CN105894467A - 一种图像校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拍照校正方法及系统，具体的，获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度，根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量，根据所述变换常量对第一图像进行校正。其中，校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系，第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。这样，能够根据相机光轴与目标所在平面的倾斜角度对照片进行校正，不需要拍照取景框把目标全部覆盖后，再根据照片中的四个顶点进行校正，能够在目标体积比较大时，近距离给目标拍照并对图像进行校正。

Description

一种图像校正方法及系统

技术领域

本发明涉及控制领域，更具体地说，涉及一种图像校正方法及系统。

背景技术

使用手机或者相机拍照记录生活已经成为被大众普遍接受的一种生活方式，人们在拍摄书本或者卡片时，书本或卡片经常被放置在水平桌面或者粘贴在垂直墙面上，在进行拍照后，还需要对拍摄的照片进行校正。

目前的校正方法是拍照完后提取预览图像中的四个顶点，根据仿射原理进行校正，但是当书本或者卡片体积较大时，想要把书本或者卡片全部拍摄进去，手机或者相机与书本或者卡片的距离会相对很远，想要近距离保证书本或者卡片上字迹清晰时，手机或者相机便不能把书本或者卡片的四个顶点全部拍照。因此，亟需一种能够在被拍摄物体体积较大时，能够近距离拍照后将图像校正的方法和系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种图像校正方法及系统，以解决当被拍摄物体体积较大时，不能够近距离拍照后对图像进行校正的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种图像校正方法，该方法包括：

获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量，所述校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系；

根据所述变换常量对第一图像进行校正，其中，所述第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。

优选地，所述根据所述变换常量对第一图像进行校正，具体包括：

根据所述变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像，所述第二图像显示所述目标的真实形状；

根据所述第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

根据偏转角度对所述第二图像进行偏转校正。

优选地，所述逆透视变换为：

对所述第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

优选地，所述校正查找表的产生过程包括：

根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，其中，所述第三图像是相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对所述矩形拍照所得，所述矩形被全面覆盖在相机取景框中；

将多组相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。

优选地，根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，具体包括：

将所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到所述变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\left[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

优选地，所述第一图像部分或者全部显示所述目标。

一种图像校正系统，所述系统包括：

获取单元，用于获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

查找单元，用于根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量；所述校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系；

校正单元，用于根据所述变换常量对第一图像进行校正，其中，所述第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。

优选地，所述校正单元包括：

逆透视变换单元，用于根据所述变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像，所述第二图像显示所述目标的真实形状；

偏转角度计算单元，用于根据所述第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

偏转校正单元，用于根据偏转角度对所述第二图像进行偏转校正。

优选地，所述逆透视变换单元包括：

逆透视变换子单元，用于对所述第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

优选地，所述系统还包括：

计算单元，用于根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，其中，所述第三图像是相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对所述矩形拍照所得，所述矩形被全面覆盖在相机取景框中；

校正查找表形成单元，用于将多组相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。

优选地，所述计算单元包括：

计算子单元，用于将所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到所述变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\left[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

由以上可以看出，本发明提供了一种拍照校正方法及系统，校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系，第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。具体的，获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度，根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量，根据所述变换常量对第一图像进行校正。这样，能够根据相机光轴与目标所在平面的倾斜角度对照片进行校正，不需要拍照取景框把目标全部覆盖后，再根据照片中的四个顶点进行校正，能够在目标体积比较大时，近距离给目标拍照并对图像进行校正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的图像校正方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的图像校正方法流程图；

图3为本发明实施例三提供的图像校正系统；

图4为本发明实施例四提供的图像校正系统；

图5为本发明实施例五提供的图像校正系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种图像校正方法，参照图1，包括以下几个步骤：

S11、获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

其中，相机光轴与目标所在平面的倾斜角度是由陀螺仪传感器测量，陀螺仪传感器安装在手机或者相机的内部。

S12、根据校正查找表查找倾斜角度对应的变换常量；

其中校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系，校正查找表可以通过计算机绘制得到。

S13、根据变换常量对第一图像进行校正。

其中，第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。在对目标进行拍照的时候，该目标可以被放置在水平桌面上，也可以张贴在竖直墙上，也可以以不同的角度放置在水平桌面或者竖直墙上。

通过本实施例提供的图像校正方法，能够根据相机光轴与目标所在平面的倾斜角度对照片进行校正，不需要拍照取景框把目标全部覆盖后，再根据照片中的四个顶点进行校正，能够在目标体积比较大时，近距离给目标拍照并对图像进行校正。

