Стереоскопическая измерительная система и способ

Стереоскопическая измерительная система и способ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Стереоскопическое изображение, или стереоскопия, используется для получения трехмерной информации об объекте на основе пары двумерных изображений этого объекта. В общем стереоскопическое изображение включает визуальное объединение по меньшей мере двух изображений объекта, видимых из немного различных точек обзора, для создания иллюзии трехмерной глубины. Путем получения этих двух стереоизображений с немного различных ракурсов могут быть более точно определены координаты положения требуемых измерительных точек, определенных на обоих изображениях.

[0002] Стереоскопическое изображение является основой для фотограмметрии, которая включает в себя изготовление стереограмм или пары стереоизображений объекта для определения геометрических свойств и/или измерительной информации. Фотограмметрия используется в различных областях, таких как производство, архитектурный надзор, охрана зданий и археология, для получения информации о размерах представляющего интерес объекта. При измерении расстояний между конкретными измерительными точками на требуемом объекте с использованием фотограмметрии обычно требуется, чтобы на обоих изображениях для получения точной измерительной информации были заданы одинаковые измерительные точки.

[0003] С появлением цифровых формирователей изображения были разработаны и применены в фотограмметрии компьютерные технологии обработки изображения. Однако увеличение разрешения цифровых формирователей изображения и прогресс в компьютерной обработке изображений не использовались эффективно для стереоскопического измерения. Более того, существует потребность в стереоскопической обрабатывающей системе, которая облегчает для пользователя задание одинаковых измерительных точек на стереоизображениях объекта для более точных измерений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Согласно одному из вариантов выполнения предложена измерительная система для измерения размеров объекта. Система содержит переносное устройство захвата изображений (захватное устройство) для захвата первого и второго изображений каждого из множества объектов и передачи первого и второго изображения. Система также содержит обрабатывающую систему, содержащую измерительное приложение, исполняемое обрабатывающей системой. Измерительное приложение содержит спаривающий модуль для хранения в памяти пары стереоизображения для каждого объекта из множества объектов. Пара стереоизображения содержит первое и второе изображения конкретного объекта, которые были захвачены одновременно. Измерительное приложение дополнительно содержит модуль пользовательского интерфейса (ПИ) для создания списка пар стереоизображений для отображения и для создания соответствующих первого и второго изображений пары, выбранной из списка пар стереоизображений, для отображения. Модуль ПИ дополнительно выполнен с возможностью приема первых пользовательских входных данных, задающих первую измерительную точку на соответствующем первом изображении, вторых пользовательских входных данных, задающих первую измерительную точку на соответствующем первом изображении, третьих пользовательских входных данных, задающих указанную первую измерительную точку вдоль вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении, и четвертых пользовательских входных данных, задающих указанную первую измерительную точку вдоль другой вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении. Измерительное приложение дополнительно содержит модуль выбора точки для определения диапазона точек на соответствующем втором изображении на основе указанной первой измерительной точки, заданной на соответствующем первом изображении, создания указанной вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного диапазона точек, определения другого диапазона точек на соответствующем втором изображении на основе указанной первой измерительной точки, заданной на соответствующем первом изображении, и создания указанной другой вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного другого диапазона точек. Измерительное приложение дополнительно содержит модуль стереоточки для определения первой стереоточки на основе указанной первой измерительной точки, заданной на соответствующих первом и втором изображениях, и определения второй стереоточки, на основе указанной первой измерительной точки, заданной на соответствующих первом и втором изображениях. Измерительное приложение также содержит модуль перекрестного измерения для вычисления расстояния между указанными первой стереоточкой и второй стереоточкой.

