CN107527323B - 镜头畸变的标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种镜头畸变的标定方法及装置。标定方法包括：获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，标定板覆盖待标定镜头的全部视野，并且标定板上设置有至少两个标志点；确定至少两个标志点中每个标志点在标定板的图像中的成像位置；根据每个标志点在标定板的图像中的成像位置和每个标志点在标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，以获得待标定镜头的畸变系数。本申请可以简化对镜头畸变进行标定时的操作，提高标定效率。

Description

镜头畸变的标定方法及装置

技术领域

本申请涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种镜头畸变的标定方法及装置。

背景技术

随着图像技术和视频采集技术的发展，相机、手机等具备照相、摄像功能的终端设备已经被广泛的运用到人们的日常生活中。为了增加拍摄图像的表现方式，用户通常会使用一些特殊效果的镜头，例如鱼眼镜头。

鱼眼镜头是一种极端的广角镜头，其视角力求达到或超出人眼所能看到的范围。因此，鱼眼镜头在成像过程中存在较大的畸变，畸变图像不符合人眼观察习惯，所以畸变图像需要进行校正。

为了准确校正畸变图像，一般会选用点阵或棋盘格标定板对鱼眼镜头的畸变系数进行标定。镜头畸变的标定流程包括：在鱼眼镜头前面放置平面标定板，手动选择标定点，如棋盘格的角点；不断手动变换平面标定板的位置，用鱼眼镜头拍摄平面标定板，以获得多个标定板图像；基于标定板图像中对鱼眼镜头的成像模型进行求解，从而获得鱼眼镜头的畸变系数。这种方式操作复杂，标定效率较低。

发明内容

本申请的多个方面提供一种镜头畸变的标定方法及装置，用以简化对镜头畸变进行标定时的操作，提高标定效率。

本申请实施例提供一种镜头畸变的标定方法，包括：

获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖所述待标定镜头的全部视野，并且所述标定板上设置有至少两个标志点；

确定所述至少两个标志点中每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置；

根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数。

本申请实施例还提供一种镜头畸变的标定装置，包括：

获取单元，用于获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖所述待标定镜头的全部视野，并且所述标定板上设置有至少两个标志点；

确定单元，用于确定所述至少两个标志点中每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置；

标定单元，用于根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数。

在本申请实施例中，获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，标定板上设置有标志点，根据标志点在标定板的图像中的成像位置和在标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，获得待标定镜头的畸变系数。其中，采用能够覆盖待标定镜头的全部视野的标定板，在镜头畸变的标定过程中，无需手动变换标定板的位置，有利于简化操作，提高标定效率，另外还可以解决因手动变换标定板的位置不够精确导致标定结果精度较低的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的镜头畸变的标定方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例提供的标定板采用的棋盘格图案的示意图；

图3为本申请又一实施例提供的标定板采用的等距离的圆点图案的示意图；

图4为本申请又一实施例提供的在待标定镜头前方放置U型标定板的俯视图；

图5为本申请又一实施例提供的待标定镜头拍摄的U型标定板的图像的示意图；

图6为本申请又一实施例提供的U型标定板的图像展开后的全景图像的示意图；

图7为本申请又一实施例提供的镜头畸变的标定方法的流程示意图；

图8为本申请又一实施例提供的检测待标定镜头的成像圆的示意图；

图9为本申请又一实施例提供的待标定镜头的成像模型的原理示意图；

图10为本申请又一实施例提供的镜头畸变的标定装置的结构示意图；

图11为本申请又一实施例提供的镜头畸变的标定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在现有镜头畸变的标定方法中，需要手动选择标定点，并不断手动变换平面标定板的位置。这种方法操作复杂，标定效率较低。针对该问题，本申请实施例提供一种解决方案，主要原理是：利用标定板覆盖待标定镜头的全部视野，并在标定板上设置标志点；根据标志点在待标定镜头所拍摄的标定板的图像中的成像位置和标志点在标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，以获得待标定镜头的畸变系数。

