CN101242546A

CN101242546A - 影像校正系统及方法

Info

Publication number: CN101242546A
Application number: CNA2007102001564A
Authority: CN
Inventors: 张旨光; 蒋理; 孙小超
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-13
Also published as: US20080187239A1

Abstract

本发明提供一种影像校正方法。该方法包括以下步骤：选择影像上的一个点P0；将该点P0的机械坐标转换为电荷耦合装置的坐标；获取距离该点P0最近的四个测量参考点；计算该点P0到上述四个测量参考点的距离D0，D1，D2，D3；获取上述四个测量参考点的偏差值A0，A1，A2，A3；根据上述计算出的D0，D1，D2，D3及获取的偏差值A0，A1，A2，A3计算该点P0的偏差值；及根据所述偏差值对该点P0进行校正计算。本发明还提供一种影像校正系统。本发明采用格线补正的方法，对影像进行补偿校正，有效的消除或减少了机械本身的误差影响。

Description

影像校正系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像校正系统及方法。

背景技术

在精密影像量测中，标准工业电荷耦合装置(Charge Coupled Device，简称CCD)搭配特殊的镜头可以得到高清晰影像，但由于CCD和镜头特性，拍摄到的影像与真实图像在高误差放大比例下相对比会有一定的变形，对精密量测结果有一定的影响。参阅图1与图2所示，分别为一线格图形的实际图像与通过标准CCD成像后的影像，可见图2中的线格有一定的变形。为了克服这种机械造成的影像变形，需要提供一种可以对影像进行校正的方法。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提出一种影像校正系统，其采用格线补正的方法，补偿机械误差，对影像进行校正。

鉴于以上内容，还有必要提出一种影像校正系统，其采用格线补正的方法，补偿机械误差，对影像进行校正。

一种影像校正系统，包括计算机及影像量测机台。其中，所述计算机包括影像撷取卡，所述影像量测机台安装有电荷耦合装置，所述电荷耦合装置搭配一个工业光学镜头，用于获取待测工件的影像，并将该影像传送至计算机的影像撷取卡中。所述计算机还包括：影像校正程序，用于对上述的待测工件的影像进行校正，该影像校正程序包括：偏差值计算模块，用于计算测量参考点的偏差值；及影像校正模块，用于根据上述计算的测量参考点的偏差值对待测工件的影像上的点进行校正计算。

进一步的，所述的测量参考点是将所述的电荷耦合装置搭配工业光学镜头的成像范围分割成的多个方格图形的格线交叉点；所述的测量参考点的偏差值是该测量参考点的实际值与测量值之差。

一种影像校正方法，其利用计算机对通过影像量测机台的电荷耦合装置量测得到的待测工件的影像进行校正。该方法包括步骤：选择所述影像上的一个点P0；将该点P0的机械坐标转换为所述电荷耦合装置的坐标；获取距离该点P0最近的四个测量参考点；计算该点P0到上述四个测量参考点的距离D0，D1，D2，D3；获取上述四个测量参考点的偏差值A0，A1，A2，A3；根据上述计算出的D0，D1，D2，D3及获取的偏差值A0，A1，A2，A3计算该点P0的偏差值；及根据所述偏差值对该点P0进行校正计算。

