[發(fā)明專利]一種基于徑向?qū)ΨQ投影模型的魚眼圖像矯正方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210488785.6 | 申請日： | 2022-05-06 |
| 公開（公告）號： | CN114820289A | 公開（公告）日： | 2022-07-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孟偲;韋兆祥;陳潛;譚心媛;申宏彬 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G06T3/00 | 分類號： | G06T3/00;G06T3/40;G06T5/00;G06T7/80 |
| 代理公司： | 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11465 | 代理人： | 符繼超 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 徑向 對稱 投影 模型 圖像 矯正 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于徑向?qū)ΨQ投影模型的魚眼圖像矯正方法，包括：獲取拍攝待矯正魚眼圖像的相機的內(nèi)參矩陣和徑向畸變系數(shù)；根據(jù)預設(shè)盒形曲面中間占比和投影點后移距離，以及預設(shè)矯正圖像分辨率，計算在投影坐標系中生成的矯正圖像的寬和高；根據(jù)內(nèi)參矩陣和徑向畸變系數(shù)，從矯正圖像的初始位置開始行遍歷每一個像素點，計算矯正圖像上全部像素點的像素值，得到矯正圖像；獲取矯正圖像的人工考察結(jié)果，如果滿足需求，則矯正完成；如果不滿足需求，則重新設(shè)置盒形曲面中間占比和投影點后移距離；循環(huán)執(zhí)行，直至矯正完成。該方法可精準保留魚眼圖像上的全部信息，且矯正后直線恢復效果和視覺效果良好，構(gòu)建的數(shù)學模型易于分析，參數(shù)調(diào)整簡單方便。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于徑向?qū)ΨQ投影模型的魚眼圖像矯正方法。
背景技術(shù)
魚眼鏡頭是一種視場角很大的鏡頭，使用魚眼鏡頭的相機可以捕獲大范圍的視覺信息。但所捕獲的魚眼圖像中存在較大的畸變，不僅影響視覺效果，還給后續(xù)的直線檢測等處理帶來很大的困難。
當前魚眼圖像的矯正有多種方法，大致分為基于圖像的方法和基于相機標定的方法這兩種。基于圖像的方法不需要獲取拍攝設(shè)備的信息，應用較靈活。但是這類方法只能減小圖片的畸變程度，不能消除畸變，對直線的恢復效果不理想。基于相機標定的方法，需要獲取相機的內(nèi)參矩陣和徑向畸變參數(shù)，利用三維投影模型矯正圖片。朱霍·坎納拉(JuhoKannala)和薩米·S·勃蘭特(Sami S.Brandt)提出了一種通用的相機模型：Kannala-Brandt模型，即徑向?qū)ΨQ投影模型。
以該模型為基礎(chǔ)，魚眼圖像的矯正問題轉(zhuǎn)換成球面圖像投影到平面的問題。最簡單的投影方法是針孔投影，利用針孔投影的矯正方法已被集成到Matlab視覺工具包和開源計算機視覺庫OpenCV中，成為魚眼圖像矯正的首選方法。針孔投影雖然能夠完全恢復直線，但是只能矯正魚眼圖像的中間部分，導致邊緣信息大量丟失。為了保留球面圖像上的全部信息，后續(xù)研究者提出了多種投影方法：Sharpless等人提出了Panini投影法，在大視角全景圖的畸變矯正上表現(xiàn)良好，但是在魚眼圖像上表現(xiàn)不佳；Carroll等人基于最小化線條失真提出了一種矯正方法，在直線恢復上取得了非常好的效果，但是這種方法需要手動在魚眼圖像上畫線標注，操作較為復雜；Chang等人提出了兩步法投影，矯正后視覺效果良好，直線恢復也比較理想，但是引入了貫穿整幅圖像的新畸變，其數(shù)學模型也較為復雜，不便于分析。
因此，在現(xiàn)有魚眼圖像矯正方法的基礎(chǔ)上，如何提供一種直線恢復效果好，并且保留魚眼圖像上所有信息的魚眼圖像矯正方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種至少解決上述部分技術(shù)問題的基于徑向?qū)ΨQ投影模型的魚眼圖像矯正方法，該方法可保留魚眼圖像上的全部信息，矯正后直線恢復效果和視覺效果良好，且構(gòu)建的數(shù)學模型易于分析，參數(shù)調(diào)整簡單方便。
本發(fā)明實施例提供一種基于徑向?qū)ΨQ投影模型的魚眼圖像矯正方法，包括如下步驟：
S1、獲取拍攝待矯正魚眼圖像的相機的內(nèi)參矩陣和徑向畸變系數(shù)；
S2、根據(jù)預設(shè)盒形曲面中間占比和投影點后移距離，以及預設(shè)矯正圖像分辨率，計算在投影坐標系中生成的矯正圖像的寬和高；根據(jù)所述內(nèi)參矩陣和徑向畸變系數(shù)，從所述矯正圖像的初始位置開始行遍歷每一個像素點，計算所述矯正圖像上全部像素點的像素值，得到矯正圖像；
S3、獲取所述矯正圖像的人工考察結(jié)果，如果滿足需求，則矯正完成；如果不滿足需求，則重新設(shè)置所述盒形曲面中間占比和投影點后移距離；
S4、循環(huán)執(zhí)行步驟S2～步驟S3，直至矯正完成。
進一步地，所述步驟S2包括：
S21、根據(jù)預設(shè)盒形曲面中間占比和投影點后移距離，以及預設(shè)矯正圖像分辨率，計算在投影坐標系中生成的矯正圖像的寬和高；
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