一种广角鱼眼图像矫正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110197466A(43)申请公布日2019.09.03(21)申请号201910460688.4(22)申请日2019.05.30(71)申请人河海大学常州校区地址213000江苏省常州市晋陵北路200号(72)发明人张学武徐晓龙郝真付晗李丽媛(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)G06T7/80(2017.01)G06T3/40(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种广角鱼眼图像矫正方法(57)摘要本发明公开了一种广角鱼眼图像矫正方法，包括以下步骤：S101：制作棋盘格标定模板，获得鱼眼镜头的内参数；S102，将广角鱼眼图像转化为典型圆形轮廓；S103，将目标图像中的像素坐标进行归一化；S104，确定输出图像在原始鱼眼图像中的视野范围；S105，计算目标图像像素点对应的球面三维坐标；S106，调整目标图像像素点对应的球面三维坐标；S107，采用非均匀变化的同心圆找到像素与空间位置之间的对应关系；S108，获得目标图像像素坐标对应的鱼眼图像坐标。本发明提供的一种广角鱼眼图像矫正方法，能够对广角鱼眼镜头采集的图像经过处理转化为矫正好的图像，改善图像的视觉效果，将具有明显畸变的图像矫正为符合人眼视觉习惯的图像，便于后续对图像内容的识别与分析。CN110197466ACN110197466A权利要求书1/3页1.一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，制作棋盘格标定模板，使用鱼眼镜头拍摄多张棋盘格图像进行标定，获得鱼眼镜头的内参数；S102，将广角鱼眼图像的轮廓进行规整，转化为典型圆形轮廓；S103，将目标图像中的像素坐标进行归一化，与半球模型的经纬对应；S104，根据实际应用场景确定输出图像在原始鱼眼图像中的视野范围，根据需要调整目标图像的显示区域；S105，将目标图像视为一个半球体，计算目标图像坐标点在半球体上的经度及纬度，根据经纬度定义及球体几何关系，计算目标图像像素点对应的球面三维坐标；S106，将球坐标系根据相机的安装角度进行校正，调整目标图像像素点对应的球面三维坐标；S107，将球面上一圈一圈的像素以非线性同心圆模式展开，采用非均匀变化的同心圆找到像素与空间位置之间的对应关系，不同同心圆之间的变化程度不同；S108，基于双线性插值原理利用周围像素点计算出当前坐标处的像素值，获得目标图像像素坐标对应的鱼眼图像坐标。2.根据权利要求1所述的一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于：S101中，鱼眼镜头的六个内参数包括相机焦距f、径向畸变量级k、光学中心cx,cy及相邻像素在图像传感器的水平、垂直方向上之间的距离sx,sy。3.根据权利要求1所述的一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于：S102中，设原始鱼眼镜头采集图像轮廓椭圆方程为，Au2+Buv+Cv2+Du+Ev+1＝0式中，u、v是鱼眼图像轮廓上点的水平坐标与垂直坐标，A、B、C、D、E为方程未知参数，使用扫描线法，对原始图像每列的像素亮度进行扫描，记录亮度发生变化的采样点，基于最小二乘法利用采样点对椭圆方程进行拟合，使得，min||Au2+Buv+Cv2+Du+Ev+1||＝0用N表示采样点的个数，则上式可以表示为，求得椭圆几何中心及长短半轴，令标准圆的半径为a，则像素点的变化表示为，其中，(u,v)是原始图像轮廓坐标点，(u',v')是鱼眼图像转化为标准圆后的图像坐标点，ε＝a/width，width为原始鱼眼图像的宽。4.根据权利要求1所述的一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于：S103中，设置输出图像Iout为180°的全景图，在三维坐标系中，半球投影平面的视角为180°，其中，水平范围是[0,180°]，垂直范围是[-90°,90°]。5.根据权利要求1所述的一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于：S104中，引入三个变量每个像素对应的角度θpixel，输出图像成像角度θimage以及输出图像显示起始角度θview确2CN110197466A权利要求书2/3页定成像范围，在原始输出的全景图中截取部分图像显示，计算输出图像中归一化后的像素对应角度step，映射关系就是以该对应角度为间隔，将整个球面投影到一个正方形上，求得输出图像的宽高分别为widthout、heightout；由此，任意一点(i,j)对应的坐标(m,n)为，式中，Iout(0,0)(0)、Iout(0,0)(1)分别表示输出图像的(0,0)点所对应的原始全景图中的横坐标及纵坐标。6.根据权利要求5所述的一种广角鱼眼图像矫正方法，其特征在于：S105中，在三维坐标系中设置一个半径为1的