进一步的，所述的测量参考点是将影像量测机台上的电荷耦合装置搭配工业光学镜头的成像范围分割成的多个方格图形的格线交叉点。

相较于现有技术，本发明所提供的影像校正系统及方法采用格线补正的方法，对影像进行补偿校正，有效的消除或减少了机械本身的误差影响。

附图说明

图1是一方格图形的实际图像。

图2是图1中的方格图形通过CCD成像后的影像。

图3是本发明影像校正系统较佳实施例的硬体架构图。

图4是图3中影像校正程序的功能模块图。

图5是本发明影像校正方法较佳实施例中计算测量参考点的偏差值的实施流程图。

图6是本发明影像校正方法较佳实施例中校正测量参考点的偏差值的实施流程图。

图7是本发明较佳实施例中表格的示意图。

图8是本发明影像校正方法较佳实施例中对影像进行校正计算的实施流程图。

图9是计算距离影像上的一点最近的格线交叉点的示意图。

具体实施方式

参阅图3所示，是本发明影像校正系统较佳实施例的硬体架构图。该影像校正系统包括计算机1及放置待测工件5的影像量测机台6。其中，所述影像量测机台6的Z轴上还安装有用于采集连续影像的电荷耦合装置(Charged Coupled Device，CCD)7，该CCD7装有工业光学镜头。CCD7搭配所述工业光学镜头可以使待测工件5成像。进一步的，为了影像校正的需要，所述待测工件5的下方还要放置一个校正片4，其相当于一个带有刻度的，且精度很高的直尺，可以用来量测待测工件5的实际长度。所述计算机1装有影像撷取卡10及影像校正程序11。其中CCD7通过影像数据线与所述影像撷取卡10相连，将从影像量测机台6获取的待测工件5的影像传送到影像撷取卡10上，并显示于计算机1的显示屏幕(未示出)上。所述影像校正程序11主要用于对所获取的待测工件5的影像进行校正计算。

参阅图4所示，是图3中影像校正程序11的功能模块图。本发明所称的各模块是所述影像校正程序11中完成特定功能的各个程序段，比程序本身更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此本发明对软件的描述都以模块描述。

所述影像校正程序11主要包括：偏差值计算模块110及影像校正模块111。

所述偏差值计算模块110用于计算测量参考点的偏差值。本发明较佳实施例是采用格线补正的方法补正机械误差，对影像进行校正的。所述格线补正是将CCD7与所述工业光学镜头分别在不同的物镜与不同倍率下搭配组合，通常情况下，所述CCD7可以调节到1倍物镜及2倍物镜两种情况，而所述工业光学镜头可以有1倍倍率、2倍倍率及3倍倍率三种情况，于是CCD7与工业光学镜头可以有6种组合搭配使用，分别为：1倍物镜搭配1倍倍率、1倍物镜搭配2倍倍率、1倍物镜搭配3倍倍率、2倍物镜搭配1倍倍率、2倍物镜搭配2倍倍率及2倍物镜搭配3倍倍率。在每一种搭配组合情况下，将其可以成像的范围分割成似图2所示的方格，其中的格线交叉点即为影像校正的测量参考点。所述测量参考点的偏差值是该测量参考点的实际值(即实际坐标值)与测量值(即测量坐标值)之差。其中，每一组搭配组合情况下的测量参考点的偏差值都可以记录在一个如图7所示的表格对应的位置上。

所述的影像校正模块111用于根据上述计算的测量参考点的偏差值对待测工件5的影像上的点进行校正计算。当对影像进行校正计算时，若该影像上的点正好落在格线交叉点即所述测量参考点上时，则可以直接利用所述表格中记录的对应的偏差值对该点进行校正，即利用该点的测量值加上该点对应的记录在所述表格中的偏差值计算出该点的实际值；若该影像上的点落在所述方格内部时，则通过距该点最近的四个格线交叉点计算出该点的偏移量，对该点进行校正，校正方法如下：

首先找出距该点最近的四个格线交叉点；再计算出该点到上述四个格线交叉点的距离D0，D1，D2，D3；从上述表格中获取所述四个格线交叉点的偏差值A0，A1，A2，A3；利用公式

A = \frac{\frac{A 0}{D 0} + \frac{A 1}{D 1} + \frac{A 2}{D 2} + \frac{A 3}{D 3}}{\frac{1}{D 0} + \frac{1}{D 1} + \frac{1}{D 2} + \frac{1}{D 3}}