[0005] Согласно еще одному варианту выполнения, предложена измерительная система для измерения размеров объекта. Система содержит переносное захватное устройство для захвата стереоизображения каждого объекта. Каждое стереоизображение содержит первое и второе изображения конкретных объектов. Ручное захватное устройство для захвата изображения содержит первую камеру для захвата первого изображения объекта, вторую камеру для захвата второго изображения объекта и связной порт для передачи первого и второго изображений. Система также содержит обрабатывающую систему, содержащую измерительное приложение, исполняемое обрабатывающей системой. Измерительное приложение содержит модуль пользовательского интерфейса (ПИ) для создания соответствующего первого и второго изображений выбранного стереоизображения для отображения. Пользовательский интерфейс также выполнен с возможностью приема первых пользовательских входных данных, задающих первую измерительную точку на соответствующем первом изображении, вторых пользовательских входных данных, задающих первую измерительную точку на соответствующем первом изображении, третьих пользовательских входных данных, задающих первую измерительную точку на соответствующем втором изображении вдоль вспомогательной линии выбора, и четвертых пользовательских входных данных, задающие первую измерительную точку на соответствующем втором изображении вдоль другой вспомогательной линии выбора. Измерительное приложение также содержит модуль выбора точки для определения диапазона точек на соответствующем втором изображении на основе указанной первой измерительной точки, заданной на соответствующем первом изображении, создания указанной вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного диапазона точек, определения другого диапазона точек на соответствующем втором изображении на основе указанной второй измерительной точки, заданной на соответствующем первом изображении, и создания указанной другой вспомогательной линии выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного другого диапазона точек. Измерительное приложение дополнительно содержит модуль стереоточки для задания первой стереоточки, которая соответствует указанной первой измерительной точке, заданной на соответствующих первом и втором изображениях, и задания второй стереоточки, которая соответствует указанной второй измерительной точке, заданной на соответствующих первом и втором изображениях. Измерительное приложение также дополнительно содержит модуль перекрестного измерения для вычисления расстояния между первой стереоточкой и второй стереоточкой.

[0006] Согласно еще одному варианту выполнения, предложен способ измерения размеров объекта. Согласно предложенному способу, захватывают первое и второе изображения объектов захватным устройством для захвата изображения. Согласно предложенному способу, дополнительно передают первое и второе изображения из захватного устройства для захвата изображения в обрабатывающую систему. Согласно предложенному способу, дополнительно сохраняют первое и второе изображения конкретного объекта, которые были одновременно захвачены, в качестве пары стереоизображений в памяти обрабатывющей системы. Согласно предложенному способу, дополнительно создают список пар стереоизображения, сохраненных в памяти, для отображения. Согласно предложенному способу, дополнительно отображают соответствующие первое и второе изображения выбранной пары из списка пар стереоизображений. Согласно предложенному способу, дополнительно принимают первые пользовательские входные данные, задающие первую измерительную точку на соответствующем первом изображении, и принимают вторые пользовательские данные, задающие вторую измерительную точку на соответствующем первом изображении. Согласно предложенному способу, дополнительно определяют диапазон точек на соответствующем втором изображении на основе указанной первой измерительной точки, заданной на первом изображении, и другой диапазон точек на соответствующем втором изображении на основе указанной второй измерительной точки, заданной на первом изображении. Согласно предложенному способу, дополнительно создают первую вспомогательную линию выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного диапазона точек и вторую вспомогательную линию выбора на соответствующем втором изображении на основе указанного другого диапазона точек. Согласно предложенному способу, дополнительно принимают третьи пользовательские входные данные, задающие указанную первую измерительную точку на втором изображении вдоль первой указанной вспомогательной линии выбора, и принимают четвертые пользовательские входные данные, задающие указанную вторую измерительную точку на втором изображении вдоль указанной второй вспомогательной линии выбора. Согласно предложенному способу, дополнительно определяют первую стереоточку на основе указанной первой измерительной точки и вторую стереоточку на основе указанной второй измерительной точки. Согласно предложенному способу, дополнительно вычисляют расстояние между первой стереоточкой и второй стереоточкой и отображают вычисленное расстояние.