本发明提供了另外一种图像校正方法流程图，具体参见图2。

S21、获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

S22、根据校正查找表查找倾斜角度对应的变换常量；

S23、根据变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像；

其中，第二图像显示目标的真实形状，例如，目标的形状为长方形，当对第一图像进行逆透视变换后，得到的图像形状为长方形，若目标的形状为正方形，当对第一图像进行逆透视变换后，得到的图像形状为正方形。

S24、根据第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

其中，偏转角度指将第二图像从倾斜状态旋转到不倾斜状态的角度，该角度在0-90度范围内。

S25、根据偏转角度对第二图像进行偏转校正。

其中，将第二图像进行偏转校正后，得到的图像即为在手机或者相机中显示的图像。

本实施例中，将第一图像进行逆透视变换后，得到的第二图像能够显示目标的真实形状，但第二图像可能为倾斜状态，此时通过偏转校正就能校正第二图像，得到符合要求的图像。

可选的，逆透视变换具体为对第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

通过对第一图像进行插值处理，能够通过像素的重新排列得到符合要求的图像。例如，目标形状为长方形，用手机进行拍照得到的图像为梯形，此时可以通过插值处理，将梯形变成长方形。

可选的，校正查找表的产生过程包括：根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量；将多组相机光轴与标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。其中，第三图像是相机光轴与标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对矩形拍照所得，矩形被全面覆盖在相机取景框中。

可选的，根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，具体包括：将标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\left[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

具体的，制作一个标定板，在标定板上绘制一个矩形，对标定板上的矩形进行拍照，此时相机或者手机的取景框应该全面覆盖矩形，即将矩形完整的显现在手机或者相机中，以一定的倾斜角度对矩形进行拍照。

获得标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及拍照中相机成像中标定板上的矩形的四个顶点对应的坐标，标定板上的矩形的四个顶点的坐标以[x,y]表示，相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标以[x',y']表示，将这四组坐标值带入公式

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\left[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

其中，a,b,c,d,e,f,u,v为所求的变换常量。

其中，相机光轴与矩形所在平面的夹角从0度到90度递增，例如，以倾斜角为1度进行拍照，以倾斜角为2度进行拍照，此后，依次以倾斜角为3度、4度、5度……进行拍照，此后分别计算出对应的变换常量，可选的，倾斜角度可分别为1度、3度、5度……进行变化或者其其他要求进行变化，角度变化要求可以自己设定。

将多组倾斜角度与其对应的变换常量导入电脑，电脑绘制出校正查找表。

通过对标定板上的矩形进行有不同的倾斜角度进行拍照，根据标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及拍照中相机成像中矩形的四个顶点对应的坐标得出变换常量，将多组倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表，能够在对目标进行拍照后，通过倾斜角度在校正查找表中查找对应的变换常量进行校正。

可选的，第一图像部分或者全部显示所述目标。

具体的，拍照取景框可以全部覆盖或者部分覆盖目标，当拍照取景框可以全部覆盖目标时，可以通过本方案提供的方法进行后续图像校正，也可以提取图像中四边形的四个顶点，根据仿射原理进行校正。其中，提取四边形的四个顶点可以通过自动提取得到，也可以通过人工手动提取获得。

本发明提供了一种图像校正系统，具体参照图3。图像校正系统包括：获取单元101、查找单元102、校正单元103。

具体的，获取单元101，用于获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

查找单元102，用于根据校正查找表查找倾斜角度对应的变换常量；

其中，校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系。

校正单元103，用于根据变换常量对第一图像进行校正。

其中，第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。

获取单元101获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度，查找单元102根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量，校正单元103根据所述变换常量对第一图像进行校正。这样，能够根据相机光轴与目标所在平面的倾斜角度对照片进行校正，不需要拍照取景框把目标全部覆盖后，再根据照片中的四个顶点进行校正，能够在目标体积比较大时，近距离给目标拍照并对图像进行校正。

需要说明的是，本实施例公开的图像校正系统中各个单元的具体工作过程，请参见图1对应的实施例的内容，此处不再赘述。

本发明提供了另外一种图像校正系统，具体参照图4。图像校正系统包括：获取单元101、查找单元102、校正单元103。上述单元的功能已经在上述实施例中描述，在此不赘述。

