[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(field of view，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(geometry transformation)，此将降低视频图像的管线期间(pipeline duration)，而有可能需要通过增加图框率(frame rate)来解决。

发明内容

本发明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。

本发明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。

在本发明的一实施例中，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。

在本发明的一实施例中，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。

在本发明的一实施例中，假设所述第一方位角为第二方位角为第一入射角为θ_l、第二入射角为θ_r以及基线距离为B，物体的三维坐标为(x,y,z)，其中

以及

或