CN105447871A - 定焦成像系统的畸变校正算法 - Google Patents

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黄智宏
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明属于光学技术领域，具体说，涉及一种定焦成像系统的畸变校正算法，包括：将黑白棋盘格作为输入物，通过待校正的成像系统成像，获取发生畸变的棋盘格源图；利用经典角点算法计算出所述棋盘格源图上所有角点的坐标；根据每行角点的坐标数据顺序确定待校正的源图单元；其中，所述源图单元为由行列相邻的四个角点构成的任意凸四边形；将任意所述源图单元内的点逐一投影到目标单元中进行校正，使变形的凸四边形源图单元里的像素投影为矩形目标单元里的像素，获得无畸变的目标图像。本发明将输入的带有任意畸变的源图像，输出为无畸变的目标图像，该方法从算法上进行改进，解决了通过从镜头设计及加工的角度进行畸变校正带来的高昂成本问题。

Description

定焦成像系统的畸变校正算法
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体说，涉及一种定焦成像系统的畸变校正算法。
背景技术
定焦(定物距)成像系统应用十分广泛，尤其在很多仪器设备中大量使用。为在有限的设备、空间中布局光路，经常会尽量选择短焦距的物镜系统，形成了短焦大视场系统，这类系统比较容易产生畸变，即枕形和桶形畸变，此外如果光轴与物面的垂直度调校不佳还会引入梯形失真，如果从镜头设计及加工的角度解决此问题，会带来高昂成本，且不能完善解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定焦成像系统的畸变校正算法，以解决上述问题。
本发明的实施例提供了一种定焦成像系统的畸变校正算法，包括：
将黑白棋盘格作为输入物，通过待校正的成像系统成像，获取发生畸变的棋盘格源图
利用经典角点算法计算出该棋盘格源图上所有角点的坐标；
根据每行角点的坐标数据顺序确定待校正的源图单元；其中，该源图单元为由行列相邻的四个角点构成的任意凸四边形；
将任意该源图单元内的点逐一投影到目标单元中进行校正，使变形的凸四边形源图单元里的像素投影为矩形目标单元里的像素，获得无畸变的目标图像。
进一步，该目标单元由该目标图像划分而得，并与该源图单元相对应，该目标单元数量的多少与畸变校正的完善程度呈正相关。
与现有技术相比本发明的有益效果是：在使用数字图像的系统里引入后置的专用图像校正算法，将输入的带有任意畸变的源图像，输出为无畸变的目标图像，该方法从算法上进行改进，解决了通过从镜头设计及加工的角度进行畸变校正带来的高昂成本问题。
附图说明
图1是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法的流程图；
图2是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法棋盘格成像前、成像后及校正后的示意图；
图3是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法棋盘格源图的校正前后示意图；
图4是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法源图单元与目标单元的投影示意图，其中，a为源图单元，b为目标单元。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1及图2所示，图1是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法的流程图；图2是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法棋盘格成像前、成像后及校正后的示意图。
本实施例提供了一种定焦成像系统的畸变校正算法利用经典角点算法，包括：
步骤S1，将黑白棋盘格作为输入物，通过待校正的成像系统成像，获取发生畸变的棋盘格源图；
步骤S2，利用经典角点算法计算出该棋盘格源图上所有角点的坐标；
步骤S3，根据每行角点的坐标数据顺序确定待校正的源图单元；其中，该源图单元为由行列相邻的四个角点构成的任意凸四边形；
步骤S4，将任意该源图单元内的点逐一投影到目标单元中进行校正，使变形的凸四边形源图单元里的像素投影为矩形目标单元里的像素，获得无畸变的目标图像。
本实施例通过将输入的带有任意畸变的源图像，输出为无畸变的目标图像，该方法从算法上进行改进，解决了通过从镜头设计及加工的角度进行畸变校正带来的高昂成本问题。
在本实施例中，该目标单元由该目标图像划分而得，并与该源图单元相对应，该目标单元数量的多少与畸变校正的完善程度呈正相关。目标图像划分成M行N列的单元，单元越小，畸变校正约完善。每单元是矩形的，由r行c列像素组成，即目标图单元，其与源图单元是对应的，即把变形的源图单元里的像素一一投影为目标单元里的像素。
下面通过具体实例对本发明进行进一步详细说明。
参图3及图4所示，图3是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法棋盘格源图的校正前后示意图；图4是本发明一种定焦成像系统的畸变校正算法源图单元与目标单元的投影示意图，其中，图4a为源图单元，图4b为目标单元。
首先，获得校正对应关系(即哪个源图单元对应哪个目标单元)。
使用黑白棋盘格(行列格数及格大小根据具体系统及校正要求确定)作为输入物，用待校正的成像系统成像，获得一幅数字图像，使用经典角点算法找出棋盘图像上的所有角点(黑白格对顶角的顶点)坐标，这些点因为成像畸变已经不在行列所属的直线上，但其行列的上下左右关系依然存在，所以依据各个角点坐标可以得到第一行是哪些点，第二行是哪些点......。这样行列相邻的四个点P1、P2、P3、P4就构成了一个源图单元，因为畸变的存在，这个四边形是个任意凸四边形。它在目标图上就对应一个由同样行列序号的四点构成的目标单元Q1、Q2、Q3、Q4。
然后，进行投影校正(即把变形的源图单元里的像素一一投影为目标单元里的像素)。
单元格的划分要足够小(同样棋盘格幅面下，棋盘格的格子数要足够多)，这样才能认为源图单元格内的像素点是线性排布的，即同行的像素点在同一直线上，同列的像素点也在同一直线上。算法要完成的就是把任意凸四边形(源图单元)内的点投影到矩形(目标图单元)中去，逐点校正写入目标单元像点。
如图4所示，将图4a的任意四边形<P1P2P3P4>投影成为图4b的四边形<Q1Q2Q3Q4>。PC1与PC2是图4a四边形两组对边的交点，QC1与QC2是图4b四边形两组对边的交点。图4a中的点P在b图中的对应投影点是Q；P是直线<P,PC1>与<P,PC2>的交点；同时，P12和P34是直线<P,PC1>与四边形的一组对边的交点，P23和P41是直线<P,PC2>与另一组对边的交点，所以P也即是直线<P12、P34>与<P23、P41>的交点。所以要求图4b中的Q点，只需求出与图4a的P12、P23、P34、P41四点对应的Q12、Q23、Q34、Q41四点，因为Q即是直线<Q12、Q34>与<Q23、Q41>的交点。方法是用线段等比例点法，例如求Q12点：<Q1Q12>/<Q1Q2>＝<P1P12>/<P1P2>。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (2)

1.一种定焦成像系统的畸变校正算法，其特征在于，包括：
将黑白棋盘格作为输入物，通过待校正的成像系统成像，获取发生畸变的棋盘格源图；
利用经典角点算法计算出所述棋盘格源图上所有角点的坐标；
根据每行角点的坐标数据顺序确定待校正的源图单元；其中，所述源图单元为由行列相邻的四个角点构成的任意凸四边形；
将任意所述源图单元内的点逐一投影到目标单元中进行校正，使变形的凸四边形源图单元里的像素投影为矩形目标单元里的像素，获得无畸变的目标图像。
2.根据权利要求1所述的定焦成像系统的畸变校正算法，其特征在于，所述目标单元由所述目标图像划分而得，并与所述源图单元相对应，所述目标单元数量的多少与畸变校正的完善程度呈正相关。
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