具体的，校正单元103包括逆透视变换单元1031、偏转角度计算单元1032、偏转校正单元1033。

其中，逆透视变换单元1031，用于根据变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像，第二图像显示目标的真实形状。

偏转角度计算单元1032，用于根据第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

偏转校正单元1033，用于根据偏转角度对第二图像进行偏转校正。

本实施例中，逆透视变换单元1031将第一图像进行逆透视变换后，得到的第二图像能够显示目标的真实形状，但第二图像可能为倾斜状态，此时通过偏转角度计算单元1032和偏转校正单元1033进行偏转校正就能校正第二图像，得到符合要求的图像。

需要说明的是，本实施例公开的图像校正系统中各个单元的具体工作过程，请参见图2对应的实施例的内容，此处不再赘述。

可选的，逆透视变换单元1031包括逆透视变换子单元10311，用于对第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

通过逆透视变换子单元10311对第一图像进行插值处理，能够通过像素的重新排列得到符合要求的图像。例如，目标形状为长方形，用手机进行拍照得到的图像为梯形，此时可以通过插值处理，将梯形变成长方形。

可选的，图像校正系统还包括:计算单元104和校正查找表形成单元105，具体参照图5。

具体的，计算单元104，用于根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，其中，第三图像是相机光轴与标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对矩形拍照所得，所述矩形被全面覆盖在相机取景框中。

校正查找表形成单元105，用于将多组相机光轴与标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。

可选的，计算单元104包括计算子单元1041，用于将标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到所述变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\left[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

通过对标定板上的矩形进行有不同的倾斜角度进行拍照，计算单元104根据标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及拍照中相机成像中矩形的四个顶点对应的坐标得出变换常量，校正查找表形成单元105将多组倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表，能够在对目标进行拍照后，通过倾斜角度在校正查找表中查找对应的变换常量进行校正。

需要说明的是，本实施例公开的图像校正系统中各个单元的具体工作过程，请参见图2对应的实施例的内容，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种图像校正方法，其特征在于，该方法包括：

获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量，所述校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系；

根据所述变换常量对第一图像进行校正，其中，所述第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。

2.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述变换常量对第一图像进行校正，具体包括：

根据所述变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像，所述第二图像显示所述目标的真实形状；

根据所述第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

根据偏转角度对所述第二图像进行偏转校正。

3.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述逆透视变换为：

对所述第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

4.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述校正查找表的产生过程包括：

根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，其中，所述第三图像是相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对所述矩形拍照所得，所述矩形被全面覆盖在相机取景框中；

将多组相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。

5.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，具体包括：

将所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到所述变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$

6.根据权利要求1所述的拍照校正方法，其特征在于，所述第一图像部分或者全部显示所述目标。

7.一种图像校正系统，其特征在于，所述系统包括：

获取单元，用于获取相机光轴与目标所在平面的倾斜角度；

查找单元，用于根据校正查找表查找所述倾斜角度对应的变换常量；所述校正查找表中包含有相机光轴与目标所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系；

校正单元，用于根据所述变换常量对第一图像进行校正，其中，所述第一图像为对目标进行拍照所获得的图像。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述校正单元包括：

逆透视变换单元，用于根据所述变换常量对第一图像进行逆透视变换，得到第二图像，所述第二图像显示所述目标的真实形状；

偏转角度计算单元，用于根据所述第二图像中心与一个顶点的连线与所述顶点对应的一个边的角度计算偏转角度；

偏转校正单元，用于根据偏转角度对所述第二图像进行偏转校正。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述逆透视变换单元包括：

逆透视变换子单元，用于对所述第一图像进行图像插值处理，重新排列像素。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

计算单元，用于根据第三图像与标定板上的矩形位置之间的对应关系，计算变换常量，其中，所述第三图像是相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面以不同的倾斜角度对所述矩形拍照所得，所述矩形被全面覆盖在相机取景框中；

校正查找表形成单元，用于将多组相机光轴与所述标定板上的矩形所在平面的倾斜角度与变换常量之间的对应关系构成校正查找表。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算单元包括：

计算子单元，用于将所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标以及相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标带入公式，求解得到所述变换常量，其中，a,b,c,d,e,f,u,v为变换常量，[x,y]为所述标定板上的矩形的四个顶点的坐标，[x',y']为相机成像中上述四个顶点对应的四个点的坐标，所述公式为

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\frac{\left[\begin{array}{cc}a& b\\ c& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}e\\ f\end{array}\right]}{1+\[\begin{array}{cc}u& v\end{array}\]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]}.$