计算出该点的偏差值A；最后利用该点的偏差值A加上该点的测量值计算出该点的实际值，完成对该点的校正。

参阅图5所示，是本发明影像校正方法较佳实施例中利用偏差值计算模块110计算测量参考点的偏差值的实施流程图。

通常，在一台影像量测机台6生产出来，并将其上的元件(如CCD7等)固定之后，相关的校正工程师就会计算CCD7与工业光学镜头分别在不同的物镜(1倍物镜及2倍物镜)与不同倍率(1倍倍率、2倍倍率及3倍倍率)搭配情况下的测量参考点的偏差值，并将每一组搭配情况下的测量参考点的偏差值对应的记录在如图7所示的表格中。本较佳实施例以1倍物镜的CCD7搭配1倍倍率的工业光学镜头的情况为例说明，其实施步骤如下：

步骤S100，将CCD7调节到1倍物镜及将工业光学镜头调节到1倍倍率，将其成像范围分成似图2所示的若干方格图形。

步骤S101，根据上述的方格图形生成一个初始的表格，用于记录各格线交叉点的偏差值。其中该表格内各偏差值的初始值为0。

步骤S102，选择一个格线交叉点作为测量参考点。

步骤S103，将该点的坐标转换为CCD7的坐标。所述的转换包括：坐标系的转换及单位的转换。所述的坐标系的转换是将如图3所示的机台6台面左上角标示的机械坐标系转换成以CCD7的中心为原点，X轴方向与上述机械坐标系相同，且Y轴方向与上述机械坐标系相反的坐标系；所述单位的转换是将机械坐标系的尺寸单位以一个固定的比率值转换为CCD7坐标系的像素单位。

步骤S104，所述影像校正程序11计算出该点在CCD7坐标系下的的测量值(即测量坐标值)，及所述校正片4测量出该点在CCD7坐标系下的实际值(即实际坐标值)。

步骤S105，计算该测量参考点偏差值，即计算该测量参考点的实际值与测量值之差。

步骤S106，将该点的偏差值记录在所述的初始表格对应的位置上。

步骤S107，判断是否所有的格线交叉点都已经测量完毕。

若不是所有的点都测量完毕，则返回步骤S102，选择下一个格线交叉点作为测量参考点。

若所有的点都已经测量完毕，则结束流程。

在上述流程结束后，所述的记录各格线交叉点偏差值的表格可以保存在一个特殊的加密文件中，需要相关校正工程师输入解密密码才可以开启该表格，进行表格数据的查看或者修改，以防止其他用户对该表格中数据的意外修改而增加校正工程师的校正工作量。

同样的，在1倍物镜的CCD7搭配2倍倍率的工业光学镜头、1倍物镜的CCD7搭配3倍倍率的工业光学镜头、2倍物镜的CCD7搭配1倍倍率的工业光学镜头、2倍物镜的CCD7搭配2倍倍率的工业光学镜头及2倍物镜的CCD7搭配3倍倍率的工业光学镜头的情况下，计算测量参考点的偏差值的流程与上述所描述的流程相同。因此，通过重复实施上述流程可以产生6个表格分别对应CCD7与工业光学镜头的每一组搭配组合。

通常，在实际量测工作中，所述的影像量测机台6可能会根据测量的需要从一个实验室移动到另一个实验室或者距离上一次校正的时间较长，都可能造成该机台上的元件距原来的位置有所偏离，继而造成上述表格中的计算出的偏差值不精确，因此要对上述表格中记录的偏差值进行校正。对偏差值校正的流程参阅图6所示。

图6是本发明影像校正方法较佳实施例中利用偏差值计算模块110校正测量参考点的偏差值的实施流程图。本发明以校正1倍物镜的CCD7搭配1倍倍率的工业光学镜头的情况所对应的一个测量参考点为例进行说明：

首先，步骤S200，所述校正工程师输入解秘密码。通常，为了更好的保护该表格数据，可以对所述的加密文件设置多重密码。

步骤S201，验证该密码是否有效。若密码无效，则于步骤S202中，提示密码错误，并重新返回步骤S200。

若密码有效，则加密文件被解琐，步骤S203，校正工程师选择一个需要校正的表格。在本实施例中，校正工程师选择1倍物镜CCD7与1倍倍率工业光学镜头所对应的表格。

步骤S204，选择一个测量参考点，即格线交叉点进行补正。所述的对格线交叉点进行补正即对该格线交叉点的偏差值进行重新计算。其方法与图5中计算偏差值的方法相同，包括：将所选择的格线交叉点的机械坐标值转换为CCD7的坐标值；测量该参考点的实际值，并计算该点的测量值；计算该点的偏差值。