由于本申请实施例采用能够覆盖待标定镜头的全部视野的标定板，所以在镜头畸变的标定过程中，无需手动变换标定板的位置，有利于简化操作，提高标定效率；另外，由于无需手动变换标定板的位置，还可以解决因手动变换标定板的位置不够精确导致标定结果精度较低的问题，有利于提高标定结果的精度。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一实施例提供的镜头畸变的标定方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

103、获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖待标定镜头的全部视野，并且标定板上设置有至少两个标志点。

105、确定所述至少两个标志点中每个标志点在标定板的图像中的成像位置。

107、根据所述每个标志点在标定板的图像中的成像位置和每个标志点在所述标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，以获得待标定镜头的畸变系数。

本实施例提供的方法用于对镜头的畸变系数进行标定。为便于描述，本实施例将需要标定畸变系数的镜头称为待标定镜头。本实施例提供的方法可用于对任意类型的镜头进行畸变标定，优选的，可以是广角镜头，例如鱼眼镜头。也就是说，本实施例中的待标定镜头可以是任意类型的镜头，优选是广角镜头，例如鱼眼镜头，但不限于此。

为了对待标定镜头进行畸变标定，本实施例提供一种可以覆盖待标定镜头的全部视野的标定板。所述标定板上设置有至少两个标志点。

可选的，所述标定板可以采用棋盘格图案，棋盘格图案如图2所示，所述棋盘格图案中的部分或全部棋盘格可以作为标志点。或者，所述标定板可以采用等距离的圆点图案，等距离的圆点图案如图3所示，所述等距离的圆点图案中的部分或全部圆点可以作为标志点。

在对待标定镜头进行畸变标定的过程中，首先需要在待标定镜头前放置标定板。在放置标定板的过程中，要求标定板能够覆盖待标定镜头的全部视野。

值得说明的是，本实施例并不限定标定板的实现形式，凡是可以覆盖待标定镜头的全部视野的实现形式均适用于本实施例。例如，所述标定板可以是U型标定板、V型标定板或凹槽型标定板等。

以U型标定板为例，可以将U型标定板划分为三个面：底面和两个侧面；底面记为U1，两侧边分别记为U2和U3。基于此，在放置U型标定板的过程中，可以要求U型标定板的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，U型标定板的两侧面U2和U3能够覆盖待标定镜头的视野。

如图4所示，为在待标定镜头前方放置U型标定板3的俯视图。在图4中，U型标定板3的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，且侧面U2和侧面U3能够覆盖待标定镜头的全部视野。其中，要求U型标定板3的侧面U2和侧面U3能够覆盖待标定镜头的全部视野，使得在镜头畸变的标定过程中，元需手动变换标定板的位置，有利于简化操作，提高标定效率。要求U型标定板3的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，有利于准确定位U型标定板的位置，有利于提高标定结果的精度。

所谓畸变标定，其主要目的是求出待标定镜头的内部几何和光学特性，以及其相对于空间坐标系的位置关系。因此，可以通过待标定镜头对已知物理位置的标志点进行成像处理，根据标志点的物理位置和成像位置，对待标定镜头进行畸变标定。具体包括以下操作：

在放置好标定板之后，利用待标定镜头对标定板进行拍摄，得到标定板的图像；获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像。其中，所述标定板的图像中包括标定板上的标志点的成像点。

然后，确定标定板上每个标志点在标定板的图像中的成像位置。

可选的，考虑到黑白间隔的棋盘格之间形成了特征明显的角点，可以通过Susan(Small univalue segment assimilating nucleus)算子或者Harris算子自动检测标定板的图像中的角点，将检测到的标定板的图像中的角点，作为标志点在标定板的图像中的成像位置。

进一步可选的，考虑到一些镜头的成像畸变很大，例如鱼眼镜头。如果待标定镜头是成像畸变较大的镜头，例如鱼眼镜头，那么对这些镜头拍摄的标定板的图像来说，不便于自动检测标志点在标定板的图像中的成像位置。因此，可以将成像畸变较大的镜头(如鱼眼镜头)拍摄的标定板的图像展开为全景图像，通过检测标志点在全景图像中的成像位置达到自动检测标志点在标定板的图像中的成像位置的目的。基于此，上述确定标志点在标定板的图像中的成像位置的实施过程包括：

