[發明專利]一種基于角度的遠場圖像畸變校正方法及系統

有效

• 申請號: 201810257901.7
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108537748B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 景文博;羅秦;王曉曼;俆向鍇;劉智;劉鵬;王春艷;趙海麗;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/70
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種基于角度的遠場圖像畸變校正方法，其特征在于，所述遠場圖像畸變校正方法應用于激光照射性能監測裝置上；所述激光照射性能監測裝置包括激光照射器、目標靶板、相機、測量軌道、轉臺以及控制終端；所述目標靶板上設有多個合作目標，且每個所述合作目標用十字線進行標記；所述測量軌道為所述目標靶板水平移動的軌道；所述激光照射器設置在空中并對水平移動的所述目標靶板進行照射；所述相機搭載在所述轉臺上，所述轉臺對所述目標靶板進行實時跟蹤，進而使所述相機對所述目標靶板進行跟蹤拍攝；所述控制終端與所述轉臺、所述相機均連接；所述遠場圖像畸變校正方法包括：

獲取所述測量軌道與所述相機的垂直距離、同一時刻的轉臺初始方位角及所述目標靶板與地面法線的夾角；

獲取連續采集的多幅遠場圖像；

獲取每幅所述遠場圖像的轉臺方位角，并計算每幅所述遠場圖像的轉臺相對角度；所述轉臺相對角度為每幅所述遠場圖像對應的轉臺方位角與所述轉臺初始方位角的差值；

從多幅遠場圖像中選取一張所述轉臺方位角與所述轉臺初始方位角相同的圖像作為參考圖像，并根據所述參考圖像，建立參考坐標系；所述參考坐標系的原點為所述參考圖像的靶板中心，所述參考坐標系的Z軸的方向為所述靶板中心指向所述相機的光學中心的方向，所述參考坐標系的X軸的方向為過所述靶板中心且垂直于所述Z軸的橫方向；所述參考坐標系的Y軸的方向為過所述靶板中心且垂直于所述Z軸的縱方向；

根據所述參考坐標系，計算所述參考圖像中每個所述合作目標的初始位置坐標；

根據所述初始位置坐標、所述夾角、所述垂直距離以及所述參考圖像對應的轉臺相對角度，計算所述參考圖像中每個所述合作目標的真實畸變坐標；具體包括：根據所述垂直距離，確定所述相機的中心位置坐標；所述垂直距離為L，所述中心位置坐標(0，0，L)；

根據初始位置坐標、所述轉臺相對角度、所述夾角以及所述相機的中心位置坐標，計算所述參考圖像中每個所述合作目標的畸變靶板空間縮放系數；若第i個所述合作目標的坐標為A_i(x_Ai,y_Ai,0)，則第i個所述合作目標中的畸變靶板空間縮放系數為：

α為所述目標靶板與地面法線的夾角；β為所述參考圖像對應的轉臺相對角度；

根據所述初始位置坐標、所述相機的中心位置坐標以及所述畸變靶板空間縮放系數，計算所述參考圖像中每個所述合作目標的真實畸變坐標；若第i個所述合作目標的坐標為A_i(x_Ai,y_Ai,0)，則第i個所述合作目標的真實畸變坐標為

A′_i(x′_Ai,y′_Ai,z′_Ai)＝(k_ix_Ai,k_iy_Ai,(1-k_i)L)；

根據所述真實畸變坐標，采用空間變換矩陣，確定所述參考圖像中每個所述合作目標的校正位置坐標；

根據每個所述合作目標的初始位置坐標以及所述校正位置坐標，得到校正矩陣模型；所述校正矩陣模型為含有轉臺相對角度參數的矩陣模型；

將未校正的遠場圖像對應的轉臺相對角度輸入到所述校正矩陣模型，得到所述未校正的遠場圖像的校正矩陣，并根據所述校正矩陣對所述未校正的遠場圖像進行校正；其中，所述未校正的遠場圖像與所述校正矩陣一一對應。

2.根據權利要求1所述的遠場圖像畸變校正方法，其特征在于，根據以下公式計算所述參考圖像中第i個所述合作目標的校正位置坐標A″_i(x″_Ai,y″_Ai,z″_Ai)；所述公式為：