CN105957041B - 一种广角镜头红外图像畸变校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种广角镜头红外图像畸变校正方法，该方法包含如下步骤：S1，拍摄目标标定模板的原始畸变图，并对所述的原始畸变图做阈值分割及边缘提取得到畸变边缘图；S2，根据所述的畸变边缘图建立畸变模型并得出畸变系数；S3，根据畸变系数求解边缘像素点的新位置实现位置变换并生成边缘畸变校正图；S4，利用多次拟合和双线性插值算法对边缘畸变校正图实现灰度校正。本发明可以对大视场红外图像进行畸变校正，减少图像变形度，提高了测量参数的精确度和可靠度。

Description

一种广角镜头红外图像畸变校正方法

技术领域

本发明涉及校正方法，特别涉及一种广角镜头红外图像畸变校正方法。

背景技术

几何畸变是由于大视场短焦距光学系统不满足针孔模型，不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的焦点高度不等于理想像高，使得实际像点偏离理想像点。畸变中径向畸变影响最大，切向畸变忽略不计。根据径向畸变原理，各像素点畸变大小只与该点到光学中心的距离有关，与该点坐标无关。

由于广角镜头使图像发生非线性光学畸变，图像发生严重变形，影响测量参数的精确度和可靠度。目前已有的畸变校正方法使用的是等间距的网格点作为校正模板，若目标模板为等间距网格，拍摄畸变图像时要保证模板和产品的镜头面平行，且由于红外图像的热效应，等间距网格的目标源也较难实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种广角镜头红外图像畸变校正方法，减少图像变形度，提高了测量参数的精确度和可靠度。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种广角镜头红外图像畸变校正方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，拍摄目标标定模板的原始畸变图，并对所述的原始畸变图做阈值分割及边缘提取得到畸变边缘图；

S2，根据所述的畸变边缘图建立畸变模型并得出畸变系数；

S3，根据畸变系数求解边缘像素点的新位置实现位置变换并生成边缘畸变校正图；

S4，利用多次拟合和双线性插值算法对边缘畸变校正图实现灰度校正。

所述的步骤S2具体包含：

S2.1，根据畸变校正公式和相似关系，求得理想像素点Q的行列坐标(X_d，Y_d)：

其中畸变点P的行列坐标为(X，Y)，R为畸变像素点与光学中心的距离，k1和k2为两个畸变系数；

S2.2，对所述畸变边缘图提取距离光学中心最近点和最远点，求得畸变圆的圆心，再通过畸变圆边缘上的点与圆心距离相等求得畸变系数k1和k2。

所述的步骤S4具体包含：

S4.1，计算边缘检测图中像素点到光学中心的距离R′：

R′＝k3×R+k4×R²+k5×R³+k6×R⁴+k7×R⁵，其中，k3、k4、k5、k6和k7分别为边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数；

S4.2，计算边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数，并利用双线性内插值实现灰度插值生成图像畸变校正图。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明可以对大视场红外图像进行畸变校正，减少图像变形度，提高了测量参数的精确度和可靠度。

附图说明

图1为本发明一种广角镜头红外图像畸变校正方法的流程图；

图2为畸变模型位置坐标几何示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种广角镜头红外图像畸变校正方法，该方法包含如下步骤：

S1，以一个均匀发热的球为标定模板，拍摄目标标定模板的原始畸变图，并对所述的原始畸变图做阈值分割及边缘提取得到畸变边缘图，标定模板为一个均匀发热的球；

S2，根据所述的畸变边缘图建立畸变模型并得出畸变系数；

S3，根据畸变系数求解边缘像素点的新位置实现位置变换并生成边缘畸变校正图；

S4，利用多次拟合和双线性插值算法对边缘畸变校正图实现灰度校正。

上述的步骤S2具体包含：

S2.1，参见图2，根据畸变校正公式和相似关系，求得理想像素点Q的行列坐标(X_d，Y_d)：

且有其中光学中心O的行列坐标为(X₀，Y₀)，畸变点P的行列坐标为(X，Y)，R为畸变像素点与光学中心的距离，k1和k2为两个畸变系数；

S2.2，对所述畸变边缘图提取距离光学中心最近点和最远点，圆心点在最近点与最远点中间，求得畸变圆的圆心，再通过畸变圆边缘上的点与圆心距离相等求得畸变系数k1和k2。

上述的步骤S3具体为：将畸变系数代入校正方程(式1)求解边缘像素点的新位置实现位置变换并生成边缘畸变校正图，实现(X，Y)到(X_d，Y_d)的变换；

上述的步骤S4具体包含：

S4.1，利用上述参数对原始畸变图校正时，校正图像有多点无值对应，计算边缘检测图中像素点到光学中心的距离R′：

R′＝k3×R+k4×R²+k5×R³+k6×R⁴+k7×R⁵，其中，k3、k4、k5、k6和k7分别为边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数；。

S4.2，用相似的思想计算边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数k3、k4、k5、k6、k7，并利用双线性内插值实现灰度插值生成图像畸变校正图。

在具体实施例中，还可以步骤S4后还包含验证畸变系数是否有效这一步骤。具体地选取另一张畸变图进行校正。

综上所述，本发明一种广角镜头红外图像畸变校正方法，减少图像变形度，提高了测量参数的精确度和可靠度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种广角镜头红外图像畸变校正方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，拍摄目标标定模板的原始畸变图，并对所述的原始畸变图做阈值分割及边缘提取得到畸变边缘图；

S2，根据所述的畸变边缘图建立畸变模型并得出畸变系数；

S3，根据畸变系数求解边缘像素点的新位置实现位置变换并生成边缘畸变校正图；

S4，利用多次拟合和双线性插值算法对边缘畸变校正图实现灰度校正；

所述的步骤S2具体包含：

S2.1，根据畸变校正公式和相似关系，求得理想像素点Q的行列坐标(X_d,Y_d)：

其中畸变点P的行列坐标为(X,Y)，R为畸变像素点与光学中心的距离，k1和k2为两个畸变系数；

S2.2，对所述畸变边缘图提取距离光学中心最近点和最远点，求得畸变圆的圆心，再通过畸变圆边缘上的点与圆心距离相等求得畸变系数k1和k2。

2.如权利要求1所述的广角镜头红外图像畸变校正方法，其特征在于，所述的步骤S4具体包含：

S4.1，计算边缘检测图中像素点到光学中心的距离R'：

R'＝k3×R+k4×R²+k5×R³+k6×R⁴+k7×R⁵，其中，k3、k4、k5、k6和k7分别为边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数；

S4.2，计算边缘畸变校正图到畸变边缘图的拟合系数，并利用双线性内插值实现灰度插值生成图像畸变校正图。