CN102123290A - 一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法,所述方法包括:使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。本发明还公开了一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置,通过上述方法和装置,能够有效的消除双摄像头彼此之间的平移误差,使得观看者能够看到清晰的立体影像。
Description
技术领域
本发明涉及双摄像头立体拍摄技术,特别是指一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法和装置。
背景技术
在现有技术中,图片或影像的立体显示都是利用了双眼的视差特性来实现,其方式主要有:色分法、光分法、时分法和光栅法等。虽然具体实现方式各不相同,但基本出发点相同,而且原理大体相似,即利用两台并列安置的摄影机分别代表人的左眼和右眼,利用两台摄影机同步拍摄出两条略带水平视差的画面。放映时将左眼影片和右眼影片分别装入左眼放映装置和右眼放映装置,左眼放映装置与右眼放映装置同步运转将画面放映出来,形成包括左眼图像、右眼图像的双影图像。观众通过一些特殊设备,例如偏光眼镜,使观众的左眼只能看到左眼图像,而右眼只能看到右眼图像。再通过观众双眼的汇聚功能,分别将左眼图像和右眼图像叠合在视网膜上,由大脑神经产生三维立体的视觉效果。
上述四种立体显示与拍摄的技术,都要求使用双摄像头进行拍摄,图1为双摄像头正确安装时左眼图像和右眼图像的示意图,如图1所示,两个图像分别为左眼摄影机和右眼摄影机拍摄的左眼图像和右眼图像。然而,将双摄像头安装到拍摄装置上时双摄像头的位置可能会存在误差,或者使用过程中的震动磕碰也可能会使拍摄装置的双摄像头位置存在误差,例如:双摄像头存在左右、上下偏移等。当两个摄像头中某个摄像头,例如右眼摄像头出现左右偏移时,拍摄出来的影像就会发生偏移,图2为右眼摄像头位置偏移时双摄像头拍摄的图像的示意图,如图2所示,由于右眼摄像头的偏移使右眼图像略微向左偏移。图3为右眼摄像头位置偏移时左眼图像和右眼图像叠加的示意图,如图3所示,叠加的图像出现了偏移使得观看者感觉图像的边缘模糊不清,甚至重影。
当前,双摄像头拍摄装置在出厂前都会进行摄像头的标定,来纠正摄像头径向畸变等问题,使拍摄出来的影像不至于明显失真。常用的有双平面标定方法、Tsai两步法、自标定法等。然而,这些标定技术一般说来都是对单独一个摄像头自身进行标定,而不是摄像头彼此之间标定。因此,不能完全消除双摄像头之间的安装误差。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法和装置,能够完全消除双摄像头之间的位置误差,导致叠加图像出现偏移的问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供了一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法,所述方法包括:
使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;
根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
其中,所述标定物体具体是处于同一平面的四个标定物体,且该平面平行于双摄像头光心的连线,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距等于双摄像头光心的间距,并且第三标定物体和第四标定物体的横坐标间距也等于双摄像头光心的间距。
其中,所述确定双摄像头之间的平移误差,具体是:分别确定标定物体在左眼标定图像和右眼标定图像中的纵向误差和横向误差。
其中,所述纵向误差通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼纵坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼纵坐标平均值的差值得到;
所述横向误差通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼横坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼横坐标平均值的差值得到。
其中,所述纠正双摄像头拍摄的图像,具体是:根据平移误差对左眼图像,和/或右眼图像进行纵向,和/或横向平移。
本发明还提供了一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置,所述装置包括:标定图像采集模块、平移误差确定模块和图像纠正模块,其中,
所述标定图像采集模块,用于采集使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像,将两个标定图像发送给平移误差确定模块;
所述平移误差确定模块,用于根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
所述图像纠正模块,用于根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
其中,所述标定图像采集模块采集的双摄像头同时拍摄的标定物体具体是:处于同一平面的四个标定物体,且该平面平行于双摄像头光心的连线,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距等于双摄像头光心的间距,并且第三标定物体和第四标定物体的横坐标间距也等于双摄像头光心的间距。
本发明所提供的纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法和装置,使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。能够有效的消除双摄像头彼此之间的平移误差,使得观看者能够看到清晰的立体影像。进一步的,如果拍摄装置在使用过程中发生磕碰,导致双摄像头发生偏移,利用本发明的方法和装置可以由使用者自己重新标定,不需要送回厂商进行维修,方便了用户的后期使用中的维护。
附图说明
图1为双摄像头正确安装时左眼图像和右眼图像的示意图;
图2为右眼摄像头位置偏移时双摄像头拍摄的图像的示意图;
图3为右眼摄像头位置偏移时左眼图像和右眼图像叠加的示意图;
图4为本发明一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法流程示意图;
图5为本发明实施例中左眼标定图像的效果示意图;
图6为本发明实施例中右眼标定图像的效果示意图;