首先，将标定板的图像展开为全景图像；其中，标定板的图像中像点的坐标为(u，v)，属于成像平面坐标系，即uv坐标系；而全景图像的坐标系为

坐标系，即全景图像的坐标为

其中，

θ值可以根据不同的模型来决定。例如，可以利用等距投影模型或等立体角投影模型，将标定板的图像展开为全景图像；其中，等距投影模型的展开公式为：r＝fθ。等立体角投影模型的展开公式为：r＝2fsin(θ/2)。其中，f为待标定镜头的焦距，θ为标志点与待标定镜头的光轴的夹角；r为标志点在标定板的图像中的成像位置与待标定镜头的成像平面坐标系的坐标原点的距离。

以采用棋盘格图案的U型标定板为例，则展开之前的U型标定板的图像如图5所示，展开之后的全景图像如图6所示。

然后，确定每个标志点在全景图像中的成像位置。其中，

取值范围为(0，2π)，θ的取值范围为(0，π)，这有利于便于在全景图像中寻找标志点的成像位置。

最后，将每个标志点在全景图像中的成像位置，反变换到标定板的图像中，以获得每个标志点在标定板的图像中的成像位置。所述反变换是指从全景图像变换到标定板的图像。

在确定每个标志点在标定板的图像中的成像位置后，可以根据每个标志点在标定板的图像中的成像位置和每个标志点在标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，以获得待标定镜头的畸变系数。其中，成像模型中的成像系数即为所述待标定镜头的畸变系数。

值得说明的是，根据待标定镜头的成像模型的不同，求解过程也会有所不同。

在一可选实施方式中，在对待标定镜头的成像模型进行求解之前，包括构建待标定镜头的成像模型的过程。则另一种镜头畸变的标定方法的流程如图7所示，在步骤103之前，还包括：

100、在待标定镜头的成像平面坐标系下，对待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定待标定镜头的成像圆。

101、基于待标定镜头所在的空间坐标系和待标定镜头的成像圆，构建待标定镜头的成像模型。

对待标定镜头来说，其涉及两个坐标系。一个是待标定镜头拍摄到的图像所在的坐标系，称为成像平面坐标系，一个是待标定镜头所在的空间坐标系。待标定镜头的成像模型主要用于体现空间坐标系中的空间点与成像平面坐标系中的成像位置之间的映射关系，因此，可以依赖于成像平面坐标系和空间坐标系来构建待标定镜头的成像模型。

另外，对一些待标定镜头，如鱼眼镜头，其拍摄到的图像区域为方形区域，但真正的成像区域为内切于方形区域的圆形区域，简称为成像圆。该成像圆位于成像平面坐标系中。对于这类待标定镜头，可以依赖于其成像圆和空间坐标系来构建其成像模型。

具体的，可以在待标定镜头前面放置指定对象，利用待标定镜头对指定对象进行拍摄，得到指定对象的图像；在成像平面坐标系下，对待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定待标定镜头的成像圆。

可选的，在放置指定对象的过程中，要求该指定对象覆盖待标定镜头的视野。另外，本实施例不对指定对象进行限定，例如，指定对象可以是半圆形、碗形、圆柱形或者方形的光源。

进一步，一种确定待标定镜头的成像圆的过程包括：

根据指定对象的图像的亮度，确定亮度值满足预设要求的像素位置作为成像圆的边界；例如，可以确定亮度值变化最陡峭的位置作为成像圆的边界，或者确定亮度值最小的位置作为成像圆的边界，或者确定亮度值变化最大的中心位置作为成像圆的边界等；根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得成像圆的圆心和半径。如图8所示，矩形框表示指定对象的图像1，矩形框内的圆及圆内的图像表示成像圆11。可选的，可以沿着图8中由中心向外的直线逐渐检测像素的亮度。

