[发明专利]校准装置、校准方法、光学装置、摄影装置以及投影装置

权利要求书

1.一种光学装置的校准装置，该光学装置具备：二维的图像变换元件，其具有多个像素；以及光学系统，其用于在该图像变换元件与三维的世界坐标空间之间形成成像关系，所述校准装置具备：

校准数据获取部，其获取校准数据，该校准数据表示所述图像变换元件的二维的像素坐标与所述世界坐标空间的三维的世界坐标之间的对应关系；以及

参数计算部，其对由该校准数据获取部获取到的所述校准数据应用将所述二维的像素坐标的两个坐标值以所述三维的世界坐标的三个坐标值的函数表示的摄像机模型，来计算该摄像机模型的参数，

其中，在使用射影的焦距f大致通过射影公式y＝fP(θ)来表示所述光学系统的视角θ与像高y之间的射影关系时，

所述参数计算部将由所述校准数据获取部获取到的所述校准数据的三维的世界坐标(x，y，z)利用与该世界坐标相等的三维的球面坐标变换为二维的坐标

之后，所述参数计算部应用将所述二维的像素坐标的两个坐标值以所述二维的坐标的两个坐标值的函数表示的摄像机模型，来计算该摄像机模型的所述参数。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述摄像机模型利用以所述二维的坐标的两个坐标值的函数为要素的多个二维向量函数的线性和，来表示所述二维的像素坐标的两个坐标值。

3.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，

所述二维的坐标的函数是与表示二维的平面之间的成像关系的函数相同形式的函数。

4.根据权利要求2所述的校准装置，其特征在于，

所述摄像机模型由将所述多个二维向量函数的线性和的各系数用所述三维的球面坐标的r的倒数的乘方多项式进行置换所得到的数式来表现。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的校准装置，其特征在于，

所述参数计算部利用线性最小二乘法对所述校准数据应用所述摄像机模型。

6.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述参数计算部对由所述校准数据获取部获取到的所述校准数据中的、将所述三维的世界坐标变换为使其以表示该世界坐标的旋转的三个旋转角中的一个以上的旋转角进行旋转后的世界坐标所得到的校准数据应用所述摄像机模型，来求出使该摄像机模型的残差最小的一个以上的旋转角。

7.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述参数计算部对由所述校准数据获取部获取到的所述校准数据中的、将所述三维的世界坐标变换为使其以表示该世界坐标的平移的三个平移分量中的一个以上的分量进行平移后的世界坐标所得到的校准数据应用所述摄像机模型，来求出使该摄像机模型的残差最小的一个以上的平移分量。

8.根据权利要求1～4、6～7中的任一项所述的校准装置，其特征在于，

所述光学装置具备光学系统和多个所述图像变换元件，该光学系统用于在该图像变换元件与所述三维的世界坐标空间之间形成成像关系，

所述校准数据获取部获取各所述图像变换元件及所述光学系统的校准数据，

所述参数计算部对各所述图像变换元件及所述光学系统的所述校准数据应用各所述摄像机模型。

9.根据权利要求1～4、6～7中的任一项所述的校准装置，其特征在于，

所述光学装置为摄影装置，

所述图像变换元件为摄像元件，

所述光学系统为摄像光学系统。

10.根据权利要求1～4、6～7中的任一项所述的校准装置，其特征在于，

所述光学装置为投影装置，

所述图像变换元件为图像形成元件，

所述光学系统为投影光学系统。