專利名稱：立體相機(jī)的校準(zhǔn)模具及所述相機(jī)的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于校準(zhǔn)所謂的立體相機(jī)，即對應(yīng)各方向放置以從多方向拍攝主體的各相機(jī)的拍攝位置的模具、以及對這些相機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
背景技術(shù)：
舉例來說，當(dāng)在電路板上安裝芯片形電子元件的過程中，為識別電子元件部分和電路板的固定位置，由分立的或類似的相機(jī)分別拍攝固定在參考位置的以上二者，并且，通過比較各拍攝圖像，實(shí)現(xiàn)對各相機(jī)的位置偏差的校正。此時，除非已經(jīng)預(yù)先掌握各相機(jī)的拍攝中心或類似位置之間的位置關(guān)系，否則將不可能對多個拍攝圖像進(jìn)行互相比較。
如果在XY平面，即二維平面上進(jìn)行位置識別，通過使用這種圖像識別實(shí)現(xiàn)對主體的定位的功能將是足夠的。因此，即使在XY平面上設(shè)置的相機(jī)的坐標(biāo)在一些情況中會有所不同，這些相機(jī)都被相向地或同向地放置。通常如下實(shí)現(xiàn)對這些放置的相機(jī)的拍攝視場的對準(zhǔn)。
當(dāng)例如相互反向地放置上述相機(jī)，如在日本專利申請公開7-162200中的示例性示出的那樣，相向的相機(jī)中的每個相機(jī)拍攝印刷在透明襯底上的標(biāo)識，從各拍攝圖像中找出兩個相機(jī)的位置關(guān)系(視場的中心)，從而實(shí)現(xiàn)對相機(jī)的校正。另外，當(dāng)同向地放置相機(jī)時，如在日本專利申請公開2000-258121或日本專利申請公開2000-502447中的示例性示出的那樣，預(yù)先在平面上形成具有預(yù)定位置關(guān)系的一組識別標(biāo)識，由已經(jīng)通過預(yù)定操作的各相機(jī)連續(xù)拍攝這些標(biāo)識，從而找出各相機(jī)之間的位置關(guān)系(圖像場的中心)，并實(shí)現(xiàn)對各相機(jī)的校正。
隨著電子元件裝置的小型化和高性能，其中包含的電路板也被小型化了，安裝在電路板上的芯片或各芯片間的間隔也變得小了。因此，有必要控制或避免例如環(huán)繞芯片(surrounding chip)或其凸起、或者在電路板上的不平凸起的最高點(diǎn)及類似點(diǎn)，并且，可能的情況是，利用現(xiàn)有的定位難于獲得合適的安裝狀態(tài)。也就是說，可能導(dǎo)致有必要考慮在以前沒有產(chǎn)生過問題的芯片的形狀，尤其是由末端電極產(chǎn)生的不平或類似情況，并在將芯片安裝到電路板上時確定芯片的安裝位置。在這種情況下，不可能只通過具有常規(guī)結(jié)構(gòu)并同向地或反向地安裝的相機(jī)而精確地獲得芯片的形狀或類似的信息。因此，有必要再設(shè)置一個相機(jī)，用于從不同于現(xiàn)有技術(shù)的方向拍攝主體。
當(dāng)將所述新安裝的相機(jī)只用于獲得主體的形狀時，似乎是湊效的，即使所述相機(jī)的視場中心不是嚴(yán)格指定的。然而，當(dāng)要求所述相機(jī)實(shí)際識別主體的形狀或類似的信息時，必須嚴(yán)格指定視場中心，并利用其它相機(jī)的視場中心校正所述視場中心。在這種情況下，目前使用的模具或類似的工具僅提供平面對準(zhǔn)，不可能原封不動地使用所述模具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在上述情況下提出，其目的為，提供一種模具用于校準(zhǔn)對應(yīng)各方向放置以從多方向拍攝主體的各相機(jī)的拍攝位置、以及對這些相機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的用于校準(zhǔn)相機(jī)的拍攝位置的模具是用于校準(zhǔn)對應(yīng)各方向設(shè)置以從多方向拍攝主體的各相機(jī)的拍攝位置的模具，其特征為，可以在多個相機(jī)的拍攝視場的中心基本固定其一部分，并且具有如下的形狀，其中由多個相機(jī)拍攝的各圖像的中心部分相互重合。該部分作為將被多個相機(jī)拍攝的主體，構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的模具的主要部分。