在上述公式中，r₀为成像圆的半径，(u₀，v₀)为成像圆的圆心坐标；(x_i，y_i)为至少两个边界点中第i个边界点的坐标，设至少两个边界点的个数为m，1≤i≤m，m是大于或等于2的自然数。

在确定待标定镜头的成像圆之后，可以基于待标定镜头所在的空间坐标系和待标定镜头的成像圆，构建待标定镜头的成像模型。

结合图9，对空间坐标系和成像平面坐标系之间的对应关系进行说明：

如图9所示，空间坐标系和成像平面坐标系均以成像圆11的圆心O为坐标原点；空间坐标系的X轴和Y轴对应于成像平面坐标系的u轴和v轴，在图9中仅示出u轴和v轴；空间坐标系的Z轴与u轴和v轴垂直，Z轴实际上就是待标定镜头的光轴方向。

为便于理解空间概念，在图9中示出了半个单位球2。

在一可选实施方式中，待标定镜头的成像模型的原理如图9所示。则结合图9，对成像模型的原理进行说明：

假设空间坐标系中的空间点P在成像圆11上的成像位置为Q(u，v)，空间点P与成像圆11的圆心O的连线与Z轴的夹角为θ，成像圆11的圆心O与空间点P的连线OP与单位球2的交点为P’，成像圆11的圆心O与空间点P在成像圆11上的成像位置Q的连线OQ与u轴(或X轴)的夹角为

基于上述，待标定镜头的成像模型如下：

在上述成像模型中，r(θ)表示空间点P在成像圆11内的成像位置Q到成像圆11的圆心O的距离；k_i为所述畸变系数；n为成像模型的阶数，n是自然数。

基于上述成像模型，以U型标定板为例，则上述步骤107，即对成像模型进行求解的过程包括：

对每个标志点，计算所述标志点在U型标定板的图像中的成像位置到成像圆的圆心的距离，并根据所述标志点在U型标定板上的物理位置，计算所述标志点与成像圆的圆心的连线与空间坐标系的Z轴的夹角，以获得所述标志点对应的距离-夹角数据对；然后，根据每个标志点对应的距离-夹角数据对，对上述成像模型进行曲线拟合，以获得畸变系数。

以第j个标志点为例，对上述获得距离-夹角数据对的过程进行说明：

在步骤103中可以确定第j个标志点在U型标定板的图像中的成像位置，记其坐标为(u_j，v_j)，在上述步骤100中可以成像圆的圆心坐标为(u₀，v₀)，因此可以根据公式

计算出第j个标志点在U型标定板的图像中的成像位置到成像圆的圆心的距离，记为r_j；

进一步，结合图4，若第j个标志点(如图4中的附图标记31所示)位于U型标定板的底面U1上，则可以测量第j个标志点距离底面U1的中心的物理距离，记为L，并测量待标定镜头的光心到底面U1的中心的物理距离，记为D，则可以计算出第j个标志点与成像圆的圆心的连线与Z轴的夹角，记为θ_j＝arctan(L/D)；

结合图4，若第j个标志点位于U型标定板的侧面U2或侧面U3上，则可以测量第j个标志点距离底面U1的物理距离，记为L₂，并测量待标定镜头的光心到侧面U2或侧面U3的物理距离，记为D₂，则可以计算出第j个标志点与成像圆的圆心的连线与Z轴的夹角，记为θ_i＝arctan(D₂/(D-L₂))；

进而，获得第j个标志点对应的距离-夹角数据对，记为(r_j，θ_j)。

值得说明的是，在放置U型标定板时，要求U型标定板的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，所以上述计算夹角过程中便于测量各物理距离，且所测量到的各物理距离的精度较高，这使得计算出的夹角精度较高，进而可以在基于所计算出的夹角进行畸变标定时提高标定结果的精度。

