一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法技术

本发明专利技术提供一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，包括以下步骤：获取超广角畸变图像；构建超广角图像的畸变校正校正模型，选用半球形结构对超广角畸变图像进行修复；将超广角畸变图像校正为180度视角空间，即获取超广角畸变图像A在半球面上的投影图像C；在Z轴方向对投影图像C进行畸变校正，获得新的投影图像C′；在坐标系X‑Y‑Z内选取任意平面ABCD作为视平面；求取图像C、C′在视平面ABCD的投影图像B、B′；加权融合图像B与图像B′，获得最终的畸变校正图像newB。运算复杂度低，能够快速对超广角图像进行处理并得到较好的矫正效果，比较有效的适用于各种消费级商业系统的使用。本发明专利技术应用于图像处理领域。

【技术实现步骤摘要】
一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法
本专利技术涉及图像处理、计算机视觉和虚拟现实
，尤其涉及一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法。
技术介绍
普通镜头的视角大约在30度，而广角镜头的视角一般都在90度至120度，而超广角镜头的视角可以达到180甚至220度。超广角镜头具有比普通镜头更宽的视场，可以在一幅图像中包含更多的信息量，因此在安防监控、工业医疗、智能交通等领域得到了广泛应用。但是采用广角镜头的成像系统在提供大范围成像的同时，也带来了比较严重的图像畸变，使得拍摄图像存在某种程度的变形扭曲。这种图像的几何畸变，造成拍摄出的图像与实物不能很好的吻合，不仅影响了图像的视觉效果，更影响着对图像中目标的定位、跟踪、识别等后续处理。
技术实现思路
针对现有技术中超广角图像的畸变造成拍摄出的图像与实物不能很好的吻合，进而影响了图像的视觉效果，更影响着对图像中目标的定位、跟踪、识别等问题，本专利技术的目的是提供一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，运算复杂度低，能够快速对超广角图像进行处理并得到良好的矫正效果。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，包括以下步骤：S1、获取超广角畸变图像，其中，超广角畸变图像中的所有场景的有效信息集中在同一个圆形区域中；S2、构建超广角图像的畸变校正校正模型：设立空间坐标系X-Y-Z，超广角畸变图像位于XOY平面内，求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，选用半球形结构对超广角畸变图像进行修复，即半球面覆盖在超广角畸变图像上，球心与超广角畸变图像的圆心重合，球形半径与超广角畸变图像的半径r相等；S3、将超广角畸变图像校正为180度视角空间，即获取超广角畸变图像A(x，y)在半球面上的投影图像C(x，y，z)；S4、在Z轴方向对投影图像C(x，y，z)进行畸变校正，获得新的投影图像C′(x′，y′，z′)；S5、在坐标系X-Y-Z内选取任意平面ABCD作为视平面；S6、求取图像C(x，y，z)在视平面ABCD的投影图像B(x，y，z)；S7、求取图像C′(x′，y′，z′)在视平面ABCD的投影图像B′(x，y，z)；S8、加权融合图像B(x，y，z)与图像B′(x，y，z)，获得最终的畸变校正图像newB(x，y，z)。作为上述技术方案的进一步改进，步骤S2中，所述求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，具体包括：S21、将彩色的超广角畸变图像A(x，y)转换成灰度图像G(x，y)；S22、对灰度图像G(x，y)进行二值化处理，得到二值化图像GB(x，y)；S23、求取超广角畸变图像在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r：式中，N是二值图GB(x，y)中所有白色像素点的总个数，∑x′是二值图中所有白色像素点在XOY平面内的横坐标之和，∑y′是二值图中所有白色像素点在XOY平面内的纵坐标之和。作为上述技术方案的进一步改进，步骤S4中，所述在Z轴方向对投影图像C(x，y，z)进行畸变校正的校正公式为：x′＝xy′＝y式中，(x，y，z)表示图像C(x，y，z)中的像素点；(x′，y′，z′)表示点(x，y，z)畸变校正后的像素点，即图像C′(x′，y′，z′)；k表示校正系数。作为上述技术方案的进一步改进，步骤S6具体包括：S61、在视平面ABCD上任取一点S并将点S与超广角畸变图像A(x，y)的圆心(x0，y0)相连，获得连线与图像C(x，y，z)的交点S1；S62、将图像C(x，y，z)上点S1的像素值赋值到点S；S63、重复步骤S61、S62直至遍历视平面ABCD上所有的点，即得到投影图像B(x，y，z)。作为上述技术方案的进一步改进，步骤S7具体包括：S71、在视平面ABCD上任取一点S′并将点S′与超广角畸变图像A(x，y)的圆心(x0，y0)相连，获得连线与图像C′(x′，y′，z′)的交点S1′；S72、将图像C′(x′，y′，z′)上点S1′的像素值赋值到点S′；S73、重复步骤S61、S62直至遍历视平面ABCD上所有的点，即得到投影图像B′(x，y，z)。作为上述技术方案的进一步改进，步骤S8中，所述加权融合的过程为：newB(x,y,z)＝α·B(x,y)+(1-α)B′(x,y,z)式中，α表示融合的加权系数。本专利技术的有益技术效果：本专利技术通过构建超广角图像的畸变校正校正模型，将超广角畸变图像校正为180度视角空间，得到半球面的投影图像C(x，y，z)，随后对图像C(x，y，z)进行畸变校正，获得新的投影图像C′(x′，y′，z′)，并分别求取图像C(x，y，z)与图像C′(x′，y′，z′)在视平面的投影图像，最终将两幅视平面的投影图像进行加权融合获得最终的畸变校正图像，运算复杂度低，能够快速对超广角图像进行处理并得到较好的矫正效果，比较有效的适用于各种消费级商业系统的使用。附图说明图1是本实施例的流程示意图；图2是超广角图像的畸变校正校正模型示意图。具体实施方式为了便于本专利技术的实施，下面结合具体实例作进一步的说明。如图1所示的一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取超广角畸变图像，其中，超广角畸变图像中的所有场景的有效信息集中在同一个圆形区域中。手机扩角镜是指在现有拍照手机摄像头的前面安装一个扩角镜，扩角镜采用4片以上玻璃镜片叠加在一起，扩角镜的视场角在180度以上。安装在手机摄像头上的扩角镜，能够有效的扩大手机摄像头的拍摄范围，但同时拍摄的图像具有明显的畸变。S2、参考图2，构建超广角图像的畸变校正校正模型：设立空间坐标系X-Y-Z，超广角畸变图像位于XOY平面内，求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，选用半球形结构对超广角畸变图像进行修复，即半球面覆盖在超广角畸变图像上，球心与超广角畸变图像的圆心重合，球形半径与超广角畸变图像的半径r相等。超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r的求取过程具体包括：S21、将彩色的超广角畸变图像A(x，y)转换成灰度图像G(x，y)；S22、对灰度图像G(x，y)进行二值化处理，得到二值化图像GB(x，y)；S23、求取超广角畸变图像在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r：式中，N是二值图GB(x，y)中所有白色像素点的总个数，∑x′是二值图中所有白色像素点在XOY平面内的横坐标之和，∑y′是二值图中所有白色像素点在XOY平面内的纵坐标之和。S3、将超广角畸变图像校正为180度视角空间，即获取超广角畸变图像A(x，y)在半球面上的投影图像C(x，y，z)。具体的，将超广角畸变图像A(x，y)沿Z轴方向投影，超广角畸变图像A(x，y)上的每一个像素点在半球面上都具有一个投影点，将超广角畸变图像A(x，y)上的每一个像素点的像素值赋值到对应的投影点上，即获得图像C(x，y，z)。S4、由于在经过步骤S2、S3的校正后，生成的投影图像C(x，y，z)在Z轴上还会存在有一定微型的畸变，因此需要在Z轴方向对投影图像C(x，y本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取超广角畸变图像，其中，超广角畸变图像中的所有场景的有效信息集中在同一个圆形区域中；S2、构建超广角图像的畸变校正校正模型：设立空间坐标系X‑Y‑Z，超广角畸变图像位于XOY平面内，求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，选用半球形结构对超广角畸变图像进行修复，即半球面覆盖在超广角畸变图像上，球心与超广角畸变图像的圆心重合，球形半径与超广角畸变图像的半径r相等；S3、将超广角畸变图像校正为180度视角空间，即获取超广角畸变图像A(x，y)在半球面上的投影图像C(x，y，z)；S4、在Z轴方向对投影图像C(x，y，z)进行畸变校正，获得新的投影图像C′(x′，y′，z′)；S5、在坐标系X‑Y‑Z内选取任意平面ABCD作为视平面；S6、求取图像C(x，y，z)在视平面ABCD的投影图像B(x，y，z)；S7、求取图像C′(x′，y′，z′)在视平面ABCD的投影图像B′(x，y，z)；S8、加权融合图像B(x，y，z)与图像B′(x，y，z)，获得最终的畸变校正图像newB(x，y，z)。...

