[發(fā)明專利]一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810407780.X
• 申請(qǐng)日: 2018-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN108805935B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃敏慧;李勃;董蓉;趙鵬;周子卿;陳和國;史春陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京匯川圖像視覺技術(shù)有限公司;南京匯川工業(yè)視覺技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 奚銘

1.一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法，其特征是：根據(jù)線陣相機(jī)的成像特點(diǎn)，列出線陣相機(jī)掃描方向及垂直掃描方向的兩個(gè)方向的像素當(dāng)量公式，推導(dǎo)得到理想鏡頭下正交方向像素當(dāng)量比值恒定的結(jié)論，由此設(shè)計(jì)畸變參數(shù)求解函數(shù)，進(jìn)行線陣相機(jī)的畸變校正，包括以下步驟：

步驟一：設(shè)計(jì)一個(gè)平面多方格棋盤格，記錄單位方格的長和寬，讓棋盤格勻速通過線陣相機(jī)的下方從而進(jìn)行圖像采集；

步驟二：對(duì)采集的棋盤格圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取棋盤格所有方格的角點(diǎn)；

步驟三：任取相鄰兩行的角點(diǎn)，由面陣相機(jī)的畸變模型得到線陣相機(jī)的畸變模型，根據(jù)線陣相機(jī)的畸變模型推導(dǎo)出角點(diǎn)的無畸變坐標(biāo)表達(dá)式；

步驟四：推算方格斜對(duì)角線中點(diǎn)的x軸與y軸方向像素當(dāng)量值；

步驟五：根據(jù)理想鏡頭下正交方向像素當(dāng)量比值恒定的結(jié)論設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)，利用非線性優(yōu)化方法優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，求解得到畸變參數(shù)，得到的畸變參數(shù)用于線陣相機(jī)實(shí)際采集時(shí)的畸變校正；

具體為：理想鏡頭下正交方向像素當(dāng)量比值恒定，即無畸變圖像中x方向像素當(dāng)量D_x(x^u)與y方向像素當(dāng)量D_y(x^u)在任何位置處都是相等的，有D_x(x^u)/D_y(x^u)＝C，C為一個(gè)常數(shù)，表示圖像縱向拉伸比，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)：

式中L為橫向共線特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)，c_x為畸變中心的像素坐標(biāo)，x^u表示無畸變坐標(biāo)；此時(shí)鏡頭畸變系數(shù)b的求解便轉(zhuǎn)化為最小化式(5)的過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法，其特征是：步驟五中，還由優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)求解得到圖像的縱向拉伸比，用于線陣相機(jī)的縱向拉伸校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法，其特征是：步驟二中，提取的角點(diǎn)為亞像素級(jí)別，角點(diǎn)坐標(biāo)越精確越有利于畸變參數(shù)的求取。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法，其特征是：步驟三具體為：

面陣相機(jī)的畸變模型為：

其中，x^u和y^u表示無畸變坐標(biāo)，x^d和y^d表示畸變坐標(biāo)，δ_x和δ_y為鏡頭畸變?cè)趚、y方向的分量，

上式中(c_x,c_y)為畸變中心的像素坐標(biāo)，k₁為徑向畸變系數(shù)，p₁,p₂為離心畸變系數(shù)，s₁,s₂為薄棱鏡畸變系數(shù)；

線陣相機(jī)鏡頭畸變的標(biāo)準(zhǔn)模型為

其中，b＝k₁；

線陣相機(jī)采集的圖像中，得到角點(diǎn)的無畸變坐標(biāo)為：

其中，b為徑向畸變系數(shù)，c_x為線陣相機(jī)的畸變中心坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于正交像素當(dāng)量比的線陣相機(jī)畸變校正方法，其特征是：步驟四中，方格斜對(duì)角線中點(diǎn)的像素當(dāng)量的求取為：計(jì)算斜對(duì)角線兩角點(diǎn)A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)的中點(diǎn)的像素當(dāng)量：

其中，|A₀B₀|_x表示棋盤格特征角點(diǎn)A和B空間距離在掃描線方向上的值，|A₀B₀|_y表示棋盤格特征角點(diǎn)A和B空間距離在垂直于掃描線方向上的值。