[發(fā)明專利]一種減少圖像畸變的極線校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410262030.X
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104091308B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜娟;梁睿;馮穎;胡躍明
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

1.一種減少圖像畸變的極線校正方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1使用雙目相機獲取同一目標的左、右兩張圖像，然后利用surf算法分別獲取左、右圖像對應點的坐標及尺度范圍；

S2利用塊對一致性和隨機采用一致性進行誤匹配點的刪除，得到基本矩陣；

S3根據(jù)基本矩陣和左、右單應性矩陣的關(guān)系，建立包含6個參數(shù)的用于極線校正的優(yōu)化函數(shù)；

S4利用遺傳算法求解優(yōu)化函數(shù)的初值；

S5利用金字塔搜索方法及圖像畸變性能指標得到當綜合誤差最小時的左單應矩陣及右單應矩陣；

S6根據(jù)S5得到的左、右單應性矩陣，利用雙線性插值求得校正后的圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少圖像畸變的極線校正方法，其特征在于，如果側(cè)重極線校正結(jié)果，選擇省略S4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少圖像畸變的極線校正方法，其特征在于，所述S2包括如下步驟：

S2.1根據(jù)surf算法獲得對應點的坐標及尺度范圍，建立圓與圓之間的拓撲關(guān)系，當拓撲關(guān)系為相交和包含的時候建立對應塊；

S2.2保留左右兩圖相同對應塊的相同特征點，剔除誤匹配點；

S2.3將左或右圖像進行數(shù)據(jù)分塊，從不同的分塊中抽取至少8組對應點，減少初始點過于密集的情況；

S2.4利用隨機采樣一致性重復多次抽取對應點，使用直接線性變換的8點算法得到基本矩陣和剔除誤匹配點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3具體為：將左、右單應性矩陣采用quasi-Euclidean方法按照無窮遠單應性矩陣的形式分解，并且利用Sampson距離建立6個參數(shù)的優(yōu)化函數(shù)，使用LM算法進行非線性優(yōu)化，得到用于極線校正的優(yōu)化函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5具體為：

S5.1設(shè)定最小縮放比例、最大縮放比例及縮放步長；

S5.2將對應點坐標進行縮放，然后將優(yōu)化函數(shù)的6個參數(shù)初值設(shè)為S4所得結(jié)果，即[0,0,0,0,0,w+h]求解，其中，w表示圖像的寬度，h表示圖像的高度，所屬左圖像和右圖象的長寬相等，運算得到當次搜索6個參數(shù)的解；

S5.3利用6個參數(shù)的解得到左、右單應性矩陣和誤差；

S5.4對左、右單應性矩陣進行尺度的縮放

Hl=hl1hl2hl3*shl4hl5hl6*shl7/shl8/shl9]]>和Hr=hr1hr2hr3*shr4hr5hr6*shr7/shr8/shr9]]>

式中，H_l表示左單應矩陣，Hr表示右單應矩陣，S表示縮放比例

S5.5根據(jù)圖像畸變的性能指標得到綜合誤差err1，并記錄為當前最小值；

err1=abs(θ1-90)+abs(θr-90)+abs(rdl-1)+abs(rdr-1)+abs(rwhl-480640)+abs(rwhr-480640)+λ*err]]>

其中，err為求解得到的Sampson距離，λ=0.02,err<1.51,err<62,err≥6]]>

式中，err1表示綜合誤差，err表示Sampson的距離，下標l代表左圖，下標r代表右圖，w是圖像的寬度，h是圖像的高度，θ表示圖像中點連線的正交性，且當圖像沒有發(fā)生畸變的理想值θ＝90°，m＝Hb-Hd，n＝Hc-Ha，a=(w2,0,1),b=(w,h2,1),c=(w2,h,1),d=(0,h2,1);]]>

r_d表示對角線的長寬比，當圖像沒有發(fā)生畸變的理想值r_d＝1，m＝Hb-Hd，，n＝Hc-Ha，a＝(0，0，1)，，b＝(w，0，1)，c＝(w，h，1），d＝(0，h，1)；

r_wh表示圖像的縱橫比，當圖像沒有發(fā)生畸變的理想值為寬/長，rwh=(mTmnTn)1/2,]]>m＝Hb-Hd,，n＝Hc-Ha,，a=(w2,0,1),b=]]>(w,h2,1),,c=(w2,h,1),d=(0,h2,1);]]>

S5.6按照縮放步長改變縮放比例，縮放順序為從大到小縮放，重復S5.2-S5.5，直到縮放比例為最小時停止，所述當次6個參數(shù)的初始值為上一次6個參數(shù)的解；

S5.7得到不同縮放比例下err1的最小值，并記錄當err1最小時的左單應矩陣及右單應矩陣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的方法，其特征在于，所述6個參數(shù)具體為y_L,z_L,x_R,y_R,z_R，f，f為相機的焦距，y_L、y_R分別為左相機、右相機繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度，z_L、z_R分別為左相機、右相機繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度，x_R為右相機繞X軸旋轉(zhuǎn)的角度。