[發(fā)明專利]基于畸變直線斜率計(jì)算的魚眼圖像校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110093669.6
• 申請(qǐng)日: 2011-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN102156970A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊晶晶;陳更生;楊帆;尹文波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理中的圖像修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有徑向畸變的魚眼圖像的校正方法。

背景技術(shù)

為了獲得更大的視角，魚眼鏡頭被廣泛運(yùn)用于機(jī)器人導(dǎo)航、大范圍視頻監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)等眾多計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。然而，魚眼鏡頭在獲得大范圍拍攝視角的同時(shí)，不可避免地引入了圖像的畸變，以解決在有限像面內(nèi)容納廣角目標(biāo)物體的問題。魚眼圖像所涉及的畸變類型主要是徑向畸變（桶形畸變），這是由于魚眼鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)建立了目標(biāo)視角到二維成像面的有限投影關(guān)系而造成的。

對(duì)于具有徑向畸變的魚眼圖像的校正，已有許多文獻(xiàn)提出了不同的解決方法。其中主要可分為基于魚眼鏡頭標(biāo)定的校準(zhǔn)方法^[1-3]和基于投影變換理論的校正方法^[4-8]這兩種。

采用基于魚眼鏡頭標(biāo)定的校準(zhǔn)方法主要是通過魚眼鏡頭與校準(zhǔn)模板圖像的空間坐標(biāo)標(biāo)定以及拍攝位置的校準(zhǔn)得到魚眼鏡頭的內(nèi)外部參數(shù)，并基于這些鏡頭參數(shù)解出校正模型，完成對(duì)畸變圖像的復(fù)原。然而，此類方法涉及到真實(shí)世界坐標(biāo)空間，魚眼鏡頭坐標(biāo)系以及平面成像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，對(duì)于校準(zhǔn)設(shè)備的精度要求較高。同時(shí)，設(shè)備成本與時(shí)間成本也降低了此類方法的靈活性。

對(duì)于基于投影變換理論的校正方法而言，又可分為空間投影法與平面投影法兩類。文獻(xiàn)[4]是一種典型的空間投影校正方法。該方法根據(jù)空間直線在理想半球面上的投影為一圓心與球心重合的圓弧這一投影關(guān)系，通過擬合這一圓弧的方式來完成校正模型參數(shù)的迭代求解。此方法模型復(fù)雜，計(jì)算繁瑣，且存在半球面到成像面的全映射問題。文獻(xiàn)[5-7]均為平面投影校正方法，基于空間直線在針孔相機(jī)的投影模型下亦為平面直線的原理，采用數(shù)學(xué)模型，通過迭代優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的方法得出校正模型的參數(shù)，從而完成對(duì)畸變圖像的復(fù)原。為了簡(jiǎn)化迭代算法的復(fù)雜度，文獻(xiàn)[8]提出了一種基于數(shù)學(xué)代數(shù)的求解方案，在保證校正精度的情況下，通過1次迭代優(yōu)化即可得到相應(yīng)的校正參數(shù)。該方法雖然在一定程度上降低了計(jì)算的復(fù)雜度，然而依舊是基于目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的一種解決方案，計(jì)算復(fù)雜度仍然偏高。

由此，使用一種快速、高效的魚眼圖像校正算法來求解校正模型，并基于此構(gòu)建具有實(shí)時(shí)處理能力的硬件架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)畸變視頻數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)校正處理是該領(lǐng)域當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］???????Flemmer?C?L，F(xiàn)lemmer?R?C.?A?Simple?and?Accurate?Method?for?Lens?Calibration［C］//Proc?of?the?4th?International?Conference?on?Autonomous?Robots?and?Agents.?Wellington:?[s.n.],?2009:?257-260.

［2］???????Liu?Liqun,?Cao?Zuoliang.?Fisheye?Camera?Calibration?with?Two?Pairs?of?Vanishing?Points［C］//?Proc?of?the?2009?IEEE?International?Conference?on?Information?Technology?and?Computer?Science.?Kiev:?[s.n.],?2009:?321-324.

［3］???????Wang?Xiaofeng,?Feng?weijia,?Liu?Qingjie,?et?al.?Calibration?Research?on?Fish-eye?lens［C］//?Proc?of?the?IEEE?International?Conference?on?Information?and?Automation.?San?Harbin:?[s.n.],?2010:?385-390.

［4］???????英向華，胡占義．一種基于球面透視投影約束的魚眼鏡頭校正方法［J］．計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2003，26(12)：1702-1708．

［5］???????Prescott?B,?Mclean?G?F.?Line-Based?Correction?of?Radial?Lens?Distortion［J］．Graphical?Models?and?Image?Processing,?1997,?59(1):?39-47.