[0007] Согласно еще одному варианту выполнения, предложен способ измерения размеров на основе стереоизображений объекта. Стереоизображение содержит первое и второе изображения. Согласно предложенному способу, захватывают стереоизображение переносным захватным устройством для захвата изображения. Переносное захватное устройство для захвата изображения содержит первую камеру, вторую камеру и связной порт. Согласно предложенному способу, дополнительно захватывают первое изображение объекта первой камерой. Согласно предложенному способу, дополнительно захватывают второе изображение объекта второй камерой. Согласно предложенному способу, дополнительно передают первое и второе изображения через связной порт. Согласно предложенному способу, дополнительно принимают первое и второе изображения в обрабатывающей системе и на их основе создают первое изображение и второе изображение для отображения. Согласно предложенному способу, дополнительно принимают первые пользовательские входные данные, задающие первую измерительную точку на первом изображении, и принимают вторые пользовательские входные данные, задающие вторую измерительную точку на первом изображении. Согласно предложенному способу, дополнительно определяют диапазон точек на втором изображении на основе указанной первой измерительной точки, заданной на первом изображении, и другой диапазон точек на втором изображении на основе указанной второй измерительной точки, заданной на первом изображении. Согласно предложенному способу, дополнительно создают вспомогательную линию выбора на втором изображении на основе указанного диапазона точек и другую вспомогательную линию выбора на втором изображении на основе указанного другого диапазона точек. Согласно предложенному способу, дополнительно принимают третьи пользовательские входные данные, задающие указанную первую измерительную точку на втором изображении вдоль указанной вспомогательной линии выбора, и принимают четвертые пользовательские входные данные, задающие указанную вторую измерительную точку на втором изображении вдоль указанной другой вспомогательной линии выбора. Согласно предложенному способу, дополнительно определяют первую стереоточку, которая соответствует указанной первой измерительной точке, и определяют вторую стереоточку, которая соответствует указанной второй измерительной точке. Согласно предложенному способу, дополнительно вычисляют расстояние между первой стереоточкой и второй стереоточкой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] На фиг.1 показана блок-схема стереоскопической измерительной системы в соответствии с одним из вариантов выполнения настоящего изобретения.

[0009] На фиг.2А и 2В показаны перспективные виды захватного устройства для захвата стереоизображения согласно одному из вариантов выполнения стереоскопической измерительной системы.

[0010] На фиг.3А показана блок-схема стереоскопического измерительного приложения согласно одному из вариантов выполнения стереоскопической измерительной системы.

[0011] На фиг.3B-3D показаны поля обзора камеры, разделенные для автокалибровки камеры.

[0012] На фиг.3Е показано изображение транспортного средства с центральной отсчетной плоскостью между выбранными точками.

[0013] На фиг.3F показана геометрическая модель для определения симметрии между выбранными точками на изображении.

[0014] На фиг.4A-4F показаны экраны форм управления изображением.

[0015] На фиг.5А показана геометрическая модель преобразования для камеры с точечной диафрагмой.

[0016] На фиг.5В показана трехмерная модель системы координат для камеры с точечной диафрагмой.

[0017] На фиг.6А-6В показаны триангуляционные модели для определения положения точки в системе координат захватного устройства для захвата изображения.

[0018] На фиг.7A-7D проиллюстрированы процессы наложения для создания пары объединенного стереоизображения из двух пар стереоизображения.

[0019] На фиг.8 показана блок-схема, иллюстрирующая способ получения стереоизображения согласно одному из вариантов выполнения стереоскопической измерительной системы.

[0020] На фиг.9 показана блок-схема, иллюстрирующая способ измерения по точкам в паре стереоизображения согласно одному из вариантов выполнения стереоскопической измерительной системы.

