[發明專利]一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法

在審

• 申請號: 202010161965.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111383194A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 李忠國;席茜;唐煒;王佳;盧道華;王琪;遲睿;吳昊宸;馬旭
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/66
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，其特征在于：依次包括以下步驟：

(1)制作標定板：通過計算機編程繪制兩個同心圓和從圓心出發的四條射線作為標準圖像，所述四條射線為兩條垂直，兩條水平；將所述標準圖像保存為PicCorrect.jpg圖片，后面用來作為沒有畸變的圖像進行分析；另將所述標準圖像打印，粘貼在木板上面作為標定板，后面經相機的采集圖像后用于畸變校正；

(2)提取兩圖像角點坐標，轉換得到極坐標：標定板經相機采集后的畸變圖像保存為PicCapt.jpg，對PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg利用亞像素角點檢測方法同時提取兩圖像同心圓和射線交點處的角點的像素直角坐標，以圓心作為極坐標的原點，經直角坐標系到極坐標系的轉換，得到兩圖中所有角點的極坐標，分別表示為和

(3)確定畸變系數：統計PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg中角點極徑的均值，分別用Mr_c和Mr表示，則兩圖的縮放比例系數為k₀＝Mr_c/Mr,將兩圖中除了圓心外的角點的極坐標分別代入下面兩個校正方程：

解方程得到畸變校正系數k₁,k₂,k₃,k₄,k₅,k₆和圖像偏轉角度

(4)相機圖像畸變校正：采集與標定板在同一平面內的任意圖像，記為Pic2Revi.jpg,以圖像中心為坐標原點，將每一個點的直角坐標(x,y)轉換為極坐標將代入步驟(3)中的校正方程中，得到校正后極坐標將極坐標轉換為直角坐標，記為(x_c,y_c)，令轉換前后像素值相等，即(x,y)處的像素值與(x_c,y_c)處的像素值相等；對轉換后圖像插值，得到校正后圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，其特征在于：所述步驟(1)中，以同心圓和從圓心出發的射線組合圖案作為標定板圖案；利用程序生成的同心圓和射線的圖案保存為圖像，可作為無畸變圖像的校正標準，還可以作為后續算法精度的評價標準；打印后的該圖案作為標定板，相機采集時圖像中心用“+”來標志，使其跟圖案的圓心對齊，兩組水平線和垂直線盡量成水平和垂直，采集的圖像用于相機畸變系數求解。

3.根據權利要求1所述的一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，其特征在于：所述步驟(2)中，由于程序繪制的標準圖案PicCorrect.jpg中每一個同心圓半徑和每一條射線的極角已知，故同心圓和射線的所有角點的極坐標已知，該極坐標可用于后續的相機標定。

4.根據權利要求1所述的一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，其特征在于：所述步驟(3)中，采用公式

描述相機極徑和極角畸變校正前后的函數關系；用相同點的極徑的均值的比值確定統計PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg的縮放比例系數k₀；在標準圖像和畸變圖像通過“+”中心對齊后，只需用參數描述固定的偏轉角度；參數k₁,k₂,k₃和k₄,k₅,k₆分別反映了極徑和極角分別隨著極徑和極角階次升高的畸變量大小。

5.根據權利要求1所述的一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，其特征在于：所述步驟(4)中，先采用直角坐標到極坐標，后采用極坐標到直角坐標的轉換完成相機采集圖像的畸變校正。