述的影像偏差值，即第二校正數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的影像校正方法，其特征在于，步驟(j)包括根據(jù)上述得到的第一校正數(shù)據(jù)及第二校正數(shù)據(jù)，利用上述雙線性變換公式，得到所選擇的圓的第一影像中心點(diǎn)的坐標(biāo)值；根據(jù)該圓的第一影像中心點(diǎn)的坐標(biāo)值及初始縮放比，將所述CCD的中心移動(dòng)到該圓的圓心的精確位置；通過CCD及工業(yè)光學(xué)鏡頭獲取該圓的第二影像，在該圓的第二影像上尋找圓的邊界點(diǎn)；根據(jù)上述邊界點(diǎn)進(jìn)行圓擬合，得到一個(gè)擬合圓；計(jì)算上述擬合圓的直徑，得到一個(gè)擬合直徑；并將該擬合直徑與校正片上的圓的實(shí)際直徑相比較，得到工業(yè)光學(xué)鏡頭的精確縮放比。
全文摘要
本發(fā)明提供一種影像校正系統(tǒng)，包括CCD控制模塊，用于將一臺(tái)影像量測(cè)機(jī)臺(tái)上的CCD的中心移動(dòng)到預(yù)定的位置；縮放比計(jì)算模塊，用于通過獲取一個(gè)校正片中圓的影像計(jì)算工業(yè)光學(xué)鏡頭的縮放比；第一校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于通過獲取所述校正片中矩形框集的影像計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第一校正數(shù)據(jù)；第二校正數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)上述的縮放比及第一校正數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)影像進(jìn)行校正的第二校正數(shù)據(jù)；及影像校正模塊，用于利用上述的縮放比，第一、第二校正數(shù)據(jù)對(duì)待校正的影像進(jìn)行校正。本發(fā)明還提供一種影像校正方法。本發(fā)明能夠利用一個(gè)校正片計(jì)算出對(duì)影像進(jìn)行校正的校正數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101729737SQ20081030527
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者張旨光, 蔣理, 薛曉光, 袁忠奎, 陳賢藝 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司