CN108227185A - 一种光学镜头成像校正方法 - Google Patents

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optical lens
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陈志诚
徐有亮
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Shenzhen Fanhai Sanjiang Technology Development Co Ltd
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Abstract

一种光学镜头成像校正方法,包括：在平面上建立像素点阵列，将该像素点阵列置于光学镜头下畸变；测量畸变像素点与该畸变像素点未畸变前在前述平面上的偏移值；测量畸变像素点到物理成像中心点的畸变半径以及未畸变像素点到物理成像中心点的未畸变半径；对偏移值、畸变半径以及未畸变半径运算得到反向变换数；反向变换数与畸变半径相加得到校正后的畸变半径。由于采用偏移值对畸变进行校正，使得纠正成像的畸变值。本发明具有处理速度快，精度高，适用范围广的优势。

Description

一种光学镜头成像校正方法
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种光学镜头成像校正方法。
背景技术
鱼眼成像系统使用越来越广泛，采用鱼眼镜头的摄像机视角范围很大甚至接近全视角范围，在计算机视觉、虚拟现实、机器人导航及视觉监控，公安消防等领域中得到广泛应用。虽然鱼眼镜头可以获得很大的视角，但是通过鱼眼镜头与我们常见的普通透视图像不同，鱼眼图像通常都会存在很大的畸变，为了符合人眼的观察习惯，一般会通过处理器对鱼眼图像进行相应校正，转换为人的视觉可以接受的透视投影图像，而后由处理器将校正后的图像发送到显示装置进行显示。特别是在三维建模、虚拟现实和机器人导航等领域，要想使用鱼眼镜头首先必须对鱼眼镜头摄录的鱼眼图像数据进行精确校正。
现有进行图像校正的方法中，主要包括鱼眼成像面投影模型、二维图像畸变校正、三维图像畸变校正三类。其中较为常用的三维图像畸变校正方法，是基于球面坐标定位法实现的。但是基于球面坐标需要采用多项式坐标变换和极半径映射，其计算复杂且精度低，导致鱼眼图像校正的效率和准确率不高，有些模型会导致局部失真严重，如经纬模型会导致图像的两极被拉伸。
发明内容
本申请提供一种校正精度和效率高的光学镜头成像校正方法。
根据第一方面，一种实施例中提供一种光学镜头成像校正方法,包括：A、在平面上建立像素点阵列，将该像素点阵列置于光学镜头下畸变；B、测量畸变像素点与该畸变像素点未畸变前在前述平面上的偏移值；测量畸变像素点到物理成像中心点的畸变半径以及未畸变像素点到物理成像中心点的未畸变半径；C、对偏移值、畸变半径以及未畸变半径运算得到反向变换数；D、反向变换数与畸变半径相加得到校正后的畸变半径。
优选地，在步骤C中具体包括：以未畸变像素点为原点建立二维坐标系，根据偏移值计算每个畸变像素点的坐标；将畸变像素点的坐标以极坐标表示，求得非失真径向变量值；根据畸变半径以及未畸变半径求得反向系数，以反向系数为基准对非失真径向变量值做归一化处理得到反向变换数的倒数，进一步得到反向变换数。
依据上述实施例的光学镜头成像校正方法，由于采用偏移值对畸变进行校正，使得纠正成像的畸变值。本发明具有处理速度快，精度高的优势，比传统矫正方法矫正效果好，能实时的修正各种情况下的畸变，提高实用性。特别是用于快速和大规模应用的工业生产情况，能快速稳定的达到预期效果。该方法可通用于嵌入式平台，容易移植，适应性强。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本发明一种光学镜头成像校正方法,包括以下步骤：
在平面上建立一个间隔规则的网格光栅，网格交叉点即为一个像素点，复数个交叉点构成像素点阵列，将该网格光栅置于光学镜头下畸变；
由于成像规则，总会存在一个未畸变的一个像素点，通常是畸变图像的中心点，以该未畸变的像素点为原点建立二维坐标系；网格光栅畸变后，网格光栅上的其它像素点的位置与未畸变前在平面上会产生偏移；在坐标系下计算每个畸变像素点的坐标，用grid函数表示，则有：
xs＝((1:width)-(width+1)/2)；
ys＝((1:height)-(height+1)/2)；width为像素点在X轴上产生的偏移值，height为像素点在Y轴上产生的偏移值；
[X,Y]＝grid(xs,ys)；
将畸变像素点的二维坐标以极坐标表示，得到畸变像素点的非失真径向变量值；
RH_u＝pol(X,Y)；
测量畸变像素点到物理成像中心点的畸变半径rd以及未畸变像素点到物理成像中心点的未畸变半径ru；
根据畸变半径以及未畸变半径求得反向系数，LD＝100*(rd-ru)/ru；
以反向系数为基准对非失真径向变量值做归一化处理得到反向变换数的倒数，
1/R＝coeff(LD,RH_u)；即反向变换数R＝1/coeff(LD,RH_u)。
反向变换数与畸变半径相加得到校正后的畸变半径；
rdn＝R+rd。
依此，逐点逐个坐标做出标定，最后输出矫正完成后的图像。
在本发明的其它实施例中，也可以采用间隔不规则的像素点构成的阵列进行采样计算，虽计算复杂些，但不影响本发明的实现。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (2)

1.一种光学镜头成像校正方法,其特征在于，包括：
A、在平面上建立像素点阵列，将该像素点阵列置于光学镜头下畸变；
B、测量畸变像素点与该畸变像素点未畸变前在前述平面上的偏移值；测量畸变像素点到物理成像中心点的畸变半径以及未畸变像素点到物理成像中心点的未畸变半径；
C、对偏移值、畸变半径以及未畸变半径运算得到反向变换数；
D、反向变换数与畸变半径相加得到校正后的畸变半径。
2.如权利要求1所述的光学镜头成像校正方法,其特征在于，在步骤C中具体包括：
以未畸变像素点为原点建立二维坐标系，根据偏移值计算每个畸变像素点的坐标；将畸变像素点的坐标以极坐标表示，求得非失真径向变量值；
根据畸变半径以及未畸变半径求得反向系数，以反向系数为基准对非失真径向变量值做归一化处理得到反向变换数的倒数，进一步得到反向变换数。
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