一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，通过构建图像的畸变校正模型，采用物理校正和算法校正两个校正步骤，校正芯片内部设有畸变校正模型，通过畸变校正模型进行算法优化和数字机芯的参数处理，能够优化匹配更多的数字机芯，同时设置合理的畸变率区间，通过校正芯片单元进行智能计算获取准确的畸变率分布参数，根据校正后图像的实际效果反馈，不断的精确畸变率分布参数，从而获得更好的畸变率校正效果，运算简单，能够快速对原始图像进行运算处理获得很好的校正效果，且适用于各种规格的镜头和摄像设备，可以优化各种各样镜头产生的畸变，基于各规格设备参数的记忆存储，能够快速识别和读取存储数据。能够快速识别和读取存储数据。

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法


[0001]本专利技术涉及图像畸变校正
，尤其涉及一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法。

技术介绍

[0002]高档镜头光学设计以及用料考究，利用镜片组的优化设计、选用高质量的光学玻璃(如萤石玻璃)来制造镜片，可以使透视变形降到很低的程度。但是完全消除畸变是不可能的，目前最高质量的镜头在极其严格的条件下测试，在镜头的边缘也会产生不同程度的变形和失真。
[0003]图像的畸变是由两种畸变混合，畸变分为两部分,一个是光学系统带来的畸变,也就是光学畸变(又叫几何畸变)；另一个是由镜头和图像传感器成像带来的畸变,分为径向畸变和切向畸变两种，其中最难处理的径向畸变，径向畸变包括枕形畸变和桶形畸变。
[0004]枕形畸变(Pincushion Distortion)，又称枕形失真，它是由镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。我们在使用长焦镜头或使用变焦镜头的长焦端时，最容易察觉枕形失真现象。特别是在使用焦距转换器后，枕形失真便很容易发生。当画面中有直线(尤其是靠近相框边缘的直线)的时候，枕形失真最容易被察觉。普通消费级数码相机的枕形失真率通常为0.4％，比桶形失真率低。与枕形失真相对的是桶形失真。
[0005]桶形畸变(Barrel Distortion)，又称桶形失真，是由镜头中透镜物理性能以及镜片组结构引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。我们在使用广角镜头或使用变焦镜头的广角端时，最容易察觉桶形失真现象。当画面中有直线(尤其是靠近相框边缘的直线)的时候，桶形失真最容易被察觉。普通消费级数码相机的桶形失真率通常为1％。与桶形失真相对的是枕形失真。
[0006]目前，市场上有很多关于畸变校正的方法，大多都是图像传感器成像的图片由内置畸变算法的处理器处理，处理后获得校正后的图片，但是都没有针对镜头和图像传感器的优化校正方法，因此，在此提出一种匹配处理各种镜头和图像传感器的畸变校正技术。

