CN104200468B - 一种球面透视投影模型校正参数获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球面透视投影模型校正参数获取方法，包括：设置初始值i＝0、R_i＝0.80，设置j＝0、T_j＝0.80；根据球面透视投影模型对鱼眼畸变图像进行校正，得到校正输出图像；对得到的校正输出图像进行灰度图转换后，依次进行腐蚀、膨胀、开闭运算处理，得到基于闭运算的重建图像；对重建图像进行霍夫线段检测得到物体边缘特征直线；获取θ＝90°±5°与θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)满足PER(i,j)≥95％的PER(i,j)及其对应的横向畸变系数R_i与纵向畸变系数T_j；从PER(i,j)中选取最大值PER_max(s,t)对应的横向畸变系数R_s与纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数。本发明具有成本低、计算复杂度小等特定，可广泛应用于图像处理领域。

Description

一种球面透视投影模型校正参数获取方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别是涉及一种球面透视投影模型校正参数获取方法。

背景技术

众所周知，相比于普通镜头，鱼眼镜头具有更广的视场角，故其可获取更多的图像信息；但实际应用中，鱼眼镜头所记录的图像均为全景畸变的鱼眼畸变图像。如果要在企业监控系统中推广应用鱼眼监控系统，就必须先解决鱼眼镜头全景畸变的校正问题。

鱼眼畸变图像的校正主要分三步：第一步为鱼眼畸变图像有效区域的提取，第二步为鱼眼畸变图像的畸变校正模型的应用，第三步为插值处理。其中，第二步的核心为获取畸变校正模型的模型参数；因为畸变校正模型的模型参数的准确性会直接影响鱼眼畸变图像的校正效果。目前，畸变校正模型主要有基于经度坐标的校正模型、等距投影校正模型和球面透视投影模型：基于经度坐标的校正模型和等距投影校正模型只能实现一般大广角的畸变图像的校正，对于超大广角的畸变图像则校正效果较差，比如，达到甚至超过180度的鱼眼畸变图像。对于当前应用最广泛的畸变校正效果较好的球面透视投影模型，其模型参数的获取需要用到棋盘模板、激光设备与复杂的精密仪器等，且模型参数获取的计算复杂度也较高。

由此可见，现有技术中，球面透视投影模型校正参数获取成本高，且校正参数获取的计算复杂度也较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种成本低、计算复杂度也比较低的球面透视投影模型校正参数获取方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种球面透视投影模型校正参数获取方法，包括如下步骤：

步骤1、设置i＝0、R_i＝0.80；其中，i为非负整数，且0≤i≤40；横向畸变系数R_i为实数，且0.80≤R_i≤1.20；i与R_i之间的关系为一一对应关系。

步骤2、设置j＝0、T_j＝0.80；其中，j为非负整数，且0≤j≤40；纵向畸变系数T_j为实数，且0.80≤T_j≤1.20；j与T_j之间的关系为一一对应关系。

步骤3、根据球面透视投影模型对鱼眼畸变图像进行校正，得到校正输出图像；其中，(u,v)^T为校正输出图像所在坐标系的坐标点；(x,y)为鱼眼畸变图像所在坐标系的坐标点；z为景深系数，r为球面透视投影模型的半径。

步骤4、对步骤3得到的校正输出图像进行灰度图转换后，依次进行腐蚀、膨胀、开闭运算处理，得到基于闭运算的重建图像。

步骤5、采用随机霍夫变换对重建图像进行霍夫线段检测，得到重建图像中的物体边缘特征直线。

步骤6、在重建图像的所有物体边缘特征直线中，获取θ＝90°±5°与θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)，并判断PER(i,j)≥95％是否成立：如果成立，则存储PER(i,j)及其对应的横向畸变系数R_i与纵向畸变系数T_j；其中，θ为物体边缘特征直线与水平线的夹角。

步骤7、判断j>40是否成立：如果不成立，则令j＝j+1、T_j＝T_j+0.01，返回步骤3；如果成立，则执行步骤8。

步骤8、判断i>40是否成立：如果不成立，则令i＝i+1、R_i＝R_i+0.01，返回步骤2；如果成立，则执行步骤9。

步骤9、从已存储的PER(i,j)中选取最大值PER_max(s,t)对应的横向畸变系数R_s与纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数；其中，s∈i、t∈j。

综上所述，本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法首先获取θ＝90°±5°、θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)满足PER(i,j)≥95％条件的对应的PER(i,j)、横向畸变系数R_i及纵向畸变系数T_j；其次，从满足上述条件的PER(i,j)中选取其最大值PER_max(s,t)，并将PER_max(s,t)对应的横向畸变系数R_s、纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数。由此可见，本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法并不需要棋盘模板、激光设备与复杂的精密仪器等；本发明通过共40×40＝1600次的球面透视投影模型迭代，对输入的鱼眼畸变图像进行校正，从而找出符合条件的球面透视投影模型校正参数；故本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法的成本较低，且计算复杂度也较小。

