[發明專利]一種魚眼鏡頭的全場圖像畸變校正方法

在審

• 申請號: 202110941153.6
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113643205A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王玉偉;蔡家旭;劉路;周婷;張大山
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/00;G06T7/80
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

本發明公開了一種魚眼鏡頭的全場圖像畸變校正方法，具體包括以下步驟：步驟S1：搭建一個魚眼鏡頭畸變校正系統，包括魚眼鏡頭、攝像機和液晶屏幕；步驟S2：建立液晶屏幕坐標系XOY；步驟S3：設計動態標靶，包括五幅標靶圖案I_n(x,y)，然后將五幅標靶圖案I_n(x,y)依次顯示于液晶屏幕上，同時攝像機依次采集五幅標靶圖像J_n(u,v)；步驟S4：分別計算出水平方向和垂直方向上的截斷相位φ_u(u,v)和φ_v(u,v)，并利用時域相位展開法分別恢復出絕對相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)；步驟S5：根據絕對相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)，建立攝像機的像素坐標(u,v)和液晶屏幕的像素坐標(x,y)的映射表(x,y)＝LUT(u,v)；步驟S6：利用安裝魚眼鏡頭的攝像機拍攝未校正的場景圖像J_distort(u,v)，將未校正的場景圖像J_distort(u,v)中所有像素映射至液晶屏幕坐標系XOY下，并通過插值運算獲得校正的場景圖像I_correct(x,y)。

技術領域

本發明屬于三維測量技術領域，具體地說，本發明涉及一種魚眼鏡頭的全場圖像畸變校正方法。

背景技術

魚眼鏡頭通常由多層鏡片組成，前鏡片呈拋物狀向前凸起，外觀類似鼓起的魚眼。魚眼鏡頭視場內物體發出的入射光線，經過鏡片組的數次折射，朝著與光軸夾角較小的方向偏轉，折射光線最終落在攝像機的圖像傳感器上實現成像。魚眼鏡頭成像系統具有體積較小、易于集成等優點，但同樣存在圖像畸變大、分辨率等問題。

目前，針對魚眼鏡頭的圖像畸變校正方法，一般假設魚眼鏡頭滿足特定的投影模型，并采用標靶標定出投影模型參數，最后利用投影模型校正圖像畸變。由于魚眼鏡頭存在制造和安裝誤差，某個特定的投影模型難以準確地描述魚眼鏡頭的成像過程，同時投影模型的標定過程比較繁瑣。

綜上所述，如何實現像素級的圖像畸變校正方法，具有重要的實際意義。

發明內容

本發明提供一種魚眼鏡頭的全場圖像畸變校正方法，以解決上述背景技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種魚眼鏡頭的全場圖像畸變校正方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：搭建一個魚眼鏡頭畸變校正系統，包括魚眼鏡頭、攝像機和液晶屏幕，其中魚眼鏡頭安裝在攝像機前端，且魚眼鏡頭的光軸垂直于液晶屏幕，并確保液晶屏幕能夠覆蓋魚眼鏡頭的視場范圍；

步驟S2：建立液晶屏幕坐標系XOY，原點位于液晶屏幕的平面左上角，X軸平行于液晶屏幕的長度方向，Y軸平行于液晶屏幕的寬度方向；

步驟S3：設計動態標靶，包括五幅標靶圖案I_n(x,y)，然后將五幅標靶圖案I_n(x,y)依次顯示于液晶屏幕上，同時攝像機依次采集五幅標靶圖像J_n(u,v)；

步驟S4：分別計算出水平方向和垂直方向上的截斷相位φ_u(u,v)和φ_v(u,v)，并利用時域相位展開法分別恢復出絕對相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)；

步驟S5：根據絕對相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)，建立攝像機的像素坐標(u,v)和液晶屏幕的像素坐標(x,y)的映射表(x,y)＝LUT(u,v)；