[0021] На фиг.10 показана блок-схема, иллюстрирующая способ вычисления расстояния между заданными измерительными точками в паре стереоизображения, согласно одному из вариантов выполнения стереоскопической измерительной системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Варианты выполнения стереоскопической измерительной системы и способа, описанного здесь, обеспечивают возможность создания пользователем стереоизображений объекта, задания точек на стереоизображениях объекта и выполнения точных измерений относительно указанных заданных точек. Одно из преимуществ системы состоит в обеспечении переносного захватного устройства, которое обеспечивает возможность захвата пользователем стереоизображений объектов, расположенных в удаленных местах. Переносное захватное устройство передает стереоизображения в обрабатывающую систему для отображения стереоизображений и выполнения точных измерений расстояний между заданными точками на стереоизображениях. Кроме того, система может быть использована в различных условиях и является более мобильной и эффективной в отношении затрат по сравнению с известными измерительными системами.

[0023] На фиг.1 показан пример выполнения стереоскопической измерительной системы 100. Стереоскопическая измерительная система 100 обеспечивает возможность захвата пользователем 102 стереоизображений объекта 104 посредством захватного устройства 106 для захвата стереоизображения. Захватное устройство 106 содержит левую камеру 108 и правую камеру 110. Левая камера 108 и правая камера 110 являются, например, цифровыми камерами с точечной диафрагмой, расположенными на противоположных концах рамы 112.

[0024] Монитор 114 расположен посредине между левой камерой 108 и правой камерой 110 на раме 112. Монитор 114 выполнен с возможностью отображения левого изображения 116, захваченного левой камерой 108, и правого изображения 118, захваченного правой камерой 110. Хотя на фиг.1 показан один монитор 114, предполагается, что для отображения левого изображения 116 и правого изображения 118 могут быть использованы отдельные мониторы, такие как показанные на фиг.2А и 2В.

[0025] На фиг.2А и 2В показаны варианты выполнения примера захватного устройства 106. В этом варианте выполнения захватное устройство 106 является переносным ручным устройством, содержащим основной стержень 202, который является достаточно жестким для ограничения изгиба. Например, основной стержень 202 может быть выполнен из легкого материала, такого как пластик, или другого подходящего материала.

[0026] Левый отсек 204 соединен с левым концом основного стержня 202, а правый отсек 206 соединен с правым концом основного стержня 202. Левый отсек 204 выполнен с возможностью размещения левой камеры 108, а правый отсек 206 выполнен с возможностью размещения правой камеры 110.

[0027] Корпус 208 расположен в центре основного стержня 202 и содержит источник питания (не показан) для питания левой и правой камер 108, 110. Например, согласно одному из вариантов выполнения, корпус 208 содержит аккумуляторный отсек (не показан), в котором размещена батарея. Согласно еще одному варианту выполнения, корпус 208 содержит электрические контакты (не показаны), выполненные с возможностью соединения с электрическим проводом, который соединен с розеткой электрической сети.

[0028] Согласно еще одному варианту выполнения, корпус 208 содержит левый монитор 210 и правый монитор 212. Левый монитор 210 и правый монитор 212 являются, например, жидкокристаллическими (ЖК) мониторами. Левый монитор 210 соединен с левой камерой 108 и отображает левое изображение 116. Правый монитор 212 соединен с правой камерой 110 и отображает правое изображение 118 объекта 104. Пользователь 102 манипулирует захватным устройством 106 для отображения левого и правого изображений 116, 118 заданной части объекта 104 посредством левого и правого мониторов 210, 212. Центральное расположение мониторов 210, 212 обеспечивает возможность удобного определения пользователем 102 общего поля обзора левой и правой камер 108, 110.

[0029] Левая рукоятка 214 расположена слева от корпуса 208, а правая рукоятка 216 расположена справа от корпуса 208. Предполагается, что рукоятки 214, 216 захватного устройства 106 могут быть расположены в различных положениях или местах. Пользователь 102 удерживает захватное устройство 106 за левую рукоятку 214 и правую рукоятку 216. Согласно одному из вариантов выполнения, левая рукоятка 214 содержит переключатель 218, который управляет электронными затворами левой камеры 108 и правой камеры 110. Переключатель 218 соединен с левой и правой камерами 108, 110 для обеспечения одновременного захвата соответствующих левого и правого изображений 116, 118. Например, если левый монитор 210 и правый монитор 212 (или одиночный монитор 114) отображают левое и правое изображения 116, 118 заданной области, то пользователь 102 приводит в действие или переключает из одного положения в другое переключатель 218 для захвата левого и правого изображений 116, 118.

