專利名稱：影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明系關于一種影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，其特別系提供一影像擷取裝置之校正的校正方法，用以校正像素所對應的影像倍率。
背景技術：
習知影像光學系統平面分辨率校正方法，系提供影像擷取裝置之校正，用以判斷CCD傳感器或是CMOS傳感器之像素所對應的影像倍率。通常這類的技術系透過影像擷取裝置擷取標有尺寸之刻度尺影像，參考圖7所顯示，以影像處理方式或人工選取兩刻度線位置P1與P2，計算兩者像素距離，且刻度尺6上的P1與P2實際距離系經過設計所決定。經過比較實際距離尺寸與像素距離，即可獲得光學系統像素點所對應之實際待測物尺寸。然而，這類的技術中，其刻度尺的設置必須達到其水平軸線平行影像擷取裝置之像素所決定的水平軸線，其設置時如果產生有傾角，則量測結果將會獲得比實際待測物尺寸短，而產生線性誤差。以致于習知影像光學系統平面分辨率校正方法所使用之刻度尺必須搭配一旋轉平臺用以調整刻度尺之水平度，使得光學系統的機構復雜度增加，同時也會影響校正之準確度與速度。
因此，本發明之發明人有鑒于習知影像光學系統平面分辨率校正方法的缺失，乃亟思發明，而提供一影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，并藉以提升校正準確度與速度以及簡化校正之復雜性。
發明內容
本發明的主要目的系提供一種影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，其系利用明暗相間之并行線對的標準片作為校正樣本，并透過影像感測裝置擷取校正樣本之影像信息而達到影像感測裝置的校正。
本發明的另一目的系提供一種影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，用以簡化校正程序，并提升校正之速度、準確度以及其方便性。
為了達成本發明上述目的，本發明提供一種影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，其包括一校正樣本以及一影像感測裝置，該校正樣本表面具有明線與暗線相間的直線條紋，該校正樣本設置于一待測平面處，一影像感測裝置具有影像擷取手段、記憶手段以及邏輯演算手段，并藉以進行下列步驟在影像感測裝置的有效感測范圍內選擇連續排列之數條明線與暗線；透過影像感測裝置擷取校正樣本影像信息并儲存影像信息；透過邏輯演算手段以影像邊界判斷之影像處理手段，以影像感測裝置之像素為參考坐標定義正交之第一軸與第二軸，并計算出所選擇之明線條紋的數量以及直線方程式，其中直線方程式系包括直線斜率a以及截距b信息，斜率a系直線在第一軸方向增加單位距離時的第二軸增加量，截距b系直線與第二軸相交位置；透過邏輯演算手段以各個明線直線方程式的截距b，計算相鄰明線在第二軸方向上的平均距離Δb；以及透過邏輯演算手段計算影像感測裝置所擷取影像倍率為Δb/1+a2.]]>前述步驟中，更可進一步包括計算出所選擇之明線條紋的第二直線方程式，第二直線方程式系包括直線斜率a2以及截距b2信息，此斜率a2系直線在第二軸方向增加單位距離時的第一軸增加量，此截距b2系直線與第一軸相交位置；透過邏輯演算手段以各個明線直線方程式的截距，計算相鄰明線在第一軸方向上的平均距離Δb2；以及透過邏輯演算手段計算影像感測裝置所擷取影像倍率為 另外，若是邏輯演算手段判斷第一軸坐標平均變化量大于第二軸坐標平均變化量時，選擇執行計算明線條紋直線方程式之直線斜率a以及截距信息b、平均距離Δb以及影像倍率 之步驟；以及若是邏輯演算手段判斷第一軸坐標平均變化量小于第二軸坐標平均變化量時，選擇執行計算明線條紋直線方程式之直線斜率a2以及截距信息b2、平均距離Δb2以及影像倍率 之步驟。
為使熟悉該項技藝人士了解本發明之目的、特征及功效，茲藉由下述具體實施例，并配合所附之圖式，對本發明詳加說明如后。
圖1系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法所使用之校正樣本示意圖；圖2系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法之感測組件坐標示意圖；圖3系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法一具體實施例所應用之光學影像擷取裝置的組件關聯圖；圖4系顯示關于本發明圖3具體實施例之影像光學系統平面分辨率校正方法的步驟流程圖；圖5系顯示關于本發明圖4具體實施例之組件操作示意圖；圖6系顯示關于本發明圖4具體實施例之幾何演算示意圖；圖7系顯示習知影像光學系統平面分辨率校正方法之操作示意圖。
