用于校正多个影像撷取装置的校正片及其校正方法

摘要

一种用于校正多个影像撷取装置的校正片及其校正方法，该校正片包括：一底板，具有一正面及一背面；多个校正图案，形成在该底板的正面，该些校正图案呈规律性的方式排列，其中该些校正图案用以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正；以及多个图形编码式图案，形成在该底板的正面，且该些图形编码式图案都不相同，以及图形编码式图案具有提供各校正图案位置的信息。

权利要求

1.一种用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，包括：一底板，具有一正面及一背面；

多个校正图案，形成在该底板的正面，该些校正图案呈规律性的方式排列，其中该些校正图案用以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正；以及多个图形编码式图案，形成在该底板的正面，且该些图形编码式图案都不相同，其中该些图形编码式图案位在相邻的该些校正图案之间，且每一图形编码式图案与任一校正图案相邻。

2.根据权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，该些图形编码式图案记录与该些图形编码式图案相邻的该些校正图案的位置及方向。

3.根据权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，该些校正图案亦形成在该底板的背面；以及该些图形编码式图案亦形成在该底板的背面；

其中，形成于底板背面的该些校正图案及该些图形编码式图案与形成于底板正面的该些校正图案及该些图形编码式图案有相对或一致性的关系。

4.根据权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，该些图形编码式图案为一维条码、二维条码、数字、文字、符号的可辨识图形或其组合。

5.根据权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，该图形编码式图案包括一第一编码图案、一第二编码图案及一第三编码图案，该第一编码图案代表象限位置，第二编码图案代表横轴位置，且该第三编码图案代表纵轴位置。

6.根据权利要求5所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片，其特征在于，该图形编码式图案更包括一第四编码图案，其代表扩充状态，该扩充状态是指当该第二编码图案或第三编码图案的图形在该校正片上已不够使用表达该些校正图案的位置及方向时，藉由该第四编码图案进行位置的分组。

7.一种用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，包括下列步骤：放置一校正片在一平台上，且该校正片位在该些影像撷取装置的观测位置，其中该校正片是权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片；

该些影像撷取装置拍摄该校正片上的多个图形编码式图案，得到一第一组坐标数据；

以及

依据该第一组坐标数据判断该些影像撷取装置的相对位置，以校正该些影像撷取装置之间的相对位置及方向的信息。

8.根据权利要求7所述的用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，更包括下列步骤：该每一影像撷取装置拍摄该校正片上的多个校正图案，得到多个对应该影像撷取装置的校正数据；以及依据该些校正数据以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。

9.根据权利要求7所述的用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，该每一影像撷取装置拍摄该校正片上的九个校正图案。

10.根据权利要求9所述的用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，更包括下列步骤：移动该平台；

该些影像撷取装置拍摄该校正片上的该些图形编码式图案，得到一第二组坐标数据；

以及

依据该第一组坐标数据及该第二组坐标数据校正该些影像撷取装置与该平台的相关信息。

11.根据权利要求10所述的用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，该些影像撷取装置与该平台的相关信息包括：该些影像撷取装置与该平台的相对位置关系或该平台的运动状态。

12.一种用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，包括下列步骤：放置一校正片在一第一平台上，且该校正片位于一第一组影像撷取装置的观测位置，其中该校正片是权利要求1所述的用于校正多个影像撷取装置的校正片；

该第一组影像撷取装置拍摄该校正片上的多个图形编码式图案，得到一第一组坐标数据；

依据该第一组坐标数据判断该第一组影像撷取装置的一第一影像撷取装置和一第二影像撷取装置之间的相对位置，以校正该第一组影像撷取装置的相对位置及方向的信息；

位移该校正片至一第二平台上，且该校正片位于第二组影像撷取装置的观测位置；

一第二组影像撷取装置拍摄该校正片的多个图形编码式图案，得到一第二组坐标数据；以及依据该第一组坐标数据及该第二组坐标数据校正该第一组影像撷取装置、该第二组影像撷取装置及该第一平台及第二平台的相关信息。

13.根据权利要求12所述的用于多个影像撷取装置的校正方法，其特征在于，该校正片是以平移或转动的方式由第一平台位移至第二平台。

说明书

用于校正多个影像撷取装置的校正片及其校正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于校正多个影像撷取装置的校正片及多个影像撷取装置的校正方法，特别涉及一种利用校正片上同时具规律性排列及重复性的校正图案及图形编码式图案，用以校正多个影像撷取装置的影像内容及位置关系的校正方法。