優(yōu)選地，上述模具的特定形狀是球形、正多面體、以及直角平行六面體中的一種。另外，優(yōu)選地，由可以透射光線的物質(zhì)固定和支持所述模具。或者所述模具可以由多個相機(jī)拍攝、并由支持組件支持，所述支持組件在找出每個拍攝圖像的中心部分的操作中位于不改變從拍攝的圖像獲得的信息的位置?；蛘咚瞿＞呖梢杂纱判圆牧闲纬?，并通過磁力固定和支持。在模具中，為預(yù)防例如被拍攝的主體發(fā)生不便的情況，預(yù)先增加備用主體作為拍攝的替代物。
另外，當(dāng)利用可以透射光線的物質(zhì)固定模具，需要考慮物質(zhì)的折射率。也就是說，在圖像分析或確定物質(zhì)的形狀時必須計入物質(zhì)的折射率，從而可以從垂直于相機(jī)光軸的表面得到受折射率影響最小的拍攝圖像。
另外，為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的對相機(jī)的校準(zhǔn)方法是對系統(tǒng)中多個相機(jī)進(jìn)行位置校準(zhǔn)的方法，所述系統(tǒng)根據(jù)通過由多個相機(jī)從不同方向拍攝主體獲得的多個拍攝圖像識別主體的位置，所述方法的特征是由多個相機(jī)拍攝三維模具的步驟，所述模具基本固定在多個相機(jī)的拍攝視場的中心；由多個相機(jī)獲得三維模具的每個拍攝圖像的中心部分的步驟；找出由每個相機(jī)拍攝的圖像的中心部分和拍攝視場之間的偏差量的步驟；以及根據(jù)偏差量校正由多個相機(jī)拍攝的圖像的步驟?？梢酝ㄟ^使相機(jī)自驅(qū)動進(jìn)行上述校正步驟，或者可以通過校正拍攝圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行上述校正步驟。
在上述校準(zhǔn)方法中，優(yōu)選地，模具是球形的?；蛘邇?yōu)選地，該模具是具有多個基本垂直于多個相機(jī)的拍攝光軸的平面的多面體，并且其中通過每個平面的中心的垂線與重心重合。
根據(jù)本發(fā)明，通過由每個相機(jī)拍攝放置在多個相機(jī)的拍攝視場中心的模具獲得模具的拍攝圖像的中心。當(dāng)例如模具是球形時，由每個相機(jī)獲得的模具的拍攝圖像是圓形，并且其中心通常與球形模具的中心重合。因此，通過找出由每個相機(jī)拍攝的圓形中心和拍攝視場中心的偏差量，可以找出每個相機(jī)的拍攝視場的中心和將被多個相機(jī)拍攝的空間中心之間的偏差量。通過根據(jù)偏差量對相機(jī)位置或拍攝圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，可以精確地控制將被拍攝的主體的空間定位。
如果模具的形狀使由各相機(jī)獲得的對模具的拍攝圖像的中心在空間上相互重合，可以執(zhí)行上述的每步操作。因此，為與放置的相機(jī)一致，可以將例如正多面體、直角平行六面體或類似的形狀用作模具。這些形狀可以容易地制成具有多個基本垂直于多個相機(jī)的拍攝光軸的平面的結(jié)構(gòu)，其中通過每個平面中心的垂線與重心重合，并且，可以容易地使多個拍攝圖像的中心在空間上相互重合。另外，理想地，這些形狀或類似的形狀被適當(dāng)?shù)倪x為與由相機(jī)實(shí)際拍攝和識別的主體的形狀、姿勢、放置等一致。
另外，在固定模具的方法中，所述特定方法不受特別的約束，只需其在找出模具的拍攝圖像的中心時不影響操作。例如，通過由例如樹脂、玻璃或水的透明材料支持模具，可以容易地只拍攝模具的圖像，并獲得最佳效果。即使例如模具由磁性材料形成，也將獲得類似的效果，并且，形成合適的磁力作用于模具，或由氣體保持模具的漂浮狀態(tài)。或者可以使用很細(xì)的鋼絲或條狀支持組件，并且，在找出拍攝圖像的中心時，可以使支持組件在沒有影響的位置作用，例如，當(dāng)模具是正多面體時，沒有放置相機(jī)的表面。
根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)造的模具結(jié)構(gòu)簡單，并可以構(gòu)造為使其尺寸、重量等壓縮。因此，容易將該模具添加到現(xiàn)有檢測裝置或類似的裝置中，并且可以獲得使各相機(jī)的校準(zhǔn)精度顯著改進(jìn)的效果，所述相機(jī)尤指用于從側(cè)面或類似地拍攝主體的相機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，對于對應(yīng)各方向放置以從多方向拍攝主體的相機(jī)，拍攝單個模具，從而可以容易簡單地校準(zhǔn)各個相機(jī)的放置或拍攝位置。用于本發(fā)明中的模具結(jié)構(gòu)簡單，因此也容易將其添加到檢測裝置或類似的裝置中，用于實(shí)現(xiàn)使用多個相機(jī)拍攝的主體位置的一致性。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的校準(zhǔn)模具，以及在使用該模具時相機(jī)的位置關(guān)系等；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的校準(zhǔn)模具，以及在使用該模具時相機(jī)的位置關(guān)系等；圖3A示出了可用作模具中心的形狀的示例；圖3B示出了可用作模具中心的形狀的示例；圖4示出了用于支持模具中心的結(jié)構(gòu)的另一示例；