图7为本发明一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置结构示意图。
具体实施方式
在现有技术中,摄像头都采用透镜作为镜头,以达到成像的目的。一切方向的光线通过透镜时,都会产生偏折,使光线传播方向发生变化。但透镜上有一点,任意方向的光线通过该点时,光线的传播方向不变,即出射方向和入射方向相互平行,这一点叫透镜的光学中心,简称光心。本发明中确定摄像头的标定位置以透镜的光心为准。
本发明的基本思想是:使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
图4为本发明一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法流程示意图,如图4所示,所述纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法,包括以下步骤:
步骤401,使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;
具体的,所述标定物体处于同一平面,且该平面平行于双摄像头光心的连线,同时,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距与第三标定物体和第四标定物体均等于双摄像头光心的间距。
步骤402,根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
具体的,所述确定双摄像头之间的平移误差,具体是:分别确定标定物体在左眼标定图像和右眼标定图像中的纵向误差和横向误差。具体的实现方式为:计算第一标定物体和第三标定物体左眼纵坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼纵坐标平均值的差值作为纵向误差;计算第一标定物体和第三标定物体左眼横坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼横坐标平均值的差值作为横向误差。
步骤403,根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
具体的,所述纠正双摄像头拍摄的图像,具体是根据平移误差对左眼图像,和/或右眼图像进行纵向,和/或横向平移,以纠正图像的平移误差。在现有技术中,数字图像处理技术非常成熟,因此,完全可对数字图像进行平移、扭转、拉伸、缩放、裁剪处理。数字图像的变形变换,例如压缩变换或拉伸变换,就是原图像到目标图像的坐标变换,简单地说,就是把原图像每个点的坐标通过变形运算转为目标图像的相应点的新坐标。因此,完全可实现对数字图像进行压缩变换处理或拉伸变换处理。数字图像的分割技术,就是基于像素点的坐标,把数字图像按照一定规则,将部分像素点组成新的一幅数字图像的技术。数字图像的合并技术,就是基于像素点的坐标,把两幅或多幅数字图像按照一定规则,组成新的一幅数字图像的技术。通过上述数字图像处理技术可以很容易的将需要纠正的图像平移,进一步还可以通过分割等技术对纠正的图像进行优化。
下面结合一个具体的实施例对本发明的方法进行详述。
图5为本发明实施例中左眼标定图像的效果示意图,如图5所示,左眼标定图像中横坐标为31、纵坐标为32,第一标定物体1坐标为(x11,y11)、第二标定物体2坐标为(x12,y12)、第三标定物体3坐标为(x13,y13)、第四标定物体4坐标为(x14,y14)。图6为本发明实施例中右眼标定图像的效果示意图,如图6所示,右眼标定图像中横坐标为41、纵坐标为42,第一标定物体1坐标为(x21,y21)、第二标定物体2坐标为(x22,y22)、第三标定物体3坐标为(x23,y23)、第四标定物体4坐标为(x24,y24)。同时,x12-x11=x14-x13=x22-x21=x24-x23等于左摄像头15和右摄像头16的光心间距。
假设双摄像头安装正确,即无偏移问题,则4个标定物体在两张标定图像各自的坐标系中,纵坐标数值是相同的,即有:y11=y21;y12=y22;y13=y23;y14=y24。
由于第一标定物体1、第二标定物体2在左眼横坐标31上的间距等于双摄像头各自光心的间距,则左眼标定图像与右眼标定图像中,第一标定物体1、第二标定物体2在两张标定图像各自的坐标系中,横坐标相同,即有:x11=x22。
由于第三标定物体3、第四标定物体4在右眼横坐标41上的间距等于双摄像头各自光心的间距,则左眼标定图像与右眼标定图像中,第三标定物体3、第四标定物体4在两张图片各自的坐标系中,横坐标相同,即有:x13=x24。
假设右摄像头安装时,向右偏移2像素的误差,则左摄像头拍摄到的标定物体在左眼标定图像中的坐标如下:
第一标定物体1,坐标为(x11,y11),即(75,2000),
第二标定物体2,坐标为(x12,y12),即(140,1800),
第三标定物体3,坐标为(x13,y13),即(1075,210),
第四标定物体4,坐标为(x14,y14),即(1140,10)。
右摄像头拍摄到的标定物体在右眼标定图像中的坐标如下:
第一标定物体1,坐标为(x21,y21),即(8,2000),
第二标定物体2,坐标为(x22,y22),即(73,1800),
第三标定物体3,坐标为(x23,y23),即(1008,210),
第四标定物体4,坐标为(x24,y24),即(1073,10)。
计算第一标定物体1、第三标定物体3在左眼纵坐标32上的左眼纵坐标平均值Y_No1,计算第二标定物体2、第四标定物体4在右眼纵坐标42上的右眼纵坐标平均值Y_No2;
Y_No1=(y11+y13)/2=(2000+210)/2=1105
Y_No2=(y21+y23)/2=(2000+210)/2=1105
计算第一标定物体1、第三标定物体3在左眼横坐标31上的左眼横坐标平均值X_No1,计算第二标定物体2、第四标定物体4在右眼横坐标41上的右眼横坐标平均值X_No2;
X_No1=(x11+x13)/2=(75+1075)/2=575
X_No2=(x21+x23)/2=(73+1073)/2=573
将右眼纵坐标平均值减去左眼纵坐标平均值,所获得的纵坐标差值DY为纵向误差,将右眼横坐标平均值减去左眼横坐标平均值,所获得的横坐标差值DX为横向误差。同时,保存平移误差用于拍摄图像时的图像纠正。
DY=Y_No2-Y_No1=1105-1105=0
DX=X_No2-X_No1=575-573=2
将右眼图像沿着纵坐标正方向,向上平移纵坐标差值DY个单位;将右眼图像沿着横坐标正方向,向右平移横坐标差值DX个单位,即将右眼图像向上平移0像素;将右眼图像沿着横坐标向右平移2个像素,则完成了根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
