[發(fā)明專利]基于廣角鏡頭的畸變補(bǔ)償方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910192161.4
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101661162A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚洪舟;朱雄泳;文旭樺
• 申請（專利權(quán)）人: 譚洪舟
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B13/06
• 代理公司: 廣州凱東知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 宋冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于廣角鏡頭的高效、實(shí)時畸變補(bǔ)償方法，具體來 說，它涉及一種利用三次光滑樣條曲線對廣角鏡頭造成的桶形失真進(jìn)行 建模補(bǔ)償從而達(dá)到畸變補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

背景技術(shù)

廣角鏡頭由于具有很寬的視角和特殊的拍攝效果，因而在攝影、監(jiān) 控及測量和醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如臨床內(nèi)窺鏡和超市防盜監(jiān)控 系統(tǒng)等。如果配以鏡頭以短焦距的特點(diǎn)，利用廣角鏡頭通常可以在獲得 目標(biāo)對象全部成像的同時降低設(shè)備的高度，這將非常有利于設(shè)備的微型 化和便攜性，同時還能降低設(shè)備的成本。后者是因為在同樣高度和焦距 的情況下，欲達(dá)到同樣的全景成像效果，可能需要使用多個成像傳感器 芯片和圖像配準(zhǔn)技術(shù)。

廣角鏡頭在獲得寬視場的同時，也給造成最終成像圖像產(chǎn)生嚴(yán)重幾 何畸變——桶形失真。圖像的畸變給特征提取和參數(shù)計算帶來了困難， 特別在監(jiān)控領(lǐng)域圖像畸變也會造成監(jiān)控者無法清晰判斷成像物體，在成 像失真程度比較嚴(yán)重時更明顯。因此必須對利用廣角鏡拍攝的圖像先進(jìn) 行畸變補(bǔ)償，以便恢復(fù)圖像。

另一方面，在上述提及的應(yīng)用領(lǐng)域中出現(xiàn)的往往是視頻流數(shù)據(jù)，如 果視頻流中每一幀圖像都必須進(jìn)行畸變補(bǔ)償，則往往需要很大的計算量， 因而設(shè)計的畸變補(bǔ)償方法還必須滿足高效性要求，從而能夠使廣角鏡頭 應(yīng)用到更多的系統(tǒng)中。

廣角鏡頭所引起的桶形畸變屬于非線性變形，它包括切向失真和徑 向失真。當(dāng)只考慮徑向畸變時，物平面上的物體由于自身不同點(diǎn)到光軸 的距離不同，經(jīng)過廣角鏡頭投影到像平面上將發(fā)生以光軸為中心的對稱 彎曲形變。此時，桶形畸變規(guī)律是與物體上不同點(diǎn)到光軸距離R有關(guān)的函 數(shù)：即R越大，畸變越嚴(yán)重；R越小，畸變越小。此外，在越靠近中心的 地方，失真越小。由此可知，該失真具有中心無失真性和圓對稱性。另 一方面，假設(shè)該失真是光滑的，由于三次樣條本身符合光滑條件，因此 可以利用樣條曲線對該失真曲線進(jìn)行逼近。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上的不足，本發(fā)明提供了一種利用三次光滑樣條曲線對廣角 鏡頭造成的桶形失真進(jìn)行建模補(bǔ)償從而達(dá)到畸變補(bǔ)償?shù)姆椒ā?

本發(fā)明的基于廣角鏡頭的畸變補(bǔ)償方法，它包括：

a)制作同心圓模板，獲取模板實(shí)測圖像數(shù)據(jù)；

b)利用模板實(shí)測圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行樣條曲線建模；

c)利用樣條曲線建模參數(shù)制作畸變補(bǔ)償映射表；

d)根據(jù)畸變補(bǔ)償映射表，利用雙線性插值算法實(shí)現(xiàn)畸變補(bǔ)償。

所述步驟a)包括：

a1)制作一個理想半徑為R_tk＝(r₀，3r₀，…，(2n-1)r₀)的同心圓；

a2)在同心圓模板的圓心添加一個“十字架”；

a3)在對準(zhǔn)圖像傳感器和同心圓“十字架”的情況下，拍取同心圓 模板圖像，獲取同心圓模板的實(shí)測半徑R_sk＝(r₁，r₂，…，r_n)；

其中，r₀為同心圓模板的最小半徑值，n為同心圓的圓個數(shù)，r₁，r₂，…，r_n為同心圓模板的實(shí)測值，R_sk表示第k個同心圓的實(shí)測半徑，r₁為實(shí)測最小 半徑值，r_n為實(shí)測最大半徑值。

所述步驟b)包括：

b1)定義不同采樣半徑位置的壓縮比S_rk為實(shí)測半徑值與理想半徑值 的比值，定義不同采樣半徑位置的逆壓縮比S′_rk為理想半徑值與實(shí)測半徑 值的比值：