[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

本發明公開了一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，包括生成標定標準圖像并制作平面標定板，采集標定畸變圖像，對標定標準圖像和標定畸變圖像進行角點檢測并轉換為極坐標，建立極徑和極角的畸變校正方程，求解畸變參數，對進行圖像校正。該方法無需獲取相機的內參矩陣就能實現相機的畸變校正，從而對該相機采集的圖像進行校正；采用極坐標的形式，簡化了畸變校正公式，降低了畸變參數求解的難度，可以提高相機畸變校正精度。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，具體涉及一種基于極坐標對相機畸變引起的圖像畸變進行校正的方法。

背景技術

相機由于加工和安裝的誤差，在成像時產生圖像的畸變。相機成像的畸變主要有徑向畸變、切向畸變和薄棱鏡畸變三種形式。通常采用的是標定方法是張正友教授提出的棋盤格標定的方法。在標定中根據已知棋盤格的尺寸大小，確定角點的直角坐標，跟相機畸變圖像中的角點的直角坐標比對，計算得到畸變系數。

徑向畸變和切向畸變都跟像點到中心點的距離有關。在實際應用中，需要對圖像畸變進行快速的校正。本發明直接采用極坐標的形式分析求解相機的徑向和切向畸變，進而對該相機畸變引起的圖像畸變進行校正，思路清晰，畸變擬合公式得到簡化，提高了校正的速度。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種新的基于極坐標的相機標定圖案和相機畸變引起的圖像畸變校正的方法，該方法思路清晰，計算簡單，能夠實現圖像快速校正。

技術方案：本發明提供了一種基于極坐標的相機畸變圖像校正方法，包括以下步驟：

(1)制作標定板：通過計算機編程繪制標定標準圖像PicCorrect.jpg，所述標定標準圖像包括兩個同心圓和從圓心出發的四條射線，所述四條射線中兩條垂直，兩條水平；使用標定標準圖像制作平面標定板；

(2)采集標定畸變圖像，提取標定標準圖像和標定畸變圖像的角點，并轉換為極坐標：平面標定板經相機采集后的畸變圖像為標定畸變圖像PicCapt.jpg；利用亞像素角點檢測方法分別對PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg提取圖像中同心圓與四條射線交點處的角點的像素直角坐標；分別以PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg中同心圓的圓心作為極坐標的極點，水平向右為極軸正向構建極坐標系；將檢測得到的角點的直角坐標轉換為極坐標；對PicCorrect.jpg和PicCapt.jpg中檢測得到的角點進行匹配，標定標準圖像中角點的極坐標為標定畸變圖像中角點的極坐標為

(3)確定畸變系數：分別統計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如下校正方程：

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圖像，記為Pic2Revi.jpg,以Pic2Revi.jpg的圖像中心為極點，水平有向為極軸正向構建極坐標系，將每一個像素點的直角坐標(x,y)轉換為極坐標將代入校正方程中，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，對轉換后圖像插值，得到校正后圖像。

所述步驟(2)中，采集標定畸變圖像時，標定畸變圖像的中心為標定板中標定圓的圓心；兩組水平線和垂直線盡量成水平和垂直。