图7为本发明一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置结构示意图,如图7所示,所述纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置包括:标定图像采集模块71、平移误差确定模块72和图像纠正模块73,其中,
所述标定图像采集模块71,用于采集使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像,将两个标定图像发送给平移误差确定模块72;
具体的,所述标定物体处于同一平面,且该平面平行于双摄像头光心的连线,同时,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距与第三标定物体和第四标定物体均等于双摄像头光心的间距。
所述平移误差确定模块72,用于根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
具体的,平移误差确定模块72确定双摄像头之间的平移误差,具体是:分别确定标定物体在左眼标定图像和右眼标定图像中的纵向误差和横向误差。具体的实现方式为:计算第一标定物体和第三标定物体左眼纵坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼纵坐标平均值的差值作为纵向误差;计算第一标定物体和第三标定物体左眼横坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼横坐标平均值的差值作为横向误差。
所述图像纠正模块73,用于根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
具体的,所述图像纠正模块73纠正双摄像头拍摄的图像,具体是根据平移误差对左眼图像,和/或右眼图像进行纵向,和/或横向平移,以纠正图像的平移误差。在现有技术中,数字图像处理技术非常成熟,因此,完全可对数字图像进行平移、扭转、拉伸、缩放、裁剪处理。数字图像的变形变换,例如压缩变换或拉伸变换,就是原图像到目标图像的坐标变换,简单地说,就是把原图像每个点的坐标通过变形运算转为目标图像的相应点的新坐标。因此,完全可实现对数字图像进行压缩变换处理或拉伸变换处理。数字图像的分割技术,就是基于像素点的坐标,把数字图像按照一定规则,将部分像素点组成新的一幅数字图像的技术。数字图像的合并技术,就是基于像素点的坐标,把两幅或多幅数字图像按照一定规则,组成新的一幅数字图像的技术。通过上述数字图像处理技术可以很容易的将需要纠正的图像平移,进一步还可以通过分割等技术对纠正的图像进行优化。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的方法,其特征在于,所述方法包括:
使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像;
根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述标定物体具体是处于同一平面的四个标定物体,且该平面平行于双摄像头光心的连线,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距等于双摄像头光心的间距,并且第三标定物体和第四标定物体的横坐标间距也等于双摄像头光心的间距。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定双摄像头之间的平移误差,具体是:分别确定标定物体在左眼标定图像和右眼标定图像中的纵向误差和横向误差。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述纵向误差通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼纵坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼纵坐标平均值的差值得到;
所述横向误差通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼横坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼横坐标平均值的差值得到。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述纠正双摄像头拍摄的图像,具体是:根据平移误差对左眼图像,和/或右眼图像进行纵向,和/或横向平移。
6.一种纠正双摄像头所拍摄图像的平移误差的装置,其特征在于,所述装置包括:标定图像采集模块、平移误差确定模块和图像纠正模块,其中,
所述标定图像采集模块,用于采集使用双摄像头同时拍摄标定物体,分别得到左眼标定图像与右眼标定图像,将两个标定图像发送给平移误差确定模块;
所述平移误差确定模块,用于根据标定物体在两个标定图像中的位置确定双摄像头之间的平移误差,并保存所述平移误差;
所述图像纠正模块,用于根据保存的平移误差纠正双摄像头拍摄的图像。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述标定图像采集模块采集的双摄像头同时拍摄的标定物体具体是:处于同一平面的四个标定物体,且该平面平行于双摄像头光心的连线,第一标定物体和第二标定物体的横坐标间距等于双摄像头光心的间距,并且第三标定物体和第四标定物体的横坐标间距也等于双摄像头光心的间距。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述平移误差确定模块确定双摄像头之间的平移误差,具体是:分别确定标定物体在左眼标定图像和右眼标定图像中的纵向误差和横向误差。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述平移误差确定模块确定纵向误差是通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼纵坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼纵坐标平均值的差值得到;
所述平移误差确定模块确定横向误差是通过计算第一标定物体和第三标定物体左眼横坐标平均值,与第二标定物体和第四标定物体右眼横坐标平均值的差值得到。
10.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述图像纠正模块纠正双摄像头拍摄的图像,具体是:根据平移误差对左眼图像,和/或右眼图像进行纵向,和/或横向平移。
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