附图说明

图1是本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1是本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法的流程图。如图1所示，本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法，包括如下步骤：

步骤1、设置i＝0、R_i＝0.80；其中，i为非负整数，且0≤i≤40；横向畸变系数R_i为实数，且0.80≤R_i≤1.20；i与R_i之间的关系为一一对应关系。

步骤2、设置j＝0、T_j＝0.80；其中，j为非负整数，且0≤j≤40；纵向畸变系数T_j为实数，且0.80≤T_j≤1.20；j与T_j之间的关系为一一对应关系。

步骤3、根据球面透视投影模型对鱼眼畸变图像进行校正，得到校正输出图像；其中，(u,v)^T为校正输出图像所在坐标系的坐标点；(x,y)为鱼眼畸变图像所在坐标系的坐标点；z为景深系数，r为球面透视投影模型的半径。

步骤4、对步骤3得到的校正输出图像进行灰度图转换后，依次进行腐蚀、膨胀、开闭运算处理，得到基于闭运算的重建图像。

本发明中，腐蚀处理、膨胀处理、开闭运算处理均为现有技术，此处不再赘述。

步骤5、采用随机霍夫变换对重建图像进行霍夫线段检测，得到重建图像中的物体边缘特征直线。

步骤6、在重建图像的所有物体边缘特征直线中，获取θ＝90°±5°与θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)，并判断PER(i,j)≥95％是否成立：如果成立，则存储PER(i,j)及其对应的横向畸变系数R_i与纵向畸变系数T_j；其中，θ为物体边缘特征直线与水平线的夹角。

步骤7、判断j>40是否成立：如果不成立，则令j＝j+1、T_j＝T_j+0.01，返回步骤3；如果成立，则执行步骤8。

步骤8、判断i>40是否成立：如果不成立，则令i＝i+1、R_i＝R_i+0.01，返回步骤2；如果成立，则执行步骤9。

步骤9、从已存储的PER(i,j)中选取最大值PER_max(s,t)对应的横向畸变系数R_s与纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数；其中，s∈i、t∈j。

总之，本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法首先获取θ＝90°±5°、θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)满足PER(i,j)≥95％条件的对应的PER(i,j)、横向畸变系数R_i及纵向畸变系数T_j；其次，从满足上述条件的PER(i,j)中选取其最大值PER_max(s,t)，并将PERmax(s,t)对应的横向畸变系数R_s、纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数。由此可见，本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法并不需要棋盘模板、激光设备与复杂的精密仪器等；本发明通过共40×40＝1600次的球面透视投影模型迭代，对输入的鱼眼畸变图像进行校正，从而找出符合条件的球面透视投影模型校正参数；故本发明所述球面透视投影模型校正参数获取方法的成本较低，且计算复杂度也较小。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种球面透视投影模型校正参数获取方法，其特征在于，所述校正参数获取方法包括如下步骤：

步骤1、设置i＝0、R_i＝0.80；其中，i为非负整数，且0≤i≤40；横向畸变系数R_i为实数，且0.80≤R_i≤1.20；i与R_i之间的关系为一一对应关系；

步骤2、设置j＝0、T_j＝0.80；其中，j为非负整数，且0≤j≤40；纵向畸变系数T_j为实数，且0.80≤T_j≤1.20；j与T_j之间的关系为一一对应关系；

步骤3、根据球面透视投影模型对鱼眼畸变图像进行校正，得到校正输出图像；其中，(u,v)^T为校正输出图像所在坐标系的坐标点；(x,y)为鱼眼畸变图像所在坐标系的坐标点；z为景深系数，r为球面透视投影模型的半径；

步骤4、对步骤3得到的校正输出图像进行灰度图转换后，依次进行腐蚀、膨胀、开闭运算处理，得到基于闭运算的重建图像；

步骤5、采用随机霍夫变换对重建图像进行霍夫线段检测，得到重建图像中的物体边缘特征直线；

步骤6、在重建图像的所有物体边缘特征直线中，获取θ＝90°±5°与θ＝0°±5°的物体边缘特征直线所占比例PER(i,j)，并判断PER(i,j)≥95％是否成立：如果成立，则存储PER(i,j)及其对应的横向畸变系数R_i与纵向畸变系数T_j；其中，θ为物体边缘特征直线与水平线的夹角；

步骤7、判断j>40是否成立：如果不成立，则令j＝j+1、T_j＝T_j+0.01，返回步骤3；如果成立，则执行步骤8；

步骤8、判断i>40是否成立：如果不成立，则令i＝i+1、R_i＝R_i+0.01，返回步骤2；如果成立，则执行步骤9；

步骤9、从已存储的PER(i,j)中选取最大值PER_max(s,t)对应的横向畸变系数R_s与纵向畸变系数T_t作为球面透视投影模型校正参数；其中，s∈i、t∈j。