技术实现思路

[0007]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，构建畸变图像的模型和畸变率合理区间，通过校正芯片单元进行智能计算获取准确的畸变校正模型和畸变率分布参数，并记忆存储各规格镜头对应的畸变率参数。
[0008]本专利技术提出的一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，校正方法步骤如下：
[0009](1)录入标准数字机芯中图像传感器、镜头的参数信息，对录入的参数信息进行格式处理后获得标准参数信息，并且对标准参数信息进行存储；
[0010](2)使用标准数字机芯进行图像采集，采集后的图像进行畸变率分析，获得对应的畸变参数；
[0011](3)根据使用数字机芯读取匹配的标准参数信息，将标准参数信息与畸变参数对
应，根据数字机芯标准参数信息和畸变参数来实现数字机芯物理纠正；
[0012](4)对CMOS图像传感器成像获得的图像进行图像畸变校正。
[0013]进一步地，畸变校正系统包括数字机芯单元、校正芯片单元和显示器单元，所述数字机芯单元包括镜头、COMS图像传感器和数模转换器，所述校正芯片单元包括校正芯片、处理器、存储器，所述显示器单元包括显示屏和通信电路。
[0014]进一步地，所述校正芯片为用于读取CMOS图像传感器成像获得的图像数据，对图像数据进行校正处理，校正处理方法是采用建立畸变校正模型，校正芯片内置的校正模型包括径向畸变处理和切向畸变处理。
[0015]进一步地，算法模型步骤如下：
[0016](1)获取数字机芯参数规格以及原始图像，测算原始图像的图像尺寸，将原始图像均匀划分为若干个方格作为样本数据，并对其进行规格化处理；
[0017](2)以原始图像构建畸变图像的校正模型，设置畸变图像的二维平面，二维畸变图像中心点P(x0，y0)，图像中任一点的坐标为P(x，y)，P(x，y)相对于P(x0，y0)构成间距半径R；
[0018](3)根据原始图像像素和尺寸设置校正半径r，校正半径r以P(x，y)为中心形成内切圆进行方格校正；
[0019](4)根据不同镜头的参数规格设定合理的畸变率D区间，根据镜头参数规格得出畸变率D区间分布参数函数为G(a1，a2，a3，a4，a5，a6)，越靠近图像的边缘畸变率D越高，因此当间距半径R越大，畸变率D越高，获得a1，a2，a3，a4，a5，a6各参数对畸变的影响分布；
[0020](5)基于动态变量校正半径r建立的芯片校正单元，获取该镜头的畸变率分布参数函数，畸变率D＝R*G(a1，a2，a3，a4，a5，a6)，以实现基于镜头参数的物理校正；
[0021](6)对图像传感器获得的原始图像数据导入畸变校正模型中，对原始图像进行径向畸变和切向畸变校正，校正函数模型为A(k1,k2,p1,p2,k3)，
[0022]径向畸变算法模型公式：
[0023]x0＝x(1+k1r2+k2r4+k3r6)，y0＝y(1+k1r2+k2r4+k3r6)，
[0024]切向畸变算法模型公式：
[0025]x0＝x+[2p1y+p2(r2+2x2)]，y0＝y+[2p2x+p1(r2+2y2)]，
[0026]其中，(x0，y0)是畸变的原图上像素点的位置；(x，y)是校正后输出图像上像素点的位置；
[0027](7)将畸变图像数据输入到畸变校正模型进行校正输出得到校正后的图像，该图像为经过物理校正和算法模型校正后的图像。
[0028]进一步地，所述步骤(1)中根据图像清晰度和像素进行设置方格单元的样本数据，根据畸变率要求进行规格化处理，其中方格单元的边长为l。
[0029]进一步地，所述步骤(2)中间距半径R＝P(x，y)
‑
P(x0，y0)，畸变率分布值随R/l的值增大。
[0030]进一步地，所述步骤(3)中根据镜头的参数规格设置合理的校正半径r,校正半径r过小需要占用较大的系统运算资源，校正半径r过大图像畸变校正后效果不明显。
[0031]进一步地，所述步骤(4)设定合理的畸变率D区间，在畸变图像的边缘处设定较高的畸变率校正参数，提高校正效果，在畸变图像的中间部分设定较低的畸变率校正参数，保持图像原始状态，节约运算资源。
[0032]进一步地，所述步骤(5)芯片校正单元根据动态变量校正半径r建立的该镜头最优的畸变率分布参数，并且将该参数记忆存储，自动识别镜头参数后调取存储的参数，快速实现畸变图像校正。
[0033]本专利技术提供的一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法的优点在于：本专利技术通过构建图像的畸变校正模型，校正芯片内部设有畸变校正模型，通过畸变校正模型进行算法优化和数字机芯的参数处理，能够优化匹配更多的数字机芯，同时设置合理的畸变率区间，通过校正芯片单元进行智能计算获取准确的畸变率分布参数，根据校正后图像的实际效果反馈，不断的精确畸变率分布参数，从而获得更好的畸变率校正效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，其特征在于，校正方法步骤如下：(1)录入标准数字机芯中图像传感器、镜头的参数信息，对录入的参数信息进行格式处理后获得标准参数信息，并且对标准参数信息进行存储；(2)使用标准数字机芯进行图像采集，采集后的图像进行畸变率分析，获得对应的畸变参数；(3)根据使用数字机芯读取匹配的标准参数信息，将标准参数信息与畸变参数对应，根据数字机芯标准参数信息和畸变参数来实现数字机芯物理纠正；(4)对CMOS图像传感器成像获得的图像进行图像畸变校正。2.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，其特征在于，畸变校正系统包括数字机芯单元、校正芯片单元和显示器单元，所述数字机芯单元包括镜头、COMS图像传感器和数模转换器，所述校正芯片单元包括校正芯片、处理器、存储器，所述显示器单元包括显示屏和通信电路。3.根据权利要求2所述的一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，其特征在于，所述校正芯片为用于读取CMOS图像传感器成像获得的图像数据，对图像数据进行校正处理，校正处理方法是采用建立畸变校正模型，校正芯片内置的校正模型包括径向畸变处理和切向畸变处理。4.根据权利要求1所述的一种CMOS图像传感器成像畸变的校正方法，其特征在于，算法模型步骤如下：(1)获取数字机芯参数规格以及原始图像，测算原始图像的图像尺寸，将原始图像均匀划分为若干个方格作为样本数据，并对其进行规格化处理；(2)以原始图像构建畸变图像的校正模型，设置畸变图像的二维平面，二维畸变图像中心点P(x0，y0)，图像中任一点的坐标为P(x，y)，P(x，y)相对于P(x0，y0)构成间距半径R；(3)根据原始图像像素和尺寸设置校正半径r，校正半径r以P(x，y)为中心形成内切圆进行方格校正；(4)根据不同镜头的参数规格设定合理的畸变率D区间，根据镜头参数规格得出畸变率D区间分布参数函数为G(a1，a2，a3，a4，a5，a6)，越靠近图像的边缘畸变率D越高，因此当间距半径R越大，畸变率D越高，获得a1，a2，a3，a4，a5，a6各参数对畸变的影响分布；(5)基于动态变量校正半径r建立的芯片校正单元，获取该镜头的畸变率分布参数函数，畸变率...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐春锋，
申请(专利权)人：杭州赛德视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：