圖中校正樣本1明線11暗線12量測坐標2單位方格21影像感測裝置3邏輯演算單元32記憶單元31參考直線4待測平面5刻度尺具體實施方式
圖1系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法所使用之校正樣本示意圖；圖2系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法之感測組件坐標示意圖。參考圖1所顯示，其系本發明所使用之校正樣本1，該校正樣本1具有數條明線11與暗線12相間條紋，且該些明線11系相互平行并具有相同寬度，該些暗線12也系相互平行并具有相同寬度，其中該些明線11之間的實際距離系表示為DS。另外，參考圖2所顯示，其系本發明所使用之影像感測裝置圖中未顯示的量測坐標2示意圖，其中各個單位方格21對應該影像感測裝置的一像素區域，舉例來說，該影像感測裝置系一CCD傳感器，而單位方格21系對應CCD傳感器的單一像素區域，且該單位方格21之邊長為單位長度DP并系CCD傳感器之像素的寬度，亦即是CCD傳感器直接量測的最小解析長度。
前述之影像感測裝置也可以系選擇使用CMOS傳感器。
圖3系顯示本發明影像光學系統平面分辨率校正方法一具體實施例所應用之光學影像擷取裝置的組件關聯圖；圖4系顯示關于本發明圖3具體實施例之影像光學系統平面分辨率校正方法的步驟流程圖；圖5系顯示關于本發明圖4具體實施例之組件操作示意圖；圖6系顯示關于本發明圖4具體實施例之幾合演算示意圖。參考圖3所顯示，本發明影像光學系統平面分辨率校正方法在操作時，其使用之校正樣本1可任意地被擺設于待測平面5處，而無須考慮校正樣本1之平面上的傾斜角度，并可透過一影像感測裝置3擷取該校正樣本1之影像信息，且可透過一記憶單元31儲存此影像信息以及一邏輯演算單元32執行一影像處理手段。因此，本發明影像光學系統平面分辨率校正方法之一具體實施例的操作步驟如下。參考第四以及圖5所顯示，步驟101，其系選擇一參考直線4，該參考直線4系一假想線且位于影像感測裝置3的有效感測范圍內，并依據該參考直線4選擇明線11與暗線12；步驟102，其系透過影像感測裝置3擷取校正樣本1影像信息并將此信息儲存于記憶單元31；步驟103，其系透過邏輯演算單元32執行影像處理手段，透過影像邊界判斷，計算出參考直線4經過校正樣本1影像信息中的明線11數量；步驟104，其系利用前述步驟所擷取之校正樣本1影像信息，以及邏輯演算單元32執行影像邊界之影像處理手段，以回歸方程式計算各個明線11的x坐標平均變化量以及y坐標平均變化量；步驟105，其系利用前述x坐標平均變化量以及y坐標平均變化量，以幾何數學之定義計算各個明線11之斜率，并透過邏輯演算單元32計算各個明線11斜率的平均值a；步驟106，其系透過邏輯演算單元32計算各個明線11y軸截距或x軸截距，并藉以計算出相鄰明線11對應在y軸方向或x軸方向上的平均距離為Δb；以及步驟107，其系透過邏輯演算單元32計算影像感測裝置3所擷取影像之放大倍率或縮小倍率，如圖6所示，以計算y軸方向上的平均距離為Δb做為實例，其系利用三角形ABC與三角形CDE為相似三角形，該三角形CDE的股為單位像素長度相當于一個像素的寬度并定為1且另一股長度為a，因此三角形CDE的斜邊為 故相鄰明線11之垂直距離D亦即三角形ABC的一股長，其中垂直距離D系校正樣本1的固有值，使得D/1=Δb/1+a2,]]>亦即每單位像素寬度對應校正樣本1實際長度之比值為 因而獲知所測得之校正樣本1之實際尺寸的影像放大倍率或縮小倍率，同理可獲得以x軸方向進行演算所獲得之影像放大倍率或縮小倍率。
前述步驟中的校正樣本1可以系使用Edmund Industrial Optics公司所生產之標準片。
再者，前述步驟101至步驟106中，其主要系以影像感測裝置3中的像素作為參考坐標，以計算出各個明線11的直線方程式。以前述步驟中所舉的實例來說，各個明線11的直線方程式的一種表現方式可系y軸坐標等于直線斜率乘上x軸坐標再加上直線于y軸的截距位置，而各個明線11的斜率都系已知且相同，唯有其各個y軸截距位置系不同，但相鄰明線11之間的截距差值系相同。
另外，前述步驟中，假使所使用之影像感測裝置的像素系正方形者，則只需計算x軸方向與y軸方向之任一程序，即可獲得影像感測裝置的像素之最小解析長度所對應之影像放大倍率或縮小倍率。然而，若是采用矩形像素之影像感測裝置時，則必需分別計算x軸方向與y軸方向之程序，以獲得影像感測裝置的像素x軸方向與y軸方向分別之最小解析長度所對應之影像放大倍率或縮小倍率。再者，若是校正樣本的條紋接近平行x軸或y軸，則必需選擇計算x軸方向與y軸方向之程序，以獲得影像感測裝置的像素x軸方向與y軸方向分別之最小解析長度所對應之影像放大倍率或縮小倍率，其中當x坐標平均變化量大于y坐標平均變化量時，系選擇計算y軸方向之最小解析長度所對應之影像放大倍率或縮小倍率；當x坐標平均變化量小于y坐標平均變化量時，系選擇計算x軸方向之最小解析長度所對應之影像放大倍率或縮小倍率。
