利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置。此方法是利用图像获取装置的第一及第二鱼眼镜头分别获取包括一物体的第一及第二鱼眼图像，检测物体在第一及第二鱼眼图像中的坐标，据此计算物体在第一及第二鱼眼镜头的图像传感器平面上相对于第一及第二鱼眼图像的鱼眼中心的第一及第二方位角，利用第一及第二鱼眼镜头的镜头曲线，将物体坐标与第一、第二鱼眼图像的鱼眼中心的距离分别转换为第一及第二入射角。最后，根据第一、第二方位角、第一、第二入射角以及第一及第二鱼眼镜头之间的基线距离，利用三角函数计算物体的三维坐标。藉此，可在不进行几何转换的情况下，实现所摄物体的三维坐标计算。

The Method of Calculating the Coordinates of the Object by Pisces Eye Image and the Image Acquisition Device

【技术实现步骤摘要】
利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置
本专利技术涉及一种图像获取装置及方法，尤其涉及一种利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置。
技术介绍
游戏机是现代人家庭娱乐不可或缺的电子产品之一。为了增加玩家与游戏内容的互动，许多游戏机已摒除传统手把的控制模式，加入了体感检测的元素。通过红外线等传感器检测使用者于空间中的移动或动作，并反应于游戏内容的操控，而大幅增加游戏的娱乐性。除了早期的红外线感测定位技术之外，近期的游戏机更导入了光球检测技术，当使用者手持光球遥杆在空间中挥舞时，游戏机会通过配置其上的双镜头拍摄光球的图像，并根据光球在图像中的位置计算光球在空间中的位置。然而，由于传统镜头的视野(fieldofview，FOV)有限，此将使得上述双镜头的拍摄范围会受到限制，连带使得使用者的移动空间也受到限制。而若将此镜头替换成视野较广的鱼眼镜头，则因为鱼眼镜头所获取的图像会有变形，需要进行鱼眼校正后才能用来定位，但校正过程需要经过几何转换(geometrytransformation)，此将降低视频图像的管线期间(pipelineduration)，而有可能需要通过增加图框率(framerate)来解决。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置，可在不进行几何转换的情况下，使用双鱼眼图像计算出物体于空间中的三维坐标。本专利技术的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法适用于具有第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的图像获取装置。其中，第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头之间具有基线距离。所述方法是利用第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头分别获取包括一物体的第一鱼眼图像及第二鱼眼图像。接着，检测此物体在第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中的第一坐标及第二坐标，然后根据此第一坐标及第二坐标，计算物体在第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的图像传感器平面上相对于第一鱼眼图像及第二鱼眼图像的鱼眼中心的第一方位角及第二方位角，之后则利用第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的镜头曲线，分别将第一坐标与第一鱼眼图像的鱼眼中心的第一距离以及第二坐标与第二鱼眼图像的鱼眼中心的第二距离转换为第一入射角及第二入射角。最后，根据所述的第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及基线距离，利用三角函数计算物体的三维坐标。在本专利技术的一实施例中，所述的物体包括发光装置，而所述检测物体在第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中的第一坐标及第二坐标的步骤包括分别检测第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中亮度或颜色分量大于预设值的多个像素，而以这些像素所形成区域的中心或重心在第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中的坐标作为所述的第一坐标及第二坐标。在本专利技术的一实施例中，所述物体所发出的光在第一鱼眼镜头上的入射角与此光在第一鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比，以及所述物体所发出的光在第二鱼眼镜头上的入射角与此光在第二鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比。在本专利技术的一实施例中，假设所述第一方位角为第二方位角为第一入射角为θl、第二入射角为θr以及基线距离为B，物体的三维坐标为(x,y,z)，其中以及或在本专利技术的一实施例中，所述第一鱼眼镜头的光轴及第二鱼眼镜头的光轴具有一夹角，使得第一鱼眼镜头的视野与第二鱼眼镜头的视野包括重叠区域及非重叠区域。其中，当所述物体出现在重叠区域时，根据所述的第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及基线距离，利用三角函数计算此物体的三维坐标；以及当所述物体出现在非重叠区域时，根据所述的第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及基线距离，利用三角函数计算此物体的二维坐标。本专利技术的图像获取装置包括图像获取模块、物体检测模块、方位角计算模块、入射角计算模块及坐标计算模块。图像获取模块是利用第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头分别获取包括一物体的第一鱼眼图像及第二鱼眼图像。物体检测模块是检测所述物体在第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中的第一坐标及第二坐标。方位角计算模块是根据所述的第一坐标及第二坐标，计算所述物体在第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的图像传感器平面上相对于第一鱼眼图像及第二鱼眼图像的鱼眼中心的第一方位角及第二方位角。入射角计算模块是利用第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的镜头曲线，分别将第一坐标与第一鱼眼图像的鱼眼中心的第一距离以及第二坐标与第二鱼眼图像的鱼眼中心的第二距离转换为第一入射角及第二入射角。坐标计算模块是根据所述的第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及第一鱼眼镜头与第二鱼眼镜头之间的基线距离，利用三角函数计算所述物体的三维坐标。在本专利技术的一实施例中，所述的物体包括发光装置，而所述物体检测模块包括分别检测第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中亮度或颜色分量大于预设值的多个像素，而以这些像素所形成区域的中心或重心在第一鱼眼图像及第二鱼眼图像中的坐标作为第一坐标及第二坐标。在本专利技术的一实施例中，所述的物体所发出的光在第一鱼眼镜头上的入射角与此光在第一鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比，以及所述的物体所发出的光在第二鱼眼镜头上的入射角与此光在第二鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比。在本专利技术的一实施例中，假设所述的第一方位角为第二方位角为第一入射角为θl、第二入射角为θr以及基线距离为B，物体的三维坐标为(x,y,z)，其中以及或在本专利技术的一实施例中，所述的第一鱼眼镜头的光轴及第二鱼眼镜头的光轴具有一夹角，使得第一鱼眼镜头的视野与第二鱼眼镜头的视野包括重叠区域及非重叠区域，其中当物体出现在重叠区域时，坐标计算模块包括根据第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及基线距离，利用三角函数计算物体的三维坐标；以及当物体出现在重叠区域时，坐标计算模块包括根据第一方位角、第二方位角、第一入射角、第二入射角以及基线距离，利用三角函数计算物体的二维坐标。基于上述，本专利技术的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法及图像获取装置利用双鱼眼镜头获取物体图像，并在不进行几何转换的情况，直接使用物体在双鱼眼图像中的坐标计算由物体发射的光在鱼眼镜头上的入射角以及在镜头平面上的方位角，最后利用三角定位的方式，计算该物体在空间中的三维坐标。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是依照本专利技术一实施例所显示的双摄像头图像获取装置的方块图；图2是依照本专利技术一实施例所显示的双摄像头图像获取装置的摄像方法的流程图；图3A至图3B是依照本专利技术一实施例所显示的双摄像头图像获取装置20的摄像方法的范例；图4是依照本专利技术一实施例所显示的双摄像头图像获取装置的方块图。附图标号说明：10：图像获取装置12：第一鱼眼镜头14：第二鱼眼镜头16：存储装置161：图像获取模块162：物体检测模块163：方位角计算模块164：入射角计算模块165：坐标计算模块18：处理器32：鱼眼镜头34：图像传感器36：鱼眼图像θ、θl、θr：入射角方位角O、Ol、Or：鱼眼中心P：投影点R：有效投影平径r：投影平径T、T’：物体M：P点在基线上的投影点S202～S210：本专利技术一实施例的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法步骤具体实施方式由于鱼眼镜头采用等距镜头(Equi-Distancelens)，其自物体(例如光球)接收的光的入射角会与此光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，适用于具有第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的图像获取装置，其特征在于，所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头之间具有基线距离，所述方法包括下列步骤：利用所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头分别获取包括一物体的第一鱼眼图像及第二鱼眼图像；检测所述物体在所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像中的第一坐标及第二坐标；根据所述第一坐标及所述第二坐标，计算所述物体在所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头的图像传感器平面上相对于所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像的鱼眼中心的第一方位角及第二方位角；利用所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头的镜头曲线，分别将所述第一坐标与所述第一鱼眼图像的鱼眼中心的第一距离以及所述第二坐标与所述第二鱼眼图像的鱼眼中心的第二距离转换为第一入射角及第二入射角；以及根据所述第一方位角、所述第二方位角、所述第一入射角、所述第二入射角以及所述基线距离，利用三角函数计算所述物体的三维坐标。

