[發明專利]鏡頭畸變參數標定方法及系統

有效

• 申請號: 201510042414.5
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104574419B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 孫凱;葉超;李學軍;陳嫻
• 申請（專利權）人: 深圳市安健科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙)44312
• 代理人: 陳健

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種鏡頭畸變參數標定方法及系統。

背景技術

圖像采集系統大部分都會用到鏡頭，由于鏡頭自身的凸型物理結構，導致采集到的圖像或多或少存在畸變，畸變圖像不符合人眼觀察習慣，所以畸變圖像需要進行校正。為了準確校正畸變圖像，一般會選用點陣或棋盤格標定板。目前，畸變校正主要分為兩種：一種是手動選擇畸變校正參考點，如棋盤格的角點，這種方式比較精確，但操作人員工作量大；另一種是自動角點檢測，有時還需要拍攝多張不同視角的標定板圖像，這種方式錯誤率高，且運算量大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種鏡頭畸變參數標定方法及系統，只需采集一張標定板圖像，就可以快速、準確完成鏡頭畸變參數的標定，從而實現圖像畸變校正。本發明是這樣實現的：

鏡頭畸變參數標定方法，包括如下步驟：

步驟A：對待標定畸變參數的鏡頭所拍攝的棋盤格標定板的原始圖像進行二值化處理，得到原始二值圖像；

步驟B：對所述原始二值圖像進行水平邊緣檢測，得到水平邊緣圖像；

步驟C：對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行直線擬合，得到若干條直線；計算各條直線的斜率，并確定各斜率的中值；

步驟D：對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行拋物線擬合，得到若干條拋物線；所述拋物線的表達式為y＝ax²+bx+c；

步驟E：假設各拋物線表達式間a、b與c呈線性關系，從各拋物線表達式中提取參數a、b、c，并通過直線擬合的方法確定a與c之間的線性關系及b與c之間的線性關系；設坐標(x',y')為校正圖像中任意一點的坐標，推導所述校正圖像中經過坐標(x',y')，且以所述中值為斜率的直線的表達式y'＝kx'+c'；設c＝c'，根據c的值，并結合a與c之間的線性關系及b與c之間的線性關系計算a、b的值；將a、b、c的值帶入表達式y＝ax²+bx+c，再計算當x＝x'時y的值，并將此時的坐標(x,y)作為所述原始圖像中與校正圖像中的坐標(x',y')在垂直方向上對應的坐標，至此確定出所述原始圖像的一個方向上的畸變數據；

步驟F：將所述原始圖像旋轉90度后再次執行步驟A至步驟E，至此確定出所述原始圖像的另一方向上的畸變情況，然后再根據所述原始圖像的兩個方向的畸變情況標定所述鏡頭的畸變參數。

進一步地，所述方法還包括如下步驟：

對所述原始二值圖像中的各主體連通域進行膨脹處理，使各主體連通域連成同一連通域；

檢測經膨脹處理后的二值圖像的最大連通域；

在對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行直線擬合前，還包括如下步驟：

去除所述水平邊緣圖像在所述最大連通域范圍之外的區域。

進一步地，在檢測經膨脹處理后的二值圖像的最大連通域之前，還包括如下步驟：

利用與主體連通域相同的像素對經膨脹處理后的二值圖像中面積在預設范圍內的背景連通域進行填充處理。

進一步地，對所述原始圖像進行二值化處理前，還包括如下步驟：

對所述原始圖像進行分辨率壓縮及灰度級壓縮處理；

對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行拋物線擬合前還包括如下步驟：

將所述水平邊緣圖像恢復到壓縮前的分辨率。

進一步地，對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行拋物線擬合前，還包括去除所述水平邊緣圖像中的短小邊緣的步驟；去除所述水平邊緣圖像中的短小邊緣的步驟包括：

統計所述水平邊緣圖像中各行的邊緣像素數量；所述行以所述中值為斜率；

將邊緣像素數量不為零且連續的行作為一個統計區，統計各統計區的邊緣像素總數；

將所述水平邊緣圖像中邊緣像素總數小于預設值的統計區所對應的邊緣去除。

鏡頭畸變參數標定系統，包括：

二值化處理模塊，用于對待標定畸變參數的鏡頭所拍攝的棋盤格標定板的原始圖像進行二值化處理，得到原始二值圖像；

邊緣檢測模塊，用于對所述原始二值圖像進行水平邊緣檢測，得到水平邊緣圖像；

直線擬合模塊，用于對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行直線擬合，得到若干條直線；計算各條直線的斜率，并確定各斜率的中值；

拋物線擬合模塊，用于對所述水平邊緣圖像中的所有邊緣像素進行拋物線擬合，得到若干條拋物線；所述拋物線的表達式為y＝ax²+bx+c；