背景技术

[0002] 中国台湾专利公开号TW201018882，是一种校正系统与校正方法的发明，主要是利用一校正片在不同倍率下的图形，以及矩阵校正图案对影像撷取装置进行影像和运动平台校正，以达到精密量量测，但是该方法只限用于单一影像校正，无法用于多频道或多个影像撷取装置的校正。

[0003] 美国专利号US5978081，是一种用于半导体工艺的校正图形与校正片设计，主要是设计已知相对置的矩阵圆点图形于各影撷取装置之下，同时进行多个影像撷取装置的位置与像差分辨率的校正，提高平面视觉精度，但需针对影像撷取位置进行图形范围设计，因此应用的弹性较低。

[0004] 美国专利号US6301396，是一种针对像位置与方向校正方法，主要利用已知图形的特征形状辨识其方向及与图形的相对位置，并多个影像撷取装置下设计已知相对位置的相似图形，以求得多个影像撷取装置间的实际相对位置，但其图形设计受限，且需预知各组影像撷取装置的大略位置，且对于影像的畸变像差等问题无法同时解决。

[0005] 现有技术中，若要将多个影像撷取装置进行相对位置与机械运动位置的校正，以传统的矩阵式圆点图案的校正片，只能校正单一影像撷取装置的影像内容，已有所不足，若需校正多影像撷取装置的位置关系，各影像撷取装置所撷取的影像必须包含整个校正片的图形，不适用于大范围且高分辨率的机器影像校正。过去的专利前案虽提到多个影像撷取装置的校正，但其设计弹性较低，不适用于未能预知或需要时常移动的影像撷取装置，且缺少整体平面空间影像校正的考量，已不符合目前的光电、自动化组装及机器视觉产业的工艺。

[0006] 因此，便有需要提供一种用于多个影像撷取装置的校正方法及使用该方法的校正片，以解决前述的问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于可对多个影像撷取装置进行影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正、多个影像撷取装置间的位置和方向的影像校正程序和建立平台与影像撷取装置之间的校正流程方法。

[0008] 为达成上述目的，本发明提出一种用于校正多个影像撷取装置的校正片，包括：一底板，具有一正面及一背面；多个校正图案，形成在该底板的正面，该些校正图案呈规律性的方式排列，其中该些校正图案用以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正；以及多个图形编码式图案，形成在该底板的正面，且该些图形编码式图案都不相同，该些图形编码式图案具有提供各校正图案位置的信息。

[0009] 为达成上述目的，本发明再提出一种用于多个影像撷取装置的校正方法，包括下列步骤：放置一校正片在一需校正的平台上，且该校正片位在该些影像撷取装置的观测位置；该些影像撷取装置拍摄该校正片上的多个有规律性排列的校正图案及一至多个图形编码式图案，该些影像撷取装置将通过校正图案进行影像内容的校正，包含影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正，并通过一至多个图形编码式图案所记载的位置和方向信息得到各个校正图案位于校正片上的第一组坐标数据；以及依据该第一组坐标数据判断该些影像撷取装置之间的相对位置，以校正该些影像撷取装置之间的相对位置及方向的信息。

[0010] 为达成上述目的，本发明又提出一种用于多个影像撷取装置与平台间的校正方法，包括下列步骤：放置一校正片在一可移动的一第一平台上，且该校正片位在一第一组多个影像撷取装置的观测位置；该第一组影像撷取装置拍摄该校正片上的正面上的多个具有规律性排列的校正图案和一至多个图形编码式图案，得到一第一组多个校正图案位于校正片上的坐标数据；依据该第一组坐标数据判断该第一组多个影像撷取装置之间的相对位置信息，以校正第一组影像撷取装置的相对位置及方向的信息；通过平台将校正片移动、转动或转位至第二组多个影像撷取装置上的可视范围内；例如，使该移动面上的该校正片翻转一角度并放置在第二组多个影像撷取装置的可视平面上；一第二组影像撷取装置拍摄该校正片上的背面的多个图形编码式图案，得到一第二组坐标数据；以及依据该第一组坐标数据及该第二组坐标数据校正该第一组影像撷取装置、该第二组影像撷取装置及该第一平台的相关信息。

[0011] 本发明的校正片同时具有校正图案及图形编码式图案，因此可同时对多个影像撷取装置进行畸变、镜头像差及影像中心位置的校正，以及多个影像撷取装置相对于校正片之坐标关系位置及方向的影像校正程序。

