[發(fā)明專利]一種基于模型的全景彎曲圖像畸變矯正的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911282927.8
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN112991164B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘由彬;譚志標;陳志敏;劉顯陽;羅煜銘
• 申請（專利權(quán)）人: 視云融聚（廣州）科技有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00
• 代理公司: 廣州知順知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44401
• 代理人: 彭志堅

1.一種基于模型的全景彎曲圖像畸變矯正的方法，該方法用于對全景彎曲圖像進行畸變矯正，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1.選擇畸變矯正的模型：

選擇高階多項式徑向畸變模型對全景彎曲圖像進行徑向畸變矯正，所述高階多項式徑向畸變模型表達式：

其中，X_u，y_u為畸變矯正后的圖像坐標，X_d，y_d為畸變矯正前圖像的坐標，X_c，y_c是畸變中心坐標，r是畸變矯正前全景彎曲圖像的半徑，k₁,k₂,k₃為徑向畸變系數(shù)，r_d為畸變圖像中畸變中心最遠的半徑；

S2.確定全景彎曲圖像的畸變矯正中心：

首先將棋盤格世界坐標根據(jù)小孔成像原理模型投影到無畸變坐標點，然后再將無畸變坐標點擴展到畸變坐標點，此過程方程表達式如下：

X_u-X_c＝X_d-X_c????(1)

所述棋盤格世界坐標設(shè)計為以1為單位間隔的棋盤格對應(yīng)的坐標，Z方向為1；

方程(1)兩邊同乘[X_c]x并且把表達式X_iu＝HX_ig代入，則得到如下等式：

由方程(1)可知：X_u＝X_d，因此X_iu＝X_id代入公式(2)

[X_c]xX_id＝[X_c]xHX_ig???(2)；

等式(2)再兩邊同乘X_id，得到方程:

X_id([X_c]xH)X_ig＝0???(3)；

設(shè)定F＝[X_c]xH,則圖像中心對應(yīng)極點e，根據(jù)Fe＝0，求解方程(3)得到畸變中心X_c；

S3.確定全景彎曲圖像的畸變矯正的畸變系數(shù)：

利用opencv中的找角點的函數(shù)，得到一條直線上的點個數(shù)為m，對于這m個點畸變的坐標，其無畸變點也在一條直線上，

無畸變點滿足：xcosa+ysina＝d，其中d是原點到直線的距離，a是直線和水平坐標軸的夾角；

設(shè)定棋盤格世界坐標系有M條直線，則我們可以利用下面的式子(4)進行迭代，求出畸變系數(shù)：

方程式(4)中X_u，y_u需要把高階多項式徑向畸變模型表達式代入；根據(jù)S1-S3計算得到的畸變中心，加快迭代的速度，其中初始值設(shè)計k₁,k₂,k₃為零，a_m和p_m根據(jù)畸變坐標，用最小二乘法進行直線擬合計算出初始值；

S4.生成全景彎曲圖像的畸變矯正的畸變校正映射表：

逆向坐標是根據(jù)無畸變圖像的坐標(X_u，y_u)求出畸變圖像的坐標(X_d，y_d)，無畸變圖像的坐標點的模型表達式為：

其中，r_u表示無畸變半徑，根據(jù)無畸變圖像的坐標(X_u，y_u)值再結(jié)合以上表達式(5)和(6)，計算出對應(yīng)的畸變坐標點(X_d，y_d)，再根據(jù)實際無畸變坐標的畸變比率求出映射坐標；

實際無畸變坐標的畸變比率的計算方法為：計算無畸變點(X_iu,y_iu)時，計算出實際無畸變半徑r_iu，利用前面計算的無畸變半徑r_iu數(shù)組，得到在畸變比率數(shù)組上對應(yīng)的位置p_iu，再利用鄰近插值的辦法，得到對應(yīng)于實際無畸變坐標的畸變比率。