圖5示出了用于支持模具中心的結(jié)構(gòu)的另一示例。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)圖1示意性的示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的模具、以及通過使用該模具實(shí)現(xiàn)對多(在該請況中，四)個相機(jī)的位置的校準(zhǔn)的情況。在本實(shí)施例中，示出了在用于從主體的上、下、前、側(cè)面拍攝主體的拍攝系統(tǒng)中的校準(zhǔn)方法的主要部分。該拍攝系統(tǒng)包括上部相機(jī)11、下部相機(jī)12、前部相機(jī)13以及側(cè)部相機(jī)14。根據(jù)本實(shí)施例的模具1包括真球5，真球5是模具的中心，由例如對光的透射低的鐵形成，以及透明丙烯酸類樹脂部分3，用于將真球5固定和支持在中心，將模具1安裝在基本是這些相機(jī)的每個拍攝視場的中心位置。
當(dāng)由各相機(jī)拍攝模具時，對應(yīng)于上部相機(jī)11、下部相機(jī)12、前部相機(jī)13以及側(cè)部相機(jī)14獲得的拍攝圖像分別是圖像11a、圖像12a、圖像13a以及圖像14a。丙烯酸類樹脂部分3通過其透射光線，從而實(shí)際上未被拍攝入拍攝圖像，而只是將模具的中心真球5拍攝成拍攝圖像。如果從任何方向看，所述真球都如圖1所示是圓形的，并且可以容易地得到其中心。另外，獲得的多個圓形圖像的中心與真球5的中心(重心)重合。因此，通過找出各相機(jī)的拍攝視場中心和該圓形中心之間的位置偏差，可以實(shí)現(xiàn)對各相機(jī)的拍攝視場的位置或結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)。
在本實(shí)施例中，由丙烯酸類樹脂固定和支持真球5。然而，根據(jù)本發(fā)明的用于在模具中固定真球5的結(jié)構(gòu)不限于這種丙烯酸類樹脂，也可以是對光的透射高的玻璃或類似的物質(zhì)。另外，如圖所示，例如，在圖4中，可以由包括鋼絲或類似的條形支持組件7支持真球5。從而，還可以由以下任意形狀的組件固定和支持真球5，例如對于對真球的拍攝圖像，當(dāng)將要從由多個相機(jī)獲得的拍攝圖像中找出圓形的中心，將所述組件拍攝為只要不影響處理的程度的圖像。
(第二實(shí)施例)
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的模具、以及使用該模具實(shí)現(xiàn)對多(在該請況中，四)個相機(jī)的位置的校準(zhǔn)的情況。本實(shí)施例中的相機(jī)系統(tǒng)與在第一實(shí)施例中描述的相同，因此，其各部分具有與圖1中各部分相同的參考特征，而不需在此描述。在本實(shí)施例中，使用模具21，其中由正六面體(立方體)15代替圖1中模具的中心真球5。當(dāng)將正六面體15放置為可以使其各表面與多個相機(jī)的拍攝光軸基本垂直，容易使通過每面中心的垂線與重心重合，并且可以容易地使多個拍攝圖像的中心在空間上相互重合。因此，從中得到類似于第一實(shí)施例的效果。
還在本實(shí)施例中，如圖所示，例如，在圖5中，可以由鋼絲或類似的條形支持組件7支持正六面體15。在這種情況下，例如，在對正六面體15的拍攝圖像的圖像處理中容易忽略對支持組件7的拍攝圖像，并且，例如，可以使支持組件連接沒有放置相機(jī)的背面以支持。另外，可以將任意形狀的組件用作支持組件7，當(dāng)將要在由多個相機(jī)獲得的每個拍攝圖像中找出正六面體的中心時，只需將所述組件拍攝成不影響處理的程度的圖像。
