一种鱼眼相机畸变矫正的方法技术

本发明专利技术提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，所述方法包括：将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系；将相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化；使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离；根据距离计算出入射光线与光轴的夹角；根据模型多项式计算出图像光心到畸变投影点的距离；根据相似三角形推导出畸变投影点的坐标；将畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。本发明专利技术提供的鱼眼相机畸变矫正的方法，基于现有的OpenCV鱼眼畸变矫正模型进行改进，无需额外的步骤，不用重新标定内参即可实现畸变矫正后视野角大于等于180度图像信息的恢复，从而保证了畸变矫正后图像信息的完成性和有效性。有效性。有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种鱼眼相机畸变矫正的方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种鱼眼相机畸变矫正的方法。

技术介绍

[0002]鱼眼镜头是一种短焦距、大视场(视场角FOV可以达到或超过180度)的摄像镜头，其前面的透镜似鼓起的鱼眼，鱼眼镜头之名由此得来。人眼的水晶体是扁圆形的，因此可以看到更远处的东西，而鱼眼的水晶体是圆球形，因此虽然只能看到比较近的物体，却拥有更大的视角，也就是看得更加广阔。
[0003]鱼眼镜头由于自身的优点被广泛应用于各个领域，但鱼眼镜头拍摄的图像具有非常严重的畸变，使得人的视觉上感受不自然，因此需要将鱼眼镜头所拍摄的畸变图像矫正为人的视觉可接受的图像。
[0004]然而，现有OpenCV(一个基于Apache2.0许可发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库)的鱼眼相机去畸变算法无法恢复鱼眼图像视场角(FOV)大于等于180度的图像信息，会导致畸变矫正后的图像信息严重缺失。
[0005]等距投影模型是鱼眼镜头畸变矫正的常用模型，CN201610817788通过获得鱼眼图像对应的径向亮度梯度图，确定鱼眼图像的有效区域边缘，再基于此有效边缘的圆心和半径及所述鱼眼镜头的视场角进行映射。然而，该方案需要得到准确的径向亮度梯度，并明确鱼眼镜头的视场角，实现条件比较严格。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，可以直接沿用OpenCV的基础标定结果，不用重新标定内参即可实现畸变矫正后视野角大于等于180度图像信息的恢复，从而保证了畸变矫正后图像信息的完成性和有效性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，包括：
[0008]将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系；
[0009]将所述相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化；
[0010]使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离r；
[0011]根据所述距离r计算出入射光线与光轴的夹角θ；
[0012]根据模型多项式计算出所述图像光心到畸变投影点的距离d(θ)；
[0013]根据相似三角形推导出所述畸变投影点的坐标；以及
[0014]将所述畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。
[0015]可选的，鱼眼图像的像素点在所述相机坐标系中的坐标为(x,y,z)，根据a＝x/abs(z)，b＝y/abs(z)，获得所述无畸变投影点在归一化坐标系中的坐标(a,b)。
[0016]可选的，使用归一化的坐标计算所述图像光心到所述无畸变投影点的距离r为：
[0017][0018]可选的，根据所述距离r计算出所述入射光线与所述光轴的夹角θ为：θ＝atan(r)。
[0019]可选的，如果z＜0，则θ＝π
‑
atan(r)。
[0020]可选的，根据模型多项式计算出所述图像光心到所述畸变投影点的距离d(θ)为：
[0021]d(θ)＝θ+k1θ3+k2θ5+k3θ7+k4θ9[0022]其中，k1、k2、k3与k4是标定参数。
[0023]可选的，根据相似三角形推导出所述畸变投影点的坐标，并将所述畸变投影点的坐标从所述归一化坐标系转换到所述像素坐标系。
[0024]可选的，所述畸变投影点在所述像素坐标系中的坐标为(u,v)，
[0025][0026]其中，f
x
、f
y
、c
x
与c
y
是标定参数。
[0027]可选的，将所述畸变投影点的坐标映射到所述矫正图像坐标中的方法包括：将所述畸变投影点的坐标(u,v)的像素信息填入对应的所述矫正图像坐标(j,i)中。