[0030] Согласно одному из вариантов выполнения, левая камера 108 и правая камера 110 выполнены с возможностью передачи изображений и видеоданных в корпус 208 через кабели универсальной последовательной шины (USB). Например, левая камера 108 соединена кабелем USB со связным портом 220, а правая камера 110 соединена со связным портом 220 другим кабелем USB.

[0031] Согласно еще одному варианту выполнения, корпус 208 установлен на шарнире, так что его можно поворачивать независимо от левой камеры 108 и правой камеры 110. В результате пользователь 102 может видеть мониторы 210, 212 независимо от ориентации левой и правой камер 108, 110.

[0032] Согласно еще одному варианту выполнения, рядом с левой и правой камерами 108, 110 расположены лампы 222, 224. Назначение ламп 222, 224 состоит в освещении объекта 104 во время захвата левого и правого изображений 116, 118. В одном примере лампы 222, 224 выполнены с возможностью включения или вспышки во время переключения переключателя 218 из одного состояния в другое. В другом примере лампы 222, 224 выполнены с возможностью включения, когда отдельный переключатель (не показан) переключают из одного положения в другое.

[0033] Как показано на фиг.1, захватное устройство 106 выполнено с возможностью передачи левого изображения 116 и правого изображения 118 посредством проводной или беспроводной связи в обрабатывающую систему 120 для обработки. Согласно одному из вариантов выполнения, захватное устройство 106 выполнено с возможностью передачи изображений в обрабатывающую систему 120 беспроводным способом при приведении в действие пользователем 102 переключателя передачи (не показан) на захватном устройстве 106. В одном примере беспроводной передатчик 122 соединен с захватным устройством 106 через связной порт 220. Передатчик 122 передает сигнал 124, содержащий репрезентативные видеоданные левого и правого изображений 116, 118. Хотя передатчик 122 показан расположенным снаружи захватного устройства 106, предполагается, что передатчик 122 может быть встроен в захватное устройство 106.

[0034] Беспроводной приемник 126 соединен с обрабатывающей системой 120 и принимает сигнал 124 от передатчика 122. Передатчик 122 и соответствующий приемник 126 могут использовать линии связи в соответствии со стандартами Gigabit Ethernet, IEEE 802.11, сверхширокополосную линию связи (UWB) или беспроводную связь любого другого типа. В некоторых вариантах выполнения беспроводной передатчик 122 и беспроводной приемник 126 могут быть использованы при необходимости.

[0035] Согласно еще одному варианту выполнения, захватное устройство 106 передает левое изображение 116 и правое изображение 118 в обрабатывающую систему 120 посредством проводного соединения 128 при приведении в действие пользователем 102 переключателя передачи (не показан). В другом варианте реализации изобретения обрабатывающая система 120 автоматически загружает изображения из захватного устройства 106 при обнаружении проводного соединения 128 между захватным устройством 106 и обрабатывающей системой 120. Проводное соединение 128 может быть соединением USB, соединением типа FireWire или любым другим подходящим проводным соединением.

[0036] Обрабатывающая система 120 содержит стереоскопическое измерительное приложение (измерительное приложение) 130. Измерительное приложение 130 содержит исполняемые модули или команды, которые обеспечивают обработку видеоданных и отображение стереоизображений обрабатывающей системой 120 и получение точных измерительных данных для заданных точек на стереоизображениях. В одном из вариантов выполнения обрабатывающая система 120 является удаленным компьютером, таким как ноутбук или персональный компьютер (рабочая станция). В другом варианте выполнения обрабатывающая система 120 является серверным компьютером.