雖然本發明以具體實施例揭露如上，然其所揭露的具體實施例并非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和范圍內，當可作各種之更動與潤飾，其所作之更動與潤飾皆屬于本發明之范疇，本發明之保護范圍當視后附之權利要求書范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種影像光學系統平面分辨率校正方法，包括下列步驟提供一校正樣本以及一影像感測裝置，該校正樣本表面具有明線與暗線相間的直線條紋，該校正樣本設置于一待測平面處，一影像感測裝置具有影像擷取手段、記憶手段以及邏輯演算手段；在影像感測裝置的有效感測范圍內選擇連續排列之數條明線與暗線；透過影像感測裝置擷取校正樣本影像信息并儲存影像信息；透過邏輯演算手段以影像邊界判斷之影像處理手段，以影像感測裝置之像素為參考坐標定義正交之第一軸與第二軸，并計算出所選擇之明線條紋的數量以及直線方程式，其中直線方程式系包括直線斜率a以及截距b信息，斜率a系直線在第一軸方向增加單位距離時的第二軸增加量，截距b系直線與第二軸相交位置；透過邏輯演算手段以各個明線直線方程式的截距b，計算相鄰明線在第二軸方向上的平均距離Δb；以及透過邏輯演算手段計算影像感測裝置所擷取影像倍率為
2.如權利要求1所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中步驟進一步包括選擇一參考直線，該參考直線系一假想線且位于影像感測裝置的有效感測范圍內，并依據該參考直線選擇明線與暗線。
3.如權利要求1所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中步驟進一步包括透過邏輯演算手段以回歸方程式計算各個明線的第一軸坐標平均變化量以及第二軸坐標平均變化量；以及透過邏輯演算手段以幾何數學之定義計算斜率值a，斜率值a系利用第一軸坐標平均變化量以及第二軸坐標平均變化量計算出各別明線之斜率，再取其平均值所獲得。
4.如權利要求1所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中步驟進一步包括計算出所選擇之明線條紋的第二直線方程式，第二直線方程式系包括直線斜率a2以及截距b2信息，此斜率a2系直線在第二軸方向增加單位距離時的第一軸增加量，此截距b2系直線與第一軸相交位置；透過邏輯演算手段以各個明線直線方程式的截距，計算相鄰明線在第一軸方向上的平均距離Δb2；以及透過邏輯演算手段計算影像感測裝置所擷取影像倍率為
5.如權利要求4所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中步驟進一步包括透過邏輯演算手段判斷第一軸坐標平均變化量大于第二軸坐標平均變化量時，選擇執行計算明線條紋直線方程式之直線斜率a以及截距信息b、平均距離Δb以及影像倍率 之步驟；以及透過邏輯演算手段判斷第一軸坐標平均變化量小于第二軸坐標平均變化量時，選擇執行計算明線條紋直線方程式之直線斜率a2以及截距信息b2、平均距離Δb2以及影像倍率 之步驟。
6.如權利要求1所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中提供校正樣本之步驟中，該校正樣本系使用Edmund Industrial Optics公司所生產之標準片。
7.如權利要求1所述的影像光學系統平面分辨率校正方法，其中提供影像感測裝置之步驟中，該影像感測裝置系選擇CCD傳感器以及CMOS傳感器中的任一影像傳感器。
全文摘要
本發明系一種影像光學系統平面分辨率校正方法及其裝置，包括一校正樣本以及一影像感測裝置，該校正樣本表面具有明線與暗線相間的直線條紋，該校正樣本設置于一待測平面處，一影像感測裝置具有影像擷取手段、記憶手段以及邏輯演算手段。藉以執行擷取校正樣本影像信息并儲存影像信息，同時選擇并計算明線條紋之直線方程式，透過直線方程式之直線斜率與截距，且利用截距計算相鄰明線之平均距離，最后以幾何數學之手段計算影像感測裝置所擷取的影像倍率。
文檔編號H04N5/14GK1949887SQ20051010900
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月13日 優先權日2005年10月13日
發明者林耀明, 張維哲, 張宏彰 申請人:致茂電子股份有限公司