[發明專利]一種魚眼鏡頭的快速標定方法

在審

• 申請號: 201711145984.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107833255A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李彥志;吳龍挑
• 申請（專利權）人: 廣州市安曉科技有限責任公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 廣州番禺容大專利代理事務所(普通合伙)44326
• 代理人: 劉新年,潘素云

技術領域

本發明涉及攝像機技術領域，具體涉及一種魚眼鏡頭的快速標定方法。

背景技術

隨著攝像機技術的不斷發展，特別是攝像機的分辨率不斷提高，魚眼攝像機在全景圖像、機器人視覺、虛擬現實以及視頻監控等領域有了廣泛的應用。魚眼攝像機的視場范圍是超大的，最大的已經達到220度。但是，超大的視場范圍也帶來了嚴重的圖像畸變，圖像邊緣部分畸變更加嚴重，直接影響圖像的辨別和視覺的感受。此時需要對魚眼鏡頭的參數進行標定，以得到校正后的圖像。

當前已有了一些魚眼鏡頭模型參數標定的方法。魚眼鏡頭的圖像成像視場范圍比較大，若是直接使用一張大的標定板完全覆蓋魚眼圖像，由于魚眼圖像邊緣畸變更加嚴重，這導致標定板在魚眼圖像邊緣的點很難檢測出來，從而達不到標定效果。因此，標定板需要擺放多個位置才能覆蓋魚眼鏡頭的視場范圍，操作起來相對復雜。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種魚眼鏡頭的快速標定方法。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

一種魚眼鏡頭的快速標定方法，包括如下步驟：

(1)、使用魚眼攝像頭采集圖像，把棋盤格標定板放置在魚眼攝像頭前，使得4個小棋盤格盡量接近魚眼成像的邊緣位置，然后抓拍一張圖像I用于標定；

(2)、在圖像I中檢測中心棋盤格，使用Levenberg-Marquardt算法估算出畸變參數D'和魚眼鏡頭內參M'，并且估算出棋盤格的姿態，此時的畸變參數D'和內參M'都是相對比較粗糙的；棋盤格的姿態使用矩陣K＝[R T]表示，其中R為旋轉矩陣，T為平移矩陣；

(3)、使用中心棋盤格的姿態矩陣K將魚眼圖像I投到中心棋盤格平面上，得到投影圖像P；在圖像P中檢測周邊四個小棋盤格；將四個小棋盤格的點反投影到魚眼圖像I中，將這些點與中心棋盤格的點共同參與LM算法計算；

(4)、以畸變參數D'、鏡頭內參M'以及中心棋盤格的姿態矩陣K為Levenberg-Marquardt算法的初始搜索值，把中心棋盤格和邊緣棋盤格加入校正計算，得到比較準確的魚眼鏡頭內參M和畸變參數D。

進一步地，于步驟(1)之前還包括制作棋盤格標定板的步驟，棋盤格標定板中央是一個大棋盤格，其上、下、左、右分別是小棋盤格。

進一步地，于步驟(4)中使用多項式展開式表示魚眼鏡頭的畸變模型，可擬合出所有的畸變模型；以9次多項式來表示畸變模型，其中D＝[d₀,d₁,d₂,d₃,d₄,d₅]是畸變參數；θ是針孔成像中的入射角度，畸變模型如下公式所示：

d＝d₀+d₁·θ+d₂·θ³+d₃·θ⁵+d₄·θ⁷+d₅·θ⁹；

在標定過程中需要使用到Levenberg-Marquardt算法，必然會用到參數的偏導形式；所有畸變參數的偏導公式如下：

進一步地，針孔成像中的入射角度θ取值范圍是

進一步地，于步驟(4)中魚眼鏡頭的內參M使用常規的鏡頭內參，如下公式所示：

其中，f_x表示x方向的焦距；f_y表示y方向的焦距；c_x表示魚眼成像x軸的圖像中心點；c_y表示魚眼成像y軸的圖像中心點。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

本發明提出的一種魚眼鏡頭的快速標定方法，設計了一種新的棋盤格標定板，使用多項式展開形式來表示魚眼鏡頭畸變模型，只需要擺一次棋盤格標定板并抓拍一張圖像，就可以準確的將魚眼鏡頭的內參及其畸變模型標定出來，達到快速標定的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明棋盤格樣式的示意圖；

圖2是本發明魚眼鏡頭的快速標定方法的流程圖；

圖3是本發明用于標定的原圖像I；

圖4是本發明原圖像I的投影圖像P；