[0037] Пользовательский интерфейс (ПИ) 132 обеспечивает выбор пользователем 102 изображений и/или ввод команд обработки. Команды обработки содержат, например, команды на запуск приема видеоданных от захватного устройства 106 и/или команд на запуск анализа видеоданных. В одном примере ПИ 132 содержит дисплей 134, такой как компьютерный монитор, для просмотра видеоданных, и устройство 136 ввода данных, такое как клавиатура или указательное устройство (например мышь, шаровой указатель, стилус, сенсорная панель или другое устройство), для обеспечения взаимодействия пользователя 102 с видеоданными.

[0038] ПИ 132 выполнен с возможностью отображения по меньшей мере одной входной формы на дисплее 134. Входные формы обеспечивают возможность выбора видеоданных для просмотра и/или редактирования пользователем 102. Входные формы также обеспечивают возможность задания пользователем 102 точек на стереоизображениях и отображения измерительной информации для заданных точек.

[0039] Согласно одному из вариантов выполнения, обрабатывающая система 120 содержит память 138 для хранения данных стереоизображений, относящихся к конкретному объекту 104, включая обработанные и/или исходные видеоданные. Например, память 138 содержит по меньшей мере один файл 140, содержащий обработанные и/или необработанные видеоданные, относящиеся к объекту 104.

[0040] В одном из примеров работы стереоскопическая измерительная система 100 сравнивает заданные пользователем точки на стереоизображениях объекта 104 с известными отсчетными точками этого объекта. Путем сравнения заданных пользователем 102 точек на стереоизображениях объекта 104, такого как поврежденное транспортное средство, с соответствующими отсчетным точкам неповрежденного транспортного средства, измерительная система 100 определяет по меньшей мере одно расстояние между заданными точками и отсчетными точками для определения степени повреждения транспортного средства.

[0041] В еще одном примере работы стереоскопическая измерительная система 100 обнаруживает изменение в объекте 104, которое происходит с течением времени. Например, стереоскопическую измерительную систему 100 используют для вычисления текущего расстояния между двумя заданными пользователем точками на стереоизображениях внешней части строительной конструкции. Одна из заданных точек является, например, отсчетной точкой, такой как пикет высотной отметки, которая остается по существу постоянной в течение длительного времени. Другая заданная точка является, например, целевой точкой на внешней части здания строительной конструкции. После того как промежуток времени истек, стереоскопическую измерительную систему 100 используют для вычисления расстояния между той же отсчетной точкой и той же целевой точкой строительной конструкции. Соответственно, изменение в вычисленном расстоянии между отсчетной и целевой точками указывает, например, на сдвиг фундамента строительной конструкции и/или какое-либо другое произошедшее конструктивное отклонение.

[0042] Хотя стереоскопическую измерительную систему 100, описанную здесь, используют для получения измерительных данных о транспортных средствах и/или строительных конструкциях, предполагается, что система 100 может быть использована для измерения размеров любого объекта 104, стереоизображения которого могут быть захвачены.

[0043] В еще одном примере стереоскопическая измерительная система 100 может быть использована для каталогизации объемного изображения экспонатов или частной собственности, таких как ваза. Например, стереоскопическая измерительная система 100 может быть использована для захвата различных стереоскопических изображений вазы. При этом могут быть вычислены расстояния между выбранными точками на вазе во всех трех измерениях. Далее результаты этих измерений могут быть каталогизированы и впоследствии использованы для проверки подлинности вазы и/или изготовления точной копии вазы.

[0044] На фиг.3А показан пример стереоскопического измерительного приложения 302 (например измерительного приложения 130) согласно одному из вариантов выполнения измерительной системы 100. Измерительное приложение 302 содержит модули, которые обеспечивают возможность обработки обрабатывающей системой 120 видеоданных, создания стереоизображений и проведения точных измерений для заданных пользователем точек на созданном стереоизображений.