由上述可见，本实施例采用能够覆盖待标定镜头的全部视野的标定板，所以在镜头畸变的标定过程中，无需手动变换标定板的位置，有利于简化操作，提高标定效率。

另外，在手动变换标定板的位置的过程中可能出现标定板位置不够精确的情况，这会影响标定结果的精度，而在本实施例中，无需手动变换标定板的位置，所以可以解决因手动变换标定板的位置时标定板位置不够精确导致标定结果精度较低的问题，有利于提高标定结果的精度。

进一步，本实施例在放置U型标定板时，要求U型标定板的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，有利于准确定位U型标定板及各标志点的物理位置，有利于提高标定结果的精度。

需要说明的是，实施例1所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤103和步骤105的执行主体可以为设备A，步骤107的执行主体可以为设备B；又比如，步骤103的执行主体可以为设备A，步骤105和步骤107的执行主体可以为设备B；等等。

图10为本申请又一实施例提供的镜头畸变的标定装置的结构示意图。如图10所示，该装置包括：获取单元1001、确定单元1002和标定单元1003。

获取单元1001，用于获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖待标定镜头的全部视野，并且标定板上设置有至少两个标志点。

确定单元1002，与获取单元1001连接，用于确定至少两个标志点中每个标志点在获取单元1001所获取的标定板的图像中的成像位置。

标定单元1003，与确定单元1002连接，用于根据确定单元1002所确定的每个标志点在标定板的图像中的成像位置和每个标志点在标定板上的物理位置，对待标定镜头的成像模型进行求解，以获得待标定镜头的畸变系数。

在一可选实施方式中，在对待标定镜头进行畸变标定的过程中，首先需要在待标定镜头前放置标定板。在放置标定板的过程中，要求标定板能够覆盖待标定镜头的全部视野。

值得说明的是，本实施例并不限定标定板的实现形式，凡是可以覆盖待标定镜头的全部视野的实现形式均适用于本实施例。例如，所述标定板可以是U型标定板、V型标定板或凹槽型标定板等。

以U型标定板为例，U型标定板在获取U型标定板的图像之前放置到待标定镜头前；其中，U型标定板的底面的中心与待标定镜头的成像中心对齐，U型标定板的两侧面覆盖待标定镜头的视野。

可选的，待标定镜头为广角镜头，例如鱼眼镜头。

在一可选实施方式中，确定单元1002具体用于：

将标定板的图像展开为全景图像；

确定每个标志点在全景图像中的成像位置；

将每个标志点在全景图像中的成像位置，反变换到标定板的图像中，以获得每个标志点在标定板的图像中的成像位置。

进一步，确定单元1002在将标定板的图像展开为全景图像时，具体用于：

利用等距投影模型或等立体角投影模型，将标定板的图像展开为全景图像。

在一可选实施方式中，如图11所示，该装置还包括：检测单元1004和构建单元1005。

检测单元1004，用于在待标定镜头的成像平面坐标系下，对待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定待标定镜头的成像圆。

构建单元1005，与检测单元1004连接，用于基于待标定镜头所在的空间坐标系和检测单元1004所确定的待标定镜头的成像圆，构建待标定镜头的成像模型。构建单元1005向标定单元1003提供成像模型。成像模型用于将空间坐标系中的空间点映射到待标定镜头的成像圆内。

其中，空间坐标系和成像平面坐标系以成像圆的圆心为坐标原点，空间坐标系的X轴和Y轴对应于成像平面坐标系的u轴和v轴，空间坐标系的Z轴与u轴和v轴垂直，Z轴实际上就是待标定镜头的光轴方向。

进一步，检测单元1004具体用于：

根据指定对象的图像的亮度，确定亮度值满足预设要求的像素位置作为成像圆的边界；

根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得成像圆的圆心和半径；

其中，r₀为成像圆的半径，(u₀，v₀)为成像圆的圆心坐标；(x_i，y_i)为至少两个边界点中第i个边界点的坐标。

在一可选实施方式中，构建单元1005所构建的待标定镜头的成像模型为：

其中，θ为空间点与成像圆的圆心的连线与空间坐标系的Z轴的夹角；r(θ)表示空间点在成像圆内的成像位置到成像圆的圆心的距离；

为空间点在成像圆内的成像位置与成像圆的圆心的连线与空间坐标系的X轴的夹角；k_i为畸变系数。

在一可选实施方式中，以U型标定板为例，则标定单元1003具体用于：

对每个标志点，计算标志点在U型标定板的图像中的成像位置到待标定镜头的成像圆的圆心的距离，并根据标志点在U型标定板上的物理位置，计算标志点与成像圆的圆心的连线与待标定镜头所在的空间坐标系的Z轴的夹角，以获得标志点对应的距离-夹角数据对；

