一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，本发明专利技术执行效率高：分区域计算并采用SIMD及多线程技术进行加速，相同数量标定图片效率提升3倍以上；标定精度可视：标定后生成精度热力图，清晰显示标定精度分布；精度高，均匀性好：不需要任何畸变模型，分区域标定能够更好的匹配镜头不同区域的畸变模型，畸变精度高，均匀性好，精度可达1/4像素；兼容性强：该畸变校正方案能够兼容各种畸变模型，高可靠低进行图像校正；本发明专利技术无需任何模型，畸变标定过程可直接采集棋盘格进行畸变表的计算，校正时直接读取畸变表对图像进行区域化校正，且校正精度高时间快鲁棒性强。且校正精度高时间快鲁棒性强。且校正精度高时间快鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法


[0001]本专利技术涉及视觉检测
，具体为一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法。

技术介绍

[0002]在工业视觉中，为了获取更好的成像效果，相机前方一般会加透镜，由于加入的透镜的形状会对光线的传播产生影响以及透镜和相机的成像平面无法保证严格平行，因此会产生畸变，如径向畸变和切向畸变等。
[0003]为了消除畸变对后续检测的误差影响，目前业界一般采用多项式模型来计算畸变系数，从而进行校正。但由于透镜的加工误差或者模型的准确度，校正的精度往往不可控，对于影像测量仪设备大量使用相机来说，算法不通用不能保证每次精度都能满足客户和生产需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，包括以下步骤：
[0006]S1、采集若干不同角度位置棋盘格图像；
[0007]S2、对棋盘格图像进行畸变标定计算处理；
[0008]S3、根据畸变标定数据进行校正处理。
[0009]进一步的，在步骤S2中，畸变标定计算处理过程包括以下步骤：
[0010]S21、计算棋盘格角度angle；
[0011]S22、求棋盘格角点的初始位置，根据初始位置计算角点的亚像素位置(x，y)；
[0012]S23、计算棋盘格单元边长w0；
[0013]S24、计算角点实际位置和理论位置的偏差Δ
x
、Δ
y
；
[0014]S25、计算区域顶点的总偏差权重系数，并保存至文件。
[0015]进一步的，在步骤S21中，以图像宽度为宽，棋盘格子的像素边长为高构造水平方向的矩形ROI，检测图像范围内所有水平方向直线；各直线与图像坐标系X轴夹角的平均值作为棋盘格角度angle；
[0016]其中N为检测到的直线数量。
[0017]进一步的，在步骤S22中，在棋盘格角点附近，根据棋盘格角度angle构造ROI检测相交直线L1和L2，L1和L2的交点即为角点的亚像素位置(x，y)。
[0018]进一步的，在步骤S23中，连接相邻4个角点形成四边形并计算面积，求所有四边形的平均面积，对平均面积开方得到棋盘格单元边长wO；
[0019]已知构成四边形i的角点PO，P1，P2，P3，则四边形i的面积：
[0020][0021]其中M为四边形数量。
[0022]进一步的，在步骤S24中，以图像中心的角点为中心，结合棋盘格角度angle及棋盘格单元边长wO生成棋盘格理论角点位置，计算角点实际位置和理论位置的偏差Δ
x
，Δ
y
；
[0023]已知棋盘格角度angle，棋盘格边长w0，距离图像中心最近的角点P0，以P0为起点，沿角度为angle的直线，步长为w0进行理论点标记；再以标记的理论点为起点，沿角度为(90
°
+angle)的直线，步长为w0进行理论点标记；最终得到棋盘格理论角点位置；
[0024]理论角点位置为(x0，y0)，实际角点位置为角点的亚像素位置(x，y)；
[0025]Δ
x
＝x
‑
x0；
[0026]Δ
y
＝y
‑
y0。
[0027]进一步的，在步骤S25中，划分图像区域(col*row)，将角点的偏差映射至区域的顶点上，计算区域顶点的总偏差权重系数，并保存至文件；过程如下所示：(Δ
xi
，Δ
yi
)为区域内第i个角点的偏差，dx，dy为区域顶点的偏差，利用插值计算偏差如下：计算得到所有的区域角点的偏差，然后存入文件，图像区域的四个顶点坐标为(dx1，dy1)、(dx2，dy2)、(dx3，dy3)、(dx4，dy4)；
[0028]区域内第i个角点的偏差(Δ
xi
，Δ
yi
)与(dx1，dy1)和(dx2，dy2)的高度差为Height1；区域内第i个角点的偏差(Δ
xi
，Δ
yi
)与(dx3，dy3)和(dx4，dy4)的高度差为Height2；
[0029]区域内第i个角点的偏差(Δ
xi
，Δ
yi
)与(dx1，dy1)和(dx3，dy3)的高度差为Width1；区域内第i个角点的偏差(Δ
xi
，Δ
yi
)与(dx2，dy2)和(dx4，dy4)的高度差为Width2；
[0030][0031][0032][0033][0034]进一步的，在步骤S3中，根据标定时区域分割和区域顶点位置偏差，按双线性变换将原始图像中对应区域(P1
″
，P2
″
，P3
″
、P4
″
)变换至区域(P1，P2，P3、P4)，修正畸变偏差。