【技术特征摘要】
1.一种利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，适用于具有第一鱼眼镜头及第二鱼眼镜头的图像获取装置，其特征在于，所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头之间具有基线距离，所述方法包括下列步骤：利用所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头分别获取包括一物体的第一鱼眼图像及第二鱼眼图像；检测所述物体在所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像中的第一坐标及第二坐标；根据所述第一坐标及所述第二坐标，计算所述物体在所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头的图像传感器平面上相对于所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像的鱼眼中心的第一方位角及第二方位角；利用所述第一鱼眼镜头及所述第二鱼眼镜头的镜头曲线，分别将所述第一坐标与所述第一鱼眼图像的鱼眼中心的第一距离以及所述第二坐标与所述第二鱼眼图像的鱼眼中心的第二距离转换为第一入射角及第二入射角；以及根据所述第一方位角、所述第二方位角、所述第一入射角、所述第二入射角以及所述基线距离，利用三角函数计算所述物体的三维坐标。2.根据权利要求1所述的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，其特征在于，所述物体包括发光装置，而检测所述物体在所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像中的所述第一坐标及所述第二坐标的步骤包括：分别检测所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像中亮度或颜色分量大于预设值的多个像素，而以所述像素所形成区域的中心或重心在所述第一鱼眼图像及所述第二鱼眼图像中的坐标作为所述第一坐标及所述第二坐标。3.根据权利要求2所述的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，其特征在于，所述物体所发出的光在所述第一鱼眼镜头上的入射角与所述光在所述第一鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比，以及所述物体所发出的光在所述第二鱼眼镜头上的入射角与所述光在所述第二鱼眼镜头的图像传感器上的投影半径呈正比。4.根据权利要求1所述的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，其特征在于，假设所述第一方位角为所述第二方位角为所述第一入射角为θl、所述第二入射角为θr以及所述基线距离为B，所述物体的三维坐标为(x,y,z)，其中以及或5.根据权利要求1所述的利用双鱼眼图像计算所摄物体坐标的方法，其特征在于，所述第一鱼眼镜头的光轴及所述第二鱼眼镜头的光轴具有一夹角，使得所述第一鱼眼镜头的视野与所述第二鱼眼镜头的视野包括重叠区域及非重叠区域，其中当所述物体出现在所述重叠区域时，根据所述第一方位角、所述第二方位角、所述第一入射角、所述第二入射角以及所述基线距离，利用三角函数计算所述物体的所述三维坐标；以及当所述物体出现在所述非重叠区域时，根据所述第一方位角、所述第二方位角、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伯政，
申请(专利权)人：华晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71