[0045] Модуль 304 сбора данных выполнен с возможностью приема видеоданных от захватного устройства 106. Например, когда проводное соединение 128 соединяет захватное устройство 106 с обрабатывающей системой 120, модуль 304 сбора данных обнаруживает проводное соединение 128 и принимает левое и правое изображения 116, 118 от захватного устройства 106. В еще одном примере, если левое и правое изображения 116, 118 переданы в обрабатывающую систему 120 через беспроводную связь, модуль 304 сбора данных обнаруживает беспроводную связь с захватным устройством 106 посредством приемника 126 и принимает левое и правое изображения 116, 118 от захватного устройства 106. Согласно одному из вариантов выполнения, левое и правое изображения 116, 118 изображений удаляют из левой и правой камер 108, 110 после передачи указанных изображений в обрабатывающую систему 120.

[0046] Согласно еще одному варианту выполнения, модуль 304 сбора данных выполнен с возможностью приема собственных данных 306 камер от левой и правой камер 108, 110 для хранения в памяти 138. Указанные здесь собственные данные камер относятся к геометрическим и оптическим характеристикам линз и камер, определенных в процессе калибровки камеры.

[0047] Калибровка камеры представляет собой процесс соотнесения идеальной модели камеры с фактическим физическим устройством и определение положения и ориентации камеры относительно мировой отсчетной системы. Стереоскопическая калибровка обычно включает процесс внутренней калибровки, или автокалибровки, и процесс внешней, или стереокалибровки. Как описано более подробно далее, стереокалибровка обычно включает определение взаимных положения и ориентации левой камеры 108 и правой камеры 110 относительно мировой отсчетной системы.

[0048] Цель автокалибровки состоит в определении собственных данных 306, таких как дисторсия объектива, фокусное расстояние и главная точка изображения для конкретной камеры. Собственные данные 306 определяют отдельно для левой и правой камер 108, 110. Согласно одному из вариантов выполнения, автокалибровку выполняют во время завершающих этапов процесса изготовления захватного устройства 106. Например, после сборки и проверки работоспособности захватного устройства 106 внутренние данные 306 определяют отдельно для левой камеры 108 и для правой камеры 110.

[0049] Согласно одному из вариантов выполнения, определенные собственные данные 306 для левой камеры 108 хранят в памяти левой камеры 108, а определенные собственные данные 306 для правой камеры 110 хранят в памяти правой камеры 110. В одном из вариантов выполнения определенные собственные данные 306 хранят в форме файлов XML в памяти каждой камеры. При определении собственных данных 306 каждой камеры недостатки точки на изображении могут быть эффективно нейтрализованы привязкой указанной точки к соответствующим координатам в системе координат камеры.

[0050] Согласно одному из вариантов выполнения, собственные данные 306 определяют для левой и правой камер 108 сначала путем захвата последовательных фотографий калибровочного изображения или калибра 342, такого как показанный на фиг.3B-3D. Согласно одному из вариантов выполнения, калибровочное изображение состоит из чередующихся черно-белых квадратов или прямоугольников, расположенных на плоскости наподобие шахматной доски. Последовательности фотографий выполняют для различных ориентации калибровочного изображения 342.

[0051] В одном из примеров поле обзора каждой камеры или пространство 344 обзора изображения разделено на девять секций (т.е. три ряда и три колонки). На фиг.3 В показано калибровочное изображение 342 в первой ориентации, расположенное в секции пространства 344 обзора изображения, которое соответствует верхнему ряду и левой колонке. Изображения калибровочного изображения 342 в первой ориентации захвачены в каждой из девяти секций каждой камерой. На фиг.3С показано калибровочное изображение 342 во второй ориентации (например повернутое примерно на сорок пять градусов). Изображения калибровочного изображения 342 во второй ориентации захвачены в каждой из девяти секций каждой камерой. На фиг.3D показано калибровочное изображение 342 в третьей ориентации (например с наклоном назад примерно на сорок пять градусов). Изображения калибровочного изображения 342 в третьей ориентации захвачены в каждой из девяти секций каждой камерой.