步骤S205，在上述选择的表格对应的位置修改该测量参考点的偏差值。

步骤S206，保存所述修改后的表格。

根据校正的需要，在对该点校正结束后，该校正工程师可以选择其他的测量参考点按照此流程进行校正计算。同时，在对该表格的数据全部校正完之后，也可以选择其它的5个表格按照此流程进行校正。

参阅图7所示，是本发明较佳实施例中所述表格数据的示意图。该表格分别将各参考点在X轴与Y轴的偏差值分开两个表格记录。以如图所示的字母Y为首的一横行数据作为分界线，在上面一部分表格中，字母X为首的一横行数字表示各参考点在X轴方向的实际值，以字母X为首的一竖列数字表示各参考点对应的在Y轴方向的实际值，某点在X轴方向实际值与Y轴方向实际值的交叉值为该点在X轴方向的偏差值。同理，在下面一部分表格中，字母Y为首的一横行数字表示上述各参考点在X轴方向的实际值，以字母Y为首的一竖列数字表示上述各参考点对应的在Y轴方向的实际值，某点在X轴方向实际值与Y轴方向实际值的交叉值为该点在Y轴方向的偏差值。

例如，如图7所示的某参考点的实际值为(0，0)，由表格数据可知，该点在X轴方向与Y轴方向的偏差值分别为-0.0007与0.0002。

参阅图8所示，是本发明影像校正方法较佳实施例中利用影像校正模块111对影像进行校正计算的实施流程图。本发明以对影像上的一个点进行校正为例进行说明：

首先，步骤S300，选择待测工件5的影像上的一点P0进行校正测量。

步骤S301，将点P0的机械坐标转换为CCD坐标。所述的转换与图5中的S103相同，包括：将机台6的机械坐标系转换成以CCD7中心为原点，X轴方向与上述机械坐标系相同，且Y轴方向与上述机械坐标系相反的坐标系；及将机械坐标系的尺寸单位以一个固定的比率值转换为CCD7坐标系的像素单位。

步骤S302，计算距离点P0最近的四个格线交叉点。参阅图9所示，是计算距离点P0最近的四个格线交叉点的示意图。如图9所示，点P0的CCD坐标为(0.5，0.5)，影像校正模块111计算与点P0最近的四个方格的格线交叉点，可以计算出点P0落在方格ABCD内。

步骤S303，影像校正模块111计算点P0到方格ABCD四个顶点的距离D0，D1，D2，D3。

步骤S304，计算点P0的偏差值A。

计算点P0的偏差值的公式为：

A = \frac{\frac{A 0}{D 0} + \frac{A 1}{D 1} + \frac{A 2}{D 2} + \frac{A 3}{D 3}}{\frac{1}{D 0} + \frac{1}{D 1} + \frac{1}{D 2} + \frac{1}{D 3}}

其中，A0，A1，A2，A3分别表示记录在前述表格中的方格ABCD四个顶点的偏差值，在计算点P0在X方向的偏差值时，A0，A1，A2，A3分别为方格ABCD四个顶点在X轴方向的偏差值，同理，计算点P0在Y方向的偏差值时，A0，A1，A2，A3分别为方格ABCD四个顶点在Y轴方向的偏差值。

对上述公式进行转化，一般可以在公式的上下同时乘以D0*D1*D2*D3，而将公式转化为：

A = \frac{A 0 * D 1 * D 2 * D 3 + A 1 * D 0 * D 2 * D 3 + A 2 * D 0 * D 1 * D 3 + A 3 * D 0 * D 1 * D 2}{D 1 * D 2 * D 3 + D 0 * D 2 * D 3 + D 0 * D 1 * D 3 + D 0 * D 1 * D 2}