[0035]进一步的，读取标定过程计算的每个区域的顶点偏差：dx1，dx2，dx3，dx4，dy1，dy2，dy3，dy4；
[0036]已知区域顶点的坐标为：P1(X1，Y1)，P2(X2，Y2)，P3(X3，Y3)，P4(X4，Y4)；
[0037]则，映射到该区域的原始图像区域的顶点坐标为：
[0038]P1
″
(X1+dx1，Y1+dy1)，P2
″
(X2+dx2，Y2+dy2)，P3
″
(X3+dx3，Y3+dy3)，P4
″
(X4+dx4，Y4+dy4)。
[0039]进一步的，P1
‑
P1
″
，P2
‑
P2
″
，P3
‑
P3
″
，P4
‑
P4
″
的映射关系：
[0040]X1＝c00
×
(X1+dx1)
×
(Y1+dy1)+c01
×
(X1+dx1)+c02
×
(Y1+dy1)+c03；
[0041]Y1＝c10
×
(X1+dx1)
×
(Y1+dy1)+c11
×
(X1+dx1)+c12
×
(Y1+dy1)+c13；
[0042]X2＝c00
×
(X2+dx2)
×
(Y2+dy2)+c01
×
(X2+dx2)+c02
×
(Y2+dy2)+c03；
[0043]Y2＝c10
×
(X2+dx2)
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：包括以下步骤：S1、采集若干不同角度位置棋盘格图像；S2、对棋盘格图像进行畸变标定计算处理；S3、根据畸变标定数据进行校正处理。2.根据权利要求1所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S2中，畸变标定计算处理过程包括以下步骤：S21、计算棋盘格角度angle；S22、求棋盘格角点的初始位置，根据初始位置计算角点的亚像素位置(x，y)；S23、计算棋盘格单元边长w0；S24、计算角点实际位置和理论位置的偏差
△
x
、
△
y
；S25、计算区域顶点的总偏差权重系数，并保存至文件。3.根据权利要求2所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S21中，以图像宽度为宽，棋盘格子的像素边长为高构造水平方向的矩形ROI，检测图像范围内所有水平方向直线；各直线与图像坐标系X轴夹角的平均值作为棋盘格角度angle；其中N为检测到的直线数量。4.根据权利要求3所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S22中，在棋盘格角点附近，根据棋盘格角度angle构造ROI检测相交直线L1和L2，L1和L2的交点即为角点的亚像素位置(x，y)。5.根据权利要求4所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S23中，连接相邻4个角点形成四边形并计算面积，求所有四边形的平均面积，对平均面积开方得到棋盘格单元边长wO；已知构成四边形i的角点PO，P1，P2，P3，则四边形i的面积：已知构成四边形i的角点PO，P1，P2，P3，则四边形i的面积：其中M为四边形数量。6.根据权利要求5所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S24中，以图像中心的角点为中心，结合棋盘格角度angle及棋盘格单元边长wO生成棋盘格理论角点位置，计算角点实际位置和理论位置的偏差
△
x
，
△
y
；已知棋盘格角度angle，棋盘格边长w0，距离图像中心最近的角点P0，以P0为起点，沿角度为angle的直线，步长为w0进行理论点标记；再以标记的理论点为起点，沿角度为(90
°
+angle)的直线，步长为w0进行理论点标记；最终得到棋盘格理论角点位置；理论角点位置为(x0，y0)，实际角点位置为角点的亚像素位置(x，y)；
△
x
＝x
‑
x0；
△
y
＝y
‑
y0。7.根据权利要求6所述的一种基于区域变换的图像畸变标定及校正算法，其特征在于：在步骤S25中，划分图像区域(col*row)，将角点的偏差映射至区域的顶点上，计算区域顶点
的总偏差权重系数，并保存至文件；过程如下所示：(
△
xi
，
△
yi
)为区域内第i个角点的偏差，dx，dy为区域顶点的偏差，利用插值计算偏差如下：计算得到所有的区域角点的偏差，然后存入文件，图像区域的四个顶点坐标为(dx1，dy1)、(dx2，dy2)、(dx3，dy3)、(dx4，dy4)；区域内第i个角点的偏差(
△
xi
，
△
yi
)与(dx1，dy1)和(dx2，dy2)的高度差为Height1；区域内第i个角点的偏差(
△
xi
，
△
yi
)与(dx3，dy3)和(dx4，dy4)的高度差为Height2；区域内第i个角点的偏差(
△
xi
，
△
yi
)与(dx1，dy1)和(dx3，dy3)的高度差为Width1；区域内第i个角点的偏差(
△
xi
，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保顺，杜泽峰，王建生，阮云亮，万群，
申请(专利权)人：珠海博明视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：