雖然在第二實(shí)施例中，已通過示例示出了將正六面體15用作模具1的中心的情況，但本實(shí)施例不限于該形狀。也就是說，對于任何可以在其中容易找出由各相機(jī)獲得的拍攝圖像的中心部分、并且由多個相機(jī)識別的拍攝圖像的中心在空間上相互重合的形狀，可以將其用作本發(fā)明的模具的中心。特別地，可以使用例如多面體的形狀，如在圖3A中所示的正四面體16、或者在圖3B中所示的直角平行六面體17。
根據(jù)將被拍攝的主體適當(dāng)?shù)倪x取相機(jī)的數(shù)量和位置，例如，在一種結(jié)構(gòu)的情況中，相機(jī)從任意三方向拍攝主體，除了上述正六面體、可以將如圖3A所示的正四面體16用作模具的中心，并且將相機(jī)放置在通過模具的重心并垂直于各面的方向，在所述方向上獲得在第一實(shí)施例或第二實(shí)施例中描述的效果。同樣，當(dāng)增加相機(jī)的數(shù)量，還可以通過使用正多面體與之對應(yīng)，在所述正多面體中，其重心和各表面的關(guān)系與正四面體或正六面體中的關(guān)系類似。另外，也可以將如圖3B所示的直角平行六面體17用作模具的中心，其重心和各表面的關(guān)系與正四面體或正六面體的關(guān)系類似。
如上所述，當(dāng)拍攝中的相機(jī)的校準(zhǔn)或類似處理受到影響時，可以將根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)模具和利用該模具的校準(zhǔn)方法應(yīng)用到用于從兩個或多方向拍攝主體、并識別主體位置的裝置中。
本申請要求2003年9月30日提交的日本專利申請2003-340120的優(yōu)先權(quán)，其在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)對應(yīng)各方向放置以從多方向拍攝主體的相機(jī)的拍攝位置的模具，包括基本位于所述多個相機(jī)的拍攝視場的中心的可固定的部分，并具有如下的形狀，其中由所述多個相機(jī)拍攝的拍攝圖像的中心部分相互重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的模具，其中所述形狀是球形、正多面體和直角平行多面體中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的模具，其中由能夠透射光的物質(zhì)固定和支持所述模具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的模具，其中所述模具由所述多個相機(jī)拍攝、由支持組件支持，所述支持組件位于這樣的位置，在找出每個所述拍攝圖像的中心部分的操作中，該位置不改變從對模具的拍攝圖像獲得的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的模具，其由磁性材料形成，并通過磁力固定和支持。
6.一種對系統(tǒng)中多個相機(jī)進(jìn)行位置校準(zhǔn)的方法，所述系統(tǒng)根據(jù)通過由多個相機(jī)從不同的方向拍攝所述主體獲得的多個拍攝圖像識別主體的位置，所述方法包括以下步驟由所述多個相機(jī)拍攝基本固定在所述多個相機(jī)的拍攝視場中心的三維模具的步驟；找出由所述多個相機(jī)獲得的所述三維模具的每個拍攝圖像的中心部分的步驟；找出由所述多個相機(jī)拍攝的圖像的所述中心部分和所述拍攝視場的偏差量的步驟；以及根據(jù)所述偏差量校正由所述多個相機(jī)拍攝的圖像的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的校準(zhǔn)方法，其中所述模具是球形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的校準(zhǔn)方法，其中所述模具是多面體，所述多面體具有與所述多個相機(jī)的拍攝光軸基本垂直的多個平面，并且在所述多面體中，通過每個所述多個平面的中心的垂線與重心重合。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，在具有從多方向拍攝主體的相機(jī)以識別主體的位置，提供用于對這些相機(jī)進(jìn)行位置校準(zhǔn)或類似處理的模具。將用于校準(zhǔn)的模具放置為接近多個相機(jī)的拍攝中心，并且，所述模具包括用于固定和支持的部分，例如，真球形，其中從由拍攝模具的相機(jī)獲得的拍攝圖像找出的中心在空間上相互重合。
文檔編號G03B15/00GK1603944SQ200410080529
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者金子正明, 早見健一 申請人:Tdk株式會社