[0052] Размеры индивидуальных проверочных шаблонов известны. В результате могут быть определены собственные значения параметров камеры, таких как фокусное расстояние, дисторсия объектива и положение главной точки. Например, для определения углов каждого квадрата в шахматной доске и построения перспективных линий, соединяющих эти углы, используют технологии обработки изображения. Если перспективные линии являются не прямыми, а немного изогнутыми, то может быть выведена формула для их выпрямления и использования после устранения искажений изображения. В результате эта формула может быть использована для формирования таблицы преобразования мировых прямых линий в прямые линии изображения. В одном примере эта формула представляет собой ряд векторов, скалярные значения которых представляют собой дисторсию объектива и несовпадение центра оптической оси плоскости изображения, который называется главной точкой, с механической осью плоскости изображения. Два угла вдоль любого края квадрата в шахматной доске соответствуют пикселям, представляющим эти углы на плоскости изображения. Однородные векторы, направленные от датчика изображения, пересекаются в фокусе и проходят через углы квадрата, размеры которого известны. Фокусное расстояние определяют как высоту треугольника, сформированного этими двумя линиями, от плоскости изображения до плоского шаблона шахматной доски.

[0053] Согласно еще одному варианту выполнения, модуль 304 сбора данных выполнен с возможностью определения, были ли собственные данные 306, принятые от левой камеры 108 и правой камеры 110, обновлены перед их сохранением в памяти 138. Например, если собственные данные 306 хранят в форме файла XML, модуль 304 сбора данных сравнивает метаданные, такие как дата и время создания файлов XML, принятых от каждой камеры, с аналогичными метаданными файлов XML, ранее сохраненных в памяти 138. Если метаданные файлов XML, принятые от левой камеры 108 и правой камеры 110, указывают, что дата и время создания этих файлов XML являются более поздними по сравнению с файлами XML, предварительно сохраненными в памяти 138, то модуль 304 сбора данных заменяет предварительно сохраненные файлы XML более свежими файлами XML, принятыми от левой камеры 108 и правой камеры 110.

[0054] Согласно еще одному варианту выполнения, спаривающий модуль 308 спаривает левое изображение 116 и правое изображение 118 для создания пары 310 стереоизображения. Затем спаривающий модуль 308 сохраняет пару 310 стереоизображения и соответствущие данные 312 о хронологии загрузки в памяти 138. Данные 312 о хронологии загрузки содержат, например, время и дату, в которые видеоданные от левой и правой камер 108, 110, включенные в пару 310 стереоизображения, были переданы от захватного устройства 106 в обрабатывающую систему 120. Согласно еще одному варианту выполнения, данные 312 о хронологии загрузки содержат метаданные левой и правой камер 108, 110. Метаданные определяют, например, модель камеры, тип пленки и левую или правую камеры.

[0055] Обрабатывающий модуль 314 для обработки изображения обрабатывает пару 310 стереоизображения для определения, соответствуют ли левое и правое изображения 116, 118 изображению калибровочного изображения 342. Например, обрабатывающий модуль 314 использует алгоритм распознавания образов для обнаружения на стереоизображении известного геометрического шаблона калибровочного изображения 342. Если обрабатывающий модуль 314 определяет, что конкретная пара 310 стереоизображения содержит изображения, соответствующие калибровочному изображению 342, то выполняется модуль 316 стереокалибровки.

[0056] Модуль 316 стереокалибровки выполнен с возможностью определения данных 318 о стереокалибровке захватного устройства 106. Например, модуль 316 стереокалибровки определяет места расположения точечных диафрагм левой и правой камер 108, 110 относительно общего элемента на калибровочном шаблоне (например калибровочном изображении 342) для установки отсчетного начала координат для системы координат, которая соответствует захватному устройству 106. В другом варианте выполнения модуль 316 стереокалибровки определяет расстояние между центрами мест расположения диафрагм левой и правой камер 108, 110 и угловое расположение камер относительно захватного устройства 106. Определенные места расположения диафрагм левой и правой камер 108, 110, расстояние между ними и угловое положение левой и правой камер 108, 110 вместе составляют данные 318 о стереокалибровке. В одном из вариант