[0028]综上所述，本专利技术提供的鱼眼相机畸变矫正的方法中，首先将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系，接着将所述相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化，之后使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离r，然后根据所述距离r计算出入射光线与光轴的夹角θ，接着根据模型多项式计算出所述图像光心到畸变投影点的距离d(θ)，之后根据相似三角形推导出所述畸变投影点的坐标，接着将所述畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。本专利技术提供的鱼眼相机畸变矫正的方法，基于现有的OpenCV鱼眼畸变矫正模型进行改进，无需额外的步骤，可以直接沿用现有的OpenCV的基础标定结果，不用重新标定内参即可实现畸变矫正后视野角大于等于180度图像信息的恢复，从而保证了畸变矫正后图像信息的完成性和有效性。
[0029]本专利技术提供的鱼眼相机畸变矫正的方法中，采用z的绝对值进行归一化保证了正确的坐标映射区间，如果z＜0，则θ＝π
‑
atan(r)，应用了正确的畸变曲线线段，因此可恢复鱼眼图像的有效区域，比OpenCV原有算法可以恢复的视场角有明显提升，并且计算简便，易于移植。
附图说明
[0030]本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。其中：
[0031]图1是鱼眼镜头成像模型示意图。
[0032]图2a是一鱼眼图像示意图。
[0033]图2b是采用现有的OpenCV的鱼眼矫正算法左转90度矫正的图像示意图。
[0034]图2c是采用现有的OpenCV的鱼眼矫正算法右转90度矫正的图像示意图。
[0035]图3是图像光心O到畸变投影点P的距离d(θ)的曲线图。
[0036]图4是本专利技术一实施提供的鱼眼相机畸变矫正的方法的流程图。
[0037]图5a是一鱼眼图像示意图。
[0038]图5b是采用本专利技术一实施例提供的鱼眼相机畸变矫正的方法左转90度矫正的图像示意图。
[0039]图5c是采用本专利技术一实施例提供的鱼眼相机畸变矫正的方法右转90度矫正的图像示意图。
[0040]图6a是采用现有的OpenCV的鱼眼矫正算法矫正之后的图像左侧示意图。
[0041]图6b是采用本专利技术一实施例提供的鱼眼相机畸变矫正的方法矫正之后的图像左侧示意图。
[0042]图7a是采用现有的OpenCV的鱼眼矫正算法矫正之后的图像右侧示意图。
[0043]图7b是采用本专利技术一实施例提供的鱼眼相机畸变矫正的方法矫正之后的图像右侧示意图。
具体实施方式
[0044]鱼眼相机相较于针孔相机来说有更大的视野角，但同时伴随着剧烈的图像畸变。在产品应用中通常需要对鱼眼图像进行矫正，将其恢复到符合视觉习惯的无畸变图像。
[0045]OpenCV使用的Kannala
‑
Brandt模型可以很好地模拟鱼眼相机的图像畸变。图1是鱼眼相机成像模型示意图，如图1所示，OcXcYcZc为鱼眼相机坐标系，Oxy为鱼眼图像平面坐标系，鱼眼相机坐标系的原点与鱼眼图像平面坐标系的原点之间的距离为鱼眼相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鱼眼相机畸变矫正的方法，其特征在于，包括：将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系；将所述相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化；使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离r；根据所述距离r计算出入射光线与光轴的夹角θ；根据模型多项式计算出所述图像光心到畸变投影点的距离d(θ)；根据相似三角形推导出所述畸变投影点的坐标；以及将所述畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。2.根据权利要求1所述的鱼眼相机畸变矫正的方法，其特征在于，鱼眼图像的像素点在所述相机坐标系中的坐标为(x,y,z)，根据a＝x/abs(z)，b＝y/abs(z)，获得所述无畸变投影点在归一化坐标系中的坐标(a,b)。3.根据权利要求2所述的鱼眼相机畸变矫正的方法，其特征在于，使用归一化的坐标计算所述图像光心到所述无畸变投影点的距离r为：4.根据权利要求3所述的鱼眼相机畸变矫正的方法，其特征在于，根据所述距离r计算出所述入射光线与所述光轴的夹角θ为：θ＝atan(r)。5.根据权利要求4所述的鱼眼相机畸变矫正的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯佳宜，何恒，彭莎，苏文凯，
申请(专利权)人：豪威科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：