【技术特征摘要】
1.一种针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取超广角畸变图像，其中，超广角畸变图像中的所有场景的有效信息集中在同一个圆形区域中；S2、构建超广角图像的畸变校正校正模型：设立空间坐标系X-Y-Z，超广角畸变图像位于XOY平面内，求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，选用半球形结构对超广角畸变图像进行修复，即半球面覆盖在超广角畸变图像上，球心与超广角畸变图像的圆心重合，球形半径与超广角畸变图像的半径r相等；S3、将超广角畸变图像校正为180度视角空间，即获取超广角畸变图像A(x，y)在半球面上的投影图像C(x，y，z)；S4、在Z轴方向对投影图像C(x，y，z)进行畸变校正，获得新的投影图像C′(x′，y′，z′)；S5、在坐标系X-Y-Z内选取任意平面ABCD作为视平面；S6、求取图像C(x，y，z)在视平面ABCD的投影图像B(x，y，z)；S7、求取图像C′(x′，y′，z′)在视平面ABCD的投影图像B′(x，y，z)；S8、加权融合图像B(x，y，z)与图像B′(x，y，z)，获得最终的畸变校正图像newB(x，y，z)。2.根据权利要求1所述针对手机扩角镜拍摄的超广角图像的畸变校正方法，其特征在于，步骤S2中，所述求取超广角畸变图像A(x，y)在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r，具体包括：S21、将彩色的超广角畸变图像A(x，y)转换成灰度图像G(x，y)；S22、对灰度图像G(x，y)进行二值化处理，得到二值化图像GB(x，y)；S23、求取超广角畸变图像在XOY平面内的圆心坐标(x0，y0)和半径r：式中，N是二值图GB(x，y)中所有白色像素点的总个数，∑x...

【专利技术属性】
技术研发人员：向北海，
申请(专利权)人：湖南优象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43