[發明專利]基于Bayer圖像的快速畸變校正方法

在審

• 申請號: 201710034542.4
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106815805A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 向北海
• 申請（專利權）人: 湖南優象科技有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

1.一種基于Bayer圖像的快速畸變校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、將魚眼鏡頭和CMOS傳感器采集的Bayer圖像輸入FPGA模塊，采用等距內參模型將魚眼圖像映射到三維球面上，利用經緯度方式對三維球面進行描述，得到魚眼圖像平面坐標點與三維球面對應映射點的經緯度坐標轉換關系式；

第二步、采用垂直魚眼投影方法得到三維球面上映射點投影到二維平面內對應投影點的計算公式，將三維球面重新投影到二維平面；

第三步、基于Bayer圖像的每一行都包括R、G、B三通道中的兩個通道像素值，相鄰的像素間具有不同的顏色通道值，采用橫向掃描插值方法將二維Bayer圖像插值轉化為一維圖像插值問題，利用Bayer圖像的多通道相關性把插值區間分成若干段區間，求解各區間對應的三次多項式曲線方程參數，得到待插值點處的像素值，實現校正后二維平面圖像的插值，并將校正后的Bayer圖像直接按照時序輸出至ISP芯片。

2.根據權利要求1所述的基于Bayer圖像的快速畸變校正方法，其特征在于：第一步中，

采用等距內參模型將魚眼圖像映射到三維球面上，設魚眼鏡頭位于三維球面的球心O_s處，半球面為魚眼鏡頭180°視場角的覆蓋面，α為入射光線O_sP_s與攝像機光軸O_sW之間的夾角，f為魚眼鏡頭的等效焦距，在魚眼圖像平面內任一圖像點P_d(x_d,y_d)與魚眼圖像中心O_d之間的距離為由等距投影模型可以得到r_d＝fα；

取三維球面的半徑為f，則魚眼圖像內的點P_d(x_d,y_d)映射到三維球面上的對應點P_s(u_s,v_s,w_s)的坐標計算公式如(1)式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_s=fsin\mathrm{\α}\·x_d/r_d\\ v_s=fsin\mathrm{\α}\·y_d/r_d\\ w_s=fcos\mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(1\right)$

采用經緯度方式對三維球面進行描述，即三維球面上任意點的三維坐標存在唯一的經緯度坐標與之對應，其中經度用θ表示，緯度用φ表示，則三維球面的球心O_s的經緯度坐標為(0,0)；設點P為三維球面上點P_s在三維球面坐標系中平面UO_sW上的投影點，則點P_s的經緯度坐標可表示為(2)式所示：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}(u_s/w_s)\\ \mathrm{\φ}={\sin }^{-1}(v_s/f)\end{array}\right.---\left(2\right)$

聯立(1)式和(2)式，得到魚眼圖像平面內的點P_d(x_d,y_d)映射到三維球面對應點P_s(θ,φ)的經緯度坐標計算公式(3)如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(x_d\tan \right(\sqrt{{x_d}^2+{y_d}^2}/f)/\sqrt{{x_d}^2+{y_d}^2})\\ \mathrm{\φ}={\sin }^{-1}\left(y_d\sin \right(\sqrt{{x_d}^2+{y_d}^2}/f)/\sqrt{{x_d}^2+{y_d}^2})\end{array}\right.---\left(3\right).$