[0012] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0013] 图1为本发明第一实施例的校正片示意图；

[0014] 图2a为本发明第二实施例的校正片示意图；

[0015] 图2b为图2a中A处的放大图；

[0016] 图3a～图3e为可用于本发明校正片的图形编码式图案；

[0017] 图4为本发明第一实施例的校正片的应用方式示意图；

[0018] 图5为本发明第一实施例的用于多个影像撷取装置的校正方法流程图；

[0019] 图6a及图6b为本发明第二实施例的校正片的应用方式示意图；以及[0020] 图7为本发明第二实施例的用于多个影像撷取装置的校正方法流程图。

[0021] 其中，附图标记

[0022] 100  校正片               110  底板

[0023] 120  校正图案             130  图形编码式图案

[0024] 200  校正片               220  校正图案

[0025] 221  空心圆点             222  实心圆点

[0026] 230  图形编码式图案       231  第一编码图案

[0027] 232  第二编码图案         233  第三编码图案

[0028] 234  第四编码图案         310  平台

[0029] 320  校正片               330  影像撷取装置

[0030] 400  贴合机台             410  第一平台

[0031] 420  第二平台             431  校正片

[0032] 440  转轴                 450  第一组影像撷取装置

[0033] 451  第一影像撷取装置     452  第二影像撷取装置

[0034] 460  二组影像撷取装置     461  第三影像撷取装置

[0035] 462  第四影像撷取装置

[0036] 步骤 S100～S112           步骤 S200～S214

具体实施方式

[0037] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

[0038] 【实施方式】

[0039] 图1为本发明第一实施例的校正片示意图。该校正片100用于校正多个影像撷取装置。该校正片100包括：一底板110、多个校正图案120以及多个图形编码式图案130。该底板110可为透明或非透明。该些校正图案120可利用印刷或半导体工艺方式形成在该底板110的正面，该些校正图案120可为多个重复性图形，且该些校正图案120呈规律性的方式排列，在本实施例中以矩阵方式排列。该些校正图案120用以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。该校正图案120的图形可为圆形、方形或其他几何形状。

[0040] 该些图形编码式图案130为一种机器视觉的图案，可利用，但不限于，印刷方式形成在该底板110的正面，每一图形编码式图案130与该任一校正图案120相邻，较佳地，该些图形编码式图案130位在相邻的该些校正图案120之间，其中该些图形编码式图案130的图形都不相同，可记录与该些图形编码式图案130相邻的该些校正图案120的位置及方向，之后影像撷取装置可藉由图形编码式图案130就可知道与图形编码式图案130相邻的校正图案120的位置及方向。

[0041] 图2a为本发明第二实施例的校正片示意图。该校正片200的空心圆点221及实心圆点222为校正图案220，且在四个相邻的空心圆点221内的图案为该校正片200的图形编码式图案230。

[0042] 图2b为图2a中A处的放大图。图2b中是四个空心圆点221以及由四个空心圆点221所包围的图形编码式图案230。该图形编码式图案230可再细分为第一编码图案231、第二编码图案232、第三编码图案233及第四编码图案234。第一编码图案231代表此点的象限位置，第二编码图案232代表此点的横轴位置，第三编码图案233代表此点的纵轴位置以及第四编码图案234代表此点的扩充状态。扩充状态是指当第二编码图案232或第三编码图案233的图形以不足够表达该些校正图案的位置及方向时，藉由第四编码图案234进行位置的分组。

[0043] 图3a～图3e为可用于本发明校正片的图形编码式图案。该些图形编码式图案为一维条码(如图3e)、二维条码(如图3a～图3d)、符号（含数字、文字）等可辨识的图形或其组合。

[0044] 图4为本发明第一实施例的校正片的应用方式示意图。如图4所示，校正片可以是图1所示的校正片100、图2a所示的校正片200或是其他具有不同图形编码式图案的校正片。图4中的校正片320放置在一平台310上，且校正片320上方有两台影像撷取装置330。

[0045] 图5为本发明第一实施例的用于多个影像撷取装置的校正方法的流程图。请同时参阅图4及图5，说明本发明的多个影像撷取装置的校正方法。该方法包括下列步骤：

[0046] 步骤S100：放置校正片在平台上，且校正片位在影像撷取装置的观测位置。于本步骤中，将校正片320放置在平台310上，并使每一影像撷取装置330可看到校正片320上多个校正图案和一至多个图形编码式图案，较佳地，每一影像撷取装置330可看到校正片320上九个校正图案和至少一个图形编码式图案。

