[发明专利]校准装置、校准方法、光学装置、摄影装置、投影装置、测量系统以及测量方法

权利要求书

1.一种校准装置，是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，该校准装置具备：

校准数据获取部，其获取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的校准数据；以及

参数计算部，其对由该校准数据获取部获取到的校准数据应用摄像机模型来计算该摄像机模型的参数，该摄像机模型是将所述三维的世界坐标中的两个坐标值表示为其余的一个世界坐标的坐标值和所述二维的像素坐标的两个坐标值的函数的模型，

其中，所述摄像机模型利用将所述其余的一个世界坐标的坐标值和所述二维的像素坐标的两个坐标值的函数作为要素的多个二维向量函数的线性和，来表示所述世界坐标空间的直线，

所述摄像机模型由数式来表现，该数式是将表示所述二维的像素坐标的平面上的点的两个像素坐标值与通过所述光学系统而与所述像素坐标的平面光学共轭的平面上的点的两个世界坐标值之间的成像关系的、线性的成像模型的各系数以所述其余的一个世界坐标的1次式进行置换而得到的。

2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述校准数据获取部获取多个校准数据，该多个校准数据表示所述世界坐标空间的两个平面上的各个点各自的三个坐标值与对应于所述各个点的所述二维的像素坐标的两个坐标值之间的对应关系。

3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述参数计算部对多个校准数据应用所述摄像机模型，该多个校准数据表示所述世界坐标空间的两个平面上的各个点各自的三个坐标值与对应于所述各个点的所述二维的像素坐标的两个坐标值之间的对应关系。

4.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述校准数据获取部获取多个校准数据，该多个校准数据表示所述二维的像素坐标的两个坐标值与所述世界坐标的直线的斜率及截距之间的对应关系。

5.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校准数据中的、将三维的世界坐标变换为使该三维的世界坐标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校准数据中的、将三维的世界坐标变换为使该三维的世界坐标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所述的校准装置，其特征在于，

所述光学装置具备多个图像变换元件以及光学系统，该光学系统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，

所述校准数据获取部获取各所述图像变换元件和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和所述光学系统的校准数据应用表示为各该图像变换元件的二维的像素坐标的函数的摄像机模型。

9.根据权利要求1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。