一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法技术

本发明专利技术提供一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，包括对拍摄的图像进行二次畸变矫正，通过利用光学畸变参数映射表对畸变图像进行第一畸变矫正后获取获得第一畸变矫正图像，在第二矫正中，通过获取预设靶图的特征点在第一畸变矫正图像的对应的第一坐标点以及在差异矫正平面对应的第一坐标点，利用透视变化，求解单应性矩阵H

【技术实现步骤摘要】
一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法


[0001]本专利技术涉及摄像头领域，尤其涉及一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法。

技术介绍

[0002]现有汽车中，汽车相同区域的位置的摄像头都只有一个，当有摄像头发生毁坏时或镜头被污染时，就会缺乏相应位置的图像，无法完成智能汽车的某些功能，如环视拼接、倒车影像等。另外，为了扩大相机成像范围，现有智能汽车中，又采用鱼眼相机进行拍摄已获得较大范围的成像图，但是鱼眼相机拍摄时会发生畸变，使得最终拍摄的图像发生扭曲，因此需要对鱼眼相机进行畸变矫正。畸变矫正目前技术已经较为成熟，现有的惯常手段的畸变矫正方案已经被opencv固化，其采用多项式对r(θ)≈k0θ+k1θ3+k2θ5+k3θ7+k4θ9对鱼眼相机进行矫正，k0、k1、k2、k3、k4为畸变矫正系数，但是这种畸变矫正是假设相机符合理想的鱼眼相机模型的基础上进行。但是实际上，鱼眼相机由于受制于加工条件限制，相机模组在加工对位以及组装时，仍然存在较大的误差。为了解决这种缺陷，本申请专利技术人在专利(CN107248178B)一种基于畸变参数的鱼眼相机标定方法，考虑了鱼眼相机生产过程中的物方场角度和实际像高度，但是其计算过程中伴随着多个复杂的矩阵运算使其计算量增大，消耗资源多，在车载主机采用嵌入式硬件的情况下使得运行效率低下。另外，申请人在针对冗余摄像头的研究过程中通过的大量的偶然发现，冗余摄像头的安装位置存在空间差异，导致拍摄视场图像存在差异以及生产过程中存在精度差异，导致按照现有的畸变矫正方法进行矫正后的图像仍然存在畸变。