若记：

\{\begin{matrix} T 0 = D 1 * D 2 * D 3 \\ T 1 = D 0 * D 2 * D 3 \\ T 2 = D 0 * D 1 * D 3 \\ T 3 = D 0 * D 1 * D 2 \end{matrix}

则公式可以化简为：

A = \frac{A 0 * T 0 + A 1 * T 1 + A 2 * T 2 + A 3 * T 3}{T 0 + T 1 + T 2 + T 3}

因此，计算出了点P0的偏差值A。

步骤S305，根据上述计算出的偏差值A对该点P0进行校正计算。所述校正是利用点P0的测量值，即上述的CCD坐标值(0.5，0.5)，加上该点的偏差值A得到该点实际值。

本发明较佳实施例描述了计算测量参考点的偏差值，及根据测量参考点的偏差值对影像上的点进行校正的一个较为完整的流程，在实际对一个待测工件的影像进行校正时，若已经存在如图7所示的表格记录着每一个测量参考点的偏差值，且每一个测量参考点的偏差值都准确的情况下，可以直接利用表格中的数据实施如图8所示的流程对影像进行校正，而不需要所述偏差值计算模块110重新计算每一个测量参考点的偏差值。

本发明所提供的影像校正系统及方法采用格线补正的方法，对影像进行补偿校正，有效的消除或减少了机械本身的误差影响；并且将校正数据存放在一个特殊的加密文件中，可以防止用户任意修改。

Claims

1. 一种影像校正系统，包括计算机及影像量测机台，其中，所述计算机包括影像撷取卡，所述影像量测机台安装有电荷耦合装置，所述电荷耦合装置搭配一个工业光学镜头，用于获取待测工件的影像，并将该影像传送至计算机的影像撷取卡中，其特征在于，所述计算机还包括：

影像校正程序，用于对上述的待测工件的影像进行校正，该影像校正程序包括：

偏差值计算模块，用于计算测量参考点的偏差值；及

影像校正模块，用于根据上述计算的测量参考点的偏差值对待测工件的影像上的点进行校正计算。

2. 如权利要求1所述的影像校正系统，其特征在于，所述的测量参考点是将所述的电荷耦合装置搭配工业光学镜头的成像范围分割成的多个方格图形的格线交叉点；所述的测量参考点的偏差值是该测量参考点的实际值与测量值之差。

3. 如权利要求2所述的影像校正系统，其特征在于，所述的测量参考点的偏差值存储在一个表格中。

4. 如权利要求2所述的影像校正系统，其特征在于，该系统还包括一个校正片，用于测量所述测量参考点的实际值。

5. 一种影像校正方法，其利用计算机对通过影像量测机台的电荷耦合装置量测得到的待测工件的影像进行校正，其特征在于，该方法包括步骤：

选择所述影像上的一个点P0；

将该点P0的机械坐标转换为所述电荷耦合装置的坐标；

获取距离该点P0最近的四个测量参考点；

计算该点P0到上述四个测量参考点的距离D0，D1，D2，D3；

获取上述四个测量参考点的偏差值A0，A1，A2，A3；

根据上述计算出的D0，D1，D2，D3及获取的偏差值A0，A1，A2，A3计算该点P0的偏差值；及

根据所述偏差值对该点P0进行校正计算。

6. 如权利要求5所述的影像校正方法，其特征在于，所述的测量参考点是将影像量测机台上的电荷耦合装置搭配工业光学镜头的成像范围分割成的多个方格图形的格线交叉点。

7. 如权利要求6所述的影像校正方法，其特征在于，所述获取测量参考点的偏差值的步骤包括：

选择一个格线交叉点作为测量参考点进行测量；

将该测量参考点的机械坐标转换为电荷耦合装置的坐标；

计算出该测量参考点的测量值；

利用校正片量测出该测量参考点的实际值；及

计算所述实际值与所述测量值之差得到该测量参考点的偏差值。

8. 如权利要求7所述的影像校正方法，其特征在于，所述的测量参考点的偏差值存储在一个表格中。