根据每个标志点对应的距离-夹角数据对，对成像模型进行曲线拟合，以获得畸变系数。

进一步，以第j个标志点为例，标定单元1003具体可以根据公式

计算出第j个标志点在U型标定板的图像中的成像位置到成像圆的圆心的距离，记为r_j；

进一步，结合图4，若第j个标志点位于U型标定板的底面U1上，则标定单元1003具体可以测量第j个标志点距离底面U1的中心的物理距离，记为L，并测量待标定镜头的光心到底面U1的中心的物理距离，记为D，则可以计算出第j个标志点与成像圆的圆心的连线与Z轴的夹角，记为θ_j＝arctan(L/D)；

结合图4，若第j个标志点位于U型标定板的侧面U2或侧面U3上，则标定单元1003具体可以测量第j个标志点距离底面U1的物理距离，记为L₂，并测量待标定镜头的光心到侧面U2或侧面U3的物理距离，记为D₂，则可以计算出第j个标志点与成像圆的圆心的连线与Z轴的夹角，记为θ_i＝arctan(D₂/(D-L₂))；

进而，获得第j个标志点对应的距离-夹角数据对，记为(r_j，θ_j)。

本实施例提供的标定装置可位于待标定镜头所在摄像设备中实现，或者也可以作为独立设备实现，并与待标定镜头所在摄像设备相互通信。

本实施例提供的标定装置，采用能够覆盖待标定镜头的全部视野的标定板，所以在镜头畸变的标定过程中，无需手动变换标定板的位置，有利于简化操作，提高标定效率。

另外，在手动变换标定板的位置的过程中可能出现标定板位置不够精确的情况，这会影响标定结果的精度，而采用本实施例提供的标定装置进行畸变标定，无需手动变换标定板的位置，所以可以解决因手动变换标定板的位置时标定板位置不够精确导致标定结果精度较低的问题，有利于提高标定结果的精度。

进一步，采用本实施例提供的标定装置进行畸变标定，在放置U型标定板时，要求U型标定板的底面U1的中心与待标定镜头的成像中心对齐，有利于准确定位U型标定板及各标志点的物理位置，有利于提高标定结果的精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种镜头畸变的标定方法，其特征在于，包括：

获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖所述待标定镜头的全部视野，并且所述标定板上设置有至少两个标志点；

确定所述至少两个标志点中每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置；

根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数，包括：

在所述待标定镜头的成像平面坐标系下，根据所述待标定镜头所拍摄的指定对象的图像的亮度，确定亮度值满足预设要求的像素位置作为所述待标定镜头的成像圆的边界；所述预设要求的像素位置至少包括以下之一：亮度值变化最陡峭的位置、亮度值最小的位置或者亮度值变化最大的中心位置；

根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得所述成像圆的圆心和半径；其中，r0为所述成像圆的半径，(u0，v0)为所述成像圆的圆心坐标；(xi，yi)为所述至少两个边界点中第i个边界点的坐标；

基于空间坐标系和所述成像圆，构建所述待标定镜头的成像模型，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定板在获取所述标定板的图像之前放置到所述待标定镜头前；其中，所述标定板的底面的中心与所述待标定镜头的成像中心对齐，所述标定板的两侧面覆盖所述待标定镜头的视野。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述至少两个标志点中每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置，包括：

将所述标定板的图像展开为全景图像；

确定所述每个标志点在所述全景图像中的成像位置；

将所述每个标志点在所述全景图像中的成像位置，反变换到所述标定板的图像中，以获得所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数，包括：

