[發明專利]一種基于坐標轉換的魚眼圖像校正方法及裝置

有效

• 申請號: 201611206384.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106780389B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王玲;祝中科;毛泉涌;徐茜;陳艷良
• 申請（專利權）人: 浙江宇視科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

1.一種基于坐標轉換的魚眼圖像校正方法，用于對魚眼攝像機拍攝的魚眼圖像進行校正，其特征在于，所述基于坐標轉換的魚眼圖像校正方法，包括：

從魚眼圖像中任意選取一個像素點P′作為對魚眼圖像進行校正的中心點，根據P′點在魚眼圖像中的坐標、魚眼圖像的中心點的坐標以及魚眼圖像的半徑，通過魚眼攝像機的成像模型計算出P′對應在成像模型中魚眼半球上的入射點P的球面坐標；

將平行于以P點為切點與所述魚眼半球相切的切面的任意平面作為校正圖像所在的平面，以該平面與所述魚眼半球中心點O到P點的射線OP的交點Q為校正圖像的中心點建立校正圖像的虛擬成像面；

根據校正圖像中繪制點的坐標、魚眼圖像中心點的坐標、魚眼圖像的半徑、以及Q點到O點的距離，逐個計算出各繪制點在魚眼圖像中對應的像素點的坐標；

將計算出的繪制點在魚眼圖像中對應的像素點的像素值作為該繪制點在校正圖像中的像素值在校正圖像中進行繪制，得到魚眼圖像的校正圖像；

其中，所述成像模型為等距投影，所述根據P′點在魚眼圖像中的坐標、魚眼圖像的中心點的坐標以及魚眼圖像的半徑，通過魚眼攝像機的成像模型計算出P′對應在成像模型中魚眼半球上的入射點P的球面坐標，包括：

以所述魚眼半球中心點O為坐標原點，以魚眼半球的圓形底面為XOY所在的平面，建立的三維坐標系XYZ，計算P′對應在等距投影模型中魚眼半球上的入射點P的球面坐標的公式如下：

f＝r*2/π

θ＝π-arctan{(d-m)，(e-n)}

其中，f為魚眼攝像機的等效焦距，為OP與Z軸的夾角，P₀為P點在XOY平面上的投影，θ為OP₀與X軸的夾角，r為魚眼圖像的半徑，m為P′點在魚眼圖像中的橫坐標，n為P′點在魚眼圖像中的縱坐標，d為魚眼圖像中心點O″在魚眼圖像中的橫坐標，e為魚眼圖像中心點O″在魚眼圖像中的縱坐標；

所述根據校正圖像中繪制點的坐標、魚眼圖像中心點的坐標、魚眼圖像的半徑、以及Q點到O點的距離，計算出繪制點在魚眼圖像中對應的像素點的坐標，包括：

將XYZ坐標系繞Z軸旋轉θ，使X軸旋轉到與OP₀重合的位置，然后再繞Y軸旋轉使P點落在Z′軸上，得到坐標系X′Y′Z′；

根據校正圖像中繪制點M的坐標(x，y)、Q點到O點的距離h，通過如下公式計算出校正圖像中的繪制點M與魚眼光學中心O的連線與魚眼半球的交點M′的球面坐標中的θ′：

其中，為OM′與Z軸的夾角，θ′為M′在XOY上的投影與X軸的夾角，OM的長度為L，R為從坐標系XYZ到坐標系X′Y′Z′的旋轉矩陣，

根據M′的球面坐標中的θ′以及等距投影模型，通過如下公式計算出繪制點M在魚眼圖像上對應的像素點M″的坐標：

其中，i為M″在魚眼圖像中的橫坐標，j為M″在魚眼圖像中的縱坐標，m為魚眼圖像中心點O″在魚眼圖像中的橫坐標，n為魚眼圖像中心點O″在魚眼圖像中的縱坐標，r為魚眼圖像的半徑。

2.根據權利要求1所述的基于坐標轉換的魚眼圖像校正方法，其特征在于，所述基于坐標轉換的魚眼圖像校正方法，還包括：

在對魚眼圖像進行實時校正時，如果需要擴大校正圖像在魚眼圖像中對應的校正區域，則縮短校正圖像的中心點Q到O點的距離h，如果需要縮小校正圖像的在魚眼圖像中對應的校正區域，則增大校正圖像的中心點Q到O點的距離h。