[0047] 步骤S102：每一影像撷取装置拍摄校正片上的多个校正图案及一至多个图形编码式图案，得到多个对应影像撷取装置的校正数据及第一组坐标数据。在本发明实施例中，可藉由影像辨识的方法，判断影像撷取装置所拍摄到的校正图案，以得到校正数据，并且可得知影像撷取装置330拍摄校正片320上校正图案的位置坐标，且因为有两台影像撷取装置330，所以可得到两组位置坐标及方向，该两组位置坐标定义为第一组坐标及方向数据。

[0048] 步骤S104：依据该些校正数据以校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。于本步骤中，该些影像撷取装置330依据该些校正数据校正影像撷取装置330所拍到的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。

[0049] 步骤S106：依据第一组坐标数据判断该些影像撷取装置的相对位置，以校正该些影像撷取装置之间的相对位置及方向的信息。于本步骤中，藉由计算方式，计算第一组坐标数据内的每个位置坐标的相对位置，就可得知该些影像撷取装置330的相对位置，并依据每个位置坐标的相对位置，校正该些影像撷取装置330之间的相对位置及方向的信息。

[0050] 步骤S108：移动平台。于本步骤中，将平台310以X方向或Y方向或旋转方式移动，使该校正片320也随着平台310移动，但是平台310的移动范围必需在影像撷取装置330可拍摄校正片320的范围内。

[0051] 步骤S110：该些影像撷取装置拍摄校正片上的多个图形编码式图案，得到第二组坐标数据。在本发明实施例中，有两台影像撷取装置330，所以可得到两组位置坐标，该两组位置坐标定义为第二组坐标数据。

[0052] 步骤S112：依据第一组坐标数据及第二组坐标数据校正该些影像撷取装置与平台的相关信息。于本步骤中，藉由第一组坐标数据及第二组坐标数据，校正该些影像撷取装置330与该平台310的相对位置及方向关系或该平台310的运动状态。

[0053] 为了能确定平台310在移动时的状态，会重复步骤S110～步骤S112，以校正该些影像撷取装置330与平台310在不同的移动方向或不同的移动距离时所产生的误差。

[0054] 另一实施例中，若一开始影像撷取装置330所拍到的影像已不会有影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的偏差的产生，则直接进行步骤S102及步骤S106～步骤S112。

[0055] 图6a及图6b为本发明第二实施例的校正片的应用方式示意图。图6a中的装置为一种现有的贴合机台，该贴合机台400的平台可分为一第一平台410以及一第二平台420。该贴合机台400主要功能是将在第一平台410上的物件，藉由一转轴440带动该第一平台410，使该第一平台410上的物件贴合在第二平台420上的另一物件。或者是将第一平台410上的物件，藉由转轴440带动该第一平台410，使该第一平台410上的物件翻转180度并放置在该第二平台420上。不管是两物件的贴合或是物件的移动，都需要降低误差的产生，因此可利用本发明的校正片及多个影像撷取装置的位置判断方法，以减少误差。在贴合机台400的上方有四台影像撷取装置，可分为第一组影像撷取装置450及第二组影像撷取装置460，第一组影像撷取装置450包括第一影像撷取装置451及第二影像撷取装置452，第二组影像撷取装置460包括第三影像撷取装置461及第四影像撷取装置462。

[0056] 图7为本发明第二实施例的用于多个影像撷取装置的校正方法流程图。请同时参阅图6a、6b及7以说明本发明的校正片在贴合机台的应用方式。

[0057] 步骤S200：放置校正片在第一平台上，且校正片位于第一组影像撷取装置的观测位置。请参阅图6a，于本发明实施例中，校正片431放置在第一平台410上，并使第一组影像撷取装置450可看到校正片431的正面上的多个校正图案和一至多个图形编码式图案，较佳地，第一组影像撷取装置450可看到校正片431的正面上九个校正图案和至少一个图形编码式图案。

[0058] 步骤S202：第一组影像撷取装置拍摄校正片的正面上的多个校正图案及一至多个图形编码式图案。本发明实施例中，先由第一组影像撷取装置450拍摄该校正片431的正面，以得到校正数据及坐标数据。