对所述每个标志点，计算所述标志点在所述标定板的图像中的成像位置到所述待标定镜头的成像圆的圆心的距离，并根据所述标志点在所述标定板上的物理位置，计算所述标志点与所述成像圆的圆心的连线与所述待标定镜头所在的空间坐标系的Z轴的夹角，以获得所述标志点对应的距离-夹角数据对；

根据所述每个标志点对应的距离-夹角数据对，对所述成像模型进行曲线拟合，以获得所述畸变系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数之前，包括：

在所述待标定镜头的成像平面坐标系下，对所述待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定所述待标定镜头的成像圆；

基于所述空间坐标系和所述待标定镜头的成像圆，构建所述待标定镜头的成像模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定所述待标定镜头的成像圆，包括：

根据所述指定对象的图像的亮度，确定亮度值满足预设要求的像素位置作为所述成像圆的边界；

根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得所述成像圆的圆心和半径；

其中，r0为所述成像圆的半径，(u0，v0)为所述成像圆的圆心坐标；(xi，yi)为所述至少两个边界点中第i个边界点的坐标。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标定板为U型标定板。

8.一种镜头畸变的标定装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取待标定镜头所拍摄的标定板的图像，所述标定板覆盖所述待标定镜头的全部视野，并且所述标定板上设置有至少两个标志点；

确定单元，用于确定所述至少两个标志点中每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置；

标定单元，用于根据所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置和所述每个标志点在所述标定板上的物理位置对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数，包括：

在所述待标定镜头的成像平面坐标系下，根据所述待标定镜头所拍摄的指定对象的图像的亮度，确定亮度值满足预设要求的像素位置作为所述待标定镜头的成像圆的边界；所述预设要求的像素位置至少包括以下之一：亮度值变化最陡峭的位置、亮度值最小的位置或者亮度值变化最大的中心位置；根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得所述成像圆的圆心和半径；其中，r0为所述成像圆的半径，(u0，v0)为所述成像圆的圆心坐标；(xi，yi)为所述至少两个边界点中第i个边界点的坐标；基于空间坐标系和所述成像圆，构建所述待标定镜头的成像模型，对所述待标定镜头的成像模型进行求解，以获得所述待标定镜头的畸变系数。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述标定板在获取所述标定板的图像之前放置到所述待标定镜头前；其中，所述标定板的底面的中心与所述待标定镜头的成像中心对齐，所述标定板的两侧面覆盖所述待标定镜头的视野。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：

将所述标定板的图像展开为全景图像；

确定所述每个标志点在所述全景图像中的成像位置；

将所述每个标志点在所述全景图像中的成像位置，反变换到所述标定板的图像中，以获得所述每个标志点在所述标定板的图像中的成像位置。

11.根据权利要求8-10任一项所述的装置，其特征在于，所述标定单元具体用于：

对所述每个标志点，计算所述标志点在所述标定板的图像中的成像位置到所述待标定镜头的成像圆的圆心的距离，并根据所述标志点在所述标定板上的物理位置，计算所述标志点与所述成像圆的圆心的连线与所述待标定镜头所在的空间坐标系的Z轴的夹角，以获得所述标志点对应的距离-夹角数据对；

根据所述每个标志点对应的距离-夹角数据对，对所述成像模型进行曲线拟合，以获得所述畸变系数。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：

检测单元，用于在所述待标定镜头的成像平面坐标系下，对所述待标定镜头所拍摄的指定对象的图像进行成像圆检测，以确定所述待标定镜头的成像圆；

构建单元，用于基于所述空间坐标系和所述待标定镜头的成像圆，构建所述待标定镜头的成像模型。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述检测单元具体用于：

根据至少两个边界点的坐标，按照公式

进行曲线拟合，以获得所述成像圆的圆心和半径；

其中，r0为所述成像圆的半径，(u0，v0)为所述成像圆的圆心坐标；(xi，yi)为所述至少两个边界点中第i个边界点的坐标。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述标定板为U型标定板。

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