技术实现思路

[0003]基于现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，至少包括：
[0004]第一次畸变矫正，通过冗余摄像头获取垂直于地面的预设靶图成像后的畸变图像，利用光学畸变参数映射表对畸变图像进行第一畸变矫正后获取第一畸变矫正图像；
[0005]第二次畸变矫正，建立差异矫正平面坐标系，分别获取预设靶图的特征点在第一畸变矫正图像的对应的第一坐标点以及在差异矫正平面对应的第一坐标点，利用透视变换，求解单应性矩阵H
da
pos，利用单应性矩阵H
da
pos进行反变化对第一畸变的图像进行第二次畸变矫正。
[0006]一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，进一步地，在第二次畸变矫正中，获取单应性矩阵H
da
pos并利用反透视变换将建立差异矫正平面对应的所有第一坐标点在第一畸变矫正图像对应第二坐标点，获取第二坐标点在第一畸变矫正图像对应的像素值，并将像素值赋值给第一坐标点。
[0007]一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，进一步地，在差异矫正平面坐标系，预设靶图的特征点(T
xn
，T
yn
)在差异矫正平面对应的第一坐标(R
xn
，R
yn
)的映射函数为：
[0008]R
xn
＝T
xn
×
SC+OFST
x
[0009]R
yn
＝T
yn
×
SC+OFST
y
[0010]其中，SC为平面坐标尺度变换因子，OFST
x
和OFST
y
分别为水平和垂直像素偏移量。
[0011]一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，进一步地，第二次畸变矫正还包括：
[0012]步骤S101，通过冗余摄像头获取垂直于地面的预设靶图，获取预设靶图中多个特征点在靶图平面的实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)；
[0013]步骤S102，根据实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)，求解经过畸变校正后实际拍摄面U中与实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)相对应的特征点的像素坐标(RESP
xn
，RESP
yn
)；
[0014]步骤S103，建立差异矫正平面坐标系，求解与靶图中多个特征点的坐标映射到差异矫正平面坐标系下相对应的特征点坐标(R
xn
，R
yn
)；
[0015]步骤S104，根据透视变换，求解(R
xn
，R
yn
)至(RESP
xn
，RESP
yn
)的单应性矩阵H
da
pos：
[0016]透视变换：
[0017][0018]H
da
pos：
[0019][0020]其中，h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8代表矩阵中的元素值；
[0021]步骤S105，再次利用透视变换变化，将差异矫正图像所有像素坐标(R
xi
,R
yi
)替换(R
xn
,R
yn
)，利用步骤S104中求出的H
da
pos，计算出对应的畸变矫正后图像的对应坐标(RESP
xi
,RESP
yi
)。
[0022]一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，进一步地，其中，第一次畸变矫正包括：
[0023]步骤S1，获取车载以太网摄像头的光学畸变参数，光学畸变参数包括摄像头镜头指定CMOS芯片条件下的实验模组进行实际实验环境图像采集的离散视场角度θ与其对应像高γ的映射表；
[0024]步骤S2，根据小孔成像原理，建立实际拍摄平面U各个像素点对应到成像面I上鱼眼图像的各个点的空间坐标关系，建立离散视场角度θ与物高λ的第一映射函数；
[0025]λ＝tan(θ)
[0026]步骤S3，根据光学畸变参数映射表，构建像高γ与离散视场角度θ第二映射函数θ＝G(γ)；
[0027]步骤S4，根据成像几何关系，求解实际拍摄平面U与对应的矫正成像面、畸变成像面之间的矫正缩放因子S
U
和畸变缩放因子S
I
；
[0028]步骤S5:利用第一映射函数、第二映射函数以及矫正缩放因子S
U
和畸变缩放因子S
I
，建立矫正后的无畸变图像的像素级坐标RESP
x
，RESP
y
与畸变图像的像素级坐标RESp
′
x
，RESp
′
y
的对应第三映射函数，并将RESp
′
x
，RESp
′
y
坐标位置的像素值赋值给RESP
x
，RESP
y
表示
的坐标位置，从而获取畸变矫正后的图像。
[0029]一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，进一步地，在步骤S2中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，至少包括：第一次畸变矫正，通过冗余摄像头获取垂直于地面的预设靶图成像后的畸变图像，利用光学畸变参数映射表对畸变图像进行第一畸变矫正后获取第一畸变矫正图像；第二次畸变矫正，建立差异矫正平面坐标系，分别获取预设靶图的特征点在第一畸变矫正图像的对应的第一坐标点以及在差异矫正平面对应的第一坐标点，利用透视变换，求解单应性矩阵H
da
pos，利用单应性矩阵H
da
pos进行反变化对第一畸变的图像进行第二次畸变矫正。2.如权利要求1所述的一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，在第二次畸变矫正中，获取单应性矩阵H
da
pos并利用反透视变换将建立差异矫正平面对应的所有第一坐标点在第一畸变矫正图像对应第二坐标点，获取第二坐标点在第一畸变矫正图像对应的像素值，并将像素值赋值给第一坐标点。3.如权利要求1所述的一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，在差异矫正平面坐标系，预设靶图的特征点(T
xn
，T
yn
)在差异矫正平面对应的第一坐标(R
xn
，R
yn
)的映射函数为：R
xn
＝T
xn
×
SC+OFST
x
R
yn
＝T
yn
×
SC+OFST
y
其中，SC为平面坐标尺度变换因子，OFST
x
和OFST
y
分别为水平和垂直像素偏移量。4.如权利要求1所述的一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，第二次畸变矫正还包括：步骤S101，通过冗余摄像头获取垂直于地面的预设靶图，获取预设靶图中多个特征点在靶图平面的实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)；步骤S102，根据实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)，求解经过畸变校正后实际拍摄面U中与实际物理坐标(T
xn
，T
yn
)相对应的特征点的像素坐标(RESP
xn
，RESP
yn
)；步骤S103，建立差异矫正平面坐标系，求解与靶图中多个特征点的坐标映射到差异矫正平面坐标系下相对应的特征点坐标(R
xn
，R
yn
)；步骤S104，根据透视变换，求解(R
xn
，R
yn
)至(RESP
xn
，RESP
yn
)的单应性矩阵H
da
pos：透视变换：H
da
pos：其中，h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8代表矩阵中的元素值；步骤S105，再次利用透视变换，将差异矫正图像所有像素坐标(R
xi
，R
yi
)替换(R
xn
，R
yn
)，利用步骤S104中求出的H
da
pos，计算出对应的畸变矫正后图像的对应坐标(RESP
xi
，RESP
yi
)。5.如权利要求1所述的一种冗余鱼眼摄像头拍摄图像的畸变矫正方法，其特征在于，其
中，第一次畸变矫正包括：步骤S1，获取车载以太网摄像头的光学畸变参数，光学畸变参数包括摄像头镜头指定CMOS芯片条件下的实验模组进行实际实验环境图像采集的离散视场角度θ与其对应像高γ的映射表；步骤S2，根据小孔成像原理，建立实际拍摄平面U各个像素点对应到成像面I上鱼眼图像的各个点的空间坐标关系，建立离散视场角度θ与物高λ的第一映射函数；λ＝tan(θ)步骤S3，根据光学畸变参数映射表，构建像高γ与离散视场角度θ第二映射函数θ＝G(γ)；步骤S4，根据成像几何关系，求解实际拍摄平面U与对应的矫正成像面、畸变成像面之间的矫正缩放因子S
U
和畸变缩放因子S
I
；步骤S5...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文平，石川，程旭，
申请(专利权)人：浙江赫千电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：