[0059] 步骤S204：依据该些校正数据校正该些影像撷取装置的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。本发明实施例中，第一影像撷取装置451、第二影像撷取装置452依据该些校正数据，校正第一及第二影像撷取装置451、452所拍到的影像的畸变、镜头像差及影像中心位置。

[0060] 步骤S206：利用已拍摄该校正片的正面上的一至多个图形编码式图案，得到第一组坐标数据。在本发明实施例中，第一组影像撷取装置450藉由影像辨识的方法，可得知第一及第二影像撷取装置451、452所拍摄校正片431上校正图案的位置坐标，因为有两台影像撷取装置，所以可得到两组位置坐标，该两组位置坐标定义为第一组坐标数据。

[0061] 步骤S208：依据第一组坐标数据判断第一组影像撷取装置的相对位置，以校正第一组影像撷取装置的相对位置及方向的信息。在本发明实施例中，计算两组位置坐标，就可得知第一影像撷取装置451及第二影像撷取装置452的相对位置，并依据每个位置坐标的相对位置，校正第一及第二影像撷取装置451、452之间的相对位置及方向的信息。

[0062] 步骤S210：位移校正片至第二平台上，且校正片位于第二组影像撷取装置的观测位置。在本发明实施例中，藉由转轴440转动该第一平台410，使该第一平台410上的校正片431翻转180度并放置在该第二平台420上，因此第二组影像撷取装置可拍摄校正片431的背面的图形编码式图案。

[0063] 校正片431的正面及背面都有校正图案及图形编码式图案，背面的校正图案同样以矩阵方式排列，背面的图形编码式图案也同样记录与该些图形编码式图案相邻的该些校正图案的位置及方向的信息，形成于校正片底板背面的该些校正图案及该些图形编码式图案与形成于校正片底板正面的该些校正图案及该些图形编码式图案有相对或一致性的关系。另一种实施例的校正片的底板可以是透明材质，因此只要有一个面上印有校正图案及图形编码式图案，在校正片的正面及背面都可观察到校正图案及图形编码式图案。

[0064] 步骤S212：第二组影像撷取装置拍摄校正片的背面上的多个校正图案及图形编码式图案，利用所拍到的校正图案校正影像的畸变、镜头像差及影像中心位置，并由图形编码式图案得到第二组坐标数据。请参阅图6b，在本发明实施例中，第三影像撷取装置461及第四影像撷取装置462拍摄校正片431的背面上的多个图形编码式图案，再藉由影像辨识的方法，可得知第三及第四影像撷取装置461、462拍摄校正片431的位置坐标，因为有两台影像撷取装置，所以可得到两组位置坐标，该两组位置坐标定义为第二组坐标数据。

[0065] 步骤S214：依据第一组坐标数据及第二组坐标数据得到该些影像撷取装置与平台的相关信息。于本步骤中，藉由第一组坐标数据及第二组坐标数据，校正第一平台410上的校正片431翻转180度并放置在该第二平台420上时产生的误差，或者第一组影像撷取装置450、第二组影像撷取装置460与第一平台410在翻转时的相对位置关系。

[0066] 为了能确定第一平台410在翻转时的状态，会重复步骤S210～步骤S212，以校正第一组及第二组影像撷取装置450、460与校正片431在第一平台420翻转时，所产生的误差。

[0067] 上述第二实施例所揭示的校正片是以沿水平轴翻转180度的方式由第一平台410位移至第二平台420，惟本发明的应用并不以此为限，校正片亦可以平移或沿垂直轴转动的方式由第一平台位移至第二平台。

[0068] 综上可知，本发明所述的校正片及应用该校正片的位置判断方法具有下列的特点：

[0069] 1.本发明的校正片同时具有校正图案及图形编码式图案，因此可同时对多个影像撷取装置进行影像的畸变、镜头像差及影像中心位置的校正，以及多个影像撷取装置相对于校正片的坐标关系位置及方向的影像校正程序。

[0070] 2.简化平台与影像撷取装置之间的校正流程和提高校正后平台与影像撷取装置的位置精度。

[0071] 3.可提供平台在位移（平移或旋转）时，平台与影像撷取装置的相对关系，并予以校正。

[0072] 4.本发明的校正片及用于多个影像撷取装置的校正方法，可用于精密对位、定位与组装需求的产业，如精密微组装加工、触控面板、IC电子接合等，提供其高精度的定位方式，降低各单元间控制的误差，提升产业的工艺技术、生产速度及产品良率。

[0073] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。