TWI392896B - 廣角鏡頭影像畸變校正方法 - Google Patents

Description

廣角鏡頭影像畸變校正方法

本發明是一種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像，用座標轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像的方法，其方法包括：一般廣角鏡頭所形成的像是畸變像差，經過個座標轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像。

魚眼鏡頭其缺點是廣角鏡頭引進極大的畸變像差，其資料的運用性因而降低，已過的專利無法提供一種誤差較小的方式去達到畸變的校正；本專利是種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像，用座標轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像的方法，其方法包括：一般廣角鏡頭所形成的畸變像差影像，經過個座標轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像。

廣角鏡頭可搜集視場角大於45度之場景和目標，可用於防盜，防恐等用途，及其他以大角度的搜尋的目的之影像系統；但是，由於廣角鏡頭引進極大的畸變像差，其資料的運用性因而降低，因此，若將廣角鏡頭大角度的資料，將畸變部分除去，將可提供大場角的無畸變資料對影像大角度資料之取得將有功能的提昇。

已過的專利美國如7271853，6836298，6288689，6091075，5231673，4424446等都未提及較具體的數值轉換方式，而我國專利7214225，7214226案-架空投影器系統之畸變校正-並未提及其校正方式，而Lin Qiang等人是用函數漸近方式將畸變影像，是用多項次函數的交叉收斂法校正，用FPGA方式完成，對超過50度之視場校正，比對實際場景，在大角度範圍仍有大的誤差。

而本專利是一種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像，用一種位置轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像的方法，其方法包括： 將畸變影像計算後，利用位置轉換方式將影像成像資訊恢復到原來位置。

在實際應用上，可先將影像用等間距同心圓環分區，再經過魚眼鏡頭或光學軟體計算成像同心圖像。原圖像為不同半值同心圓(100)，將經過廣角鏡頭成像圖像之各同心圓半徑值(200)與原圖像同心圓半徑值(100)作相對位置相除，可得相對不同半徑依序(如圖三)，對各畸變後半徑與原半徑之比例的關係，可以數學模擬方式得一偶次無限多項關係式漸近關係式(301)，z為擬合關係式，x為畸變成像位置，a,b,c,d,e,f,g,為擬合常數：Z=a+bX ²+cX ⁴+dX ⁶+eX ⁸+fX ¹⁰+gX ¹²+-----

再將畸變成像位置和依關係式所得之比例值，表示成(300)，然後，將影像資料(200)，依(300)關係重置以得到無畸變影像(101)，如圖四。

將畸變位置資料，利用偶次多項關係式漸近，找出該資料無畸變位置，將資料回填，如此就完成資料的重建，而顯示出無畸變影像。還原後之無畸變影像，與原無畸變影像回覆率99.%以上。

本發明在於提供一種本發明為一種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像，用座標轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像的方法，其方法包括：一般廣角鏡頭所形成的像是畸變像差，經過個座標轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像。

魚眼鏡頭其缺點是廣角鏡頭引進極大的畸變像差，其資料的運用性因而降低，已過的專利無法提供一種有效方式去校正超過60度以上極大的畸變像差；而本專利提供一種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像， 用座標轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像的方法，其方法包括：一般廣角鏡頭所形成的像是畸變像差，經過個座標轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像。可用於以廣角鏡頭所成在CCD上所成之像，存入記憶體，再經過轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像，可形成無畸變的影像。

實施例一：

以一個場角75度的有效焦距為2.5mm鏡頭為例，場景成像，如表一所列五個場角所形成同心等距圈和經過鏡頭所對應半徑

在極座標之圖像，經過魚眼鏡頭或光學軟體計算成像：將成像點與原圖像位置作比對，若以原圖像位和成像點相除如表二，將其繪出如圖四，可得一偶次多項關係式(1)，Z=1.000+0.5475X ²+0.0232X ⁴+0.004X ⁶-(1)

最小均方根擬合差值為0.9988

再將成像位置影像資料重置，可以還原成為無畸變影像。

實施例二：

在直角座標(501)之圖像，如圖五，經過魚眼鏡頭或光學軟體計算之畸變座標(502)成像-將成像點與原圖像位置作比對，若以原圖像位和成像點相除可得一偶次多項關係式，再將成像位置影像資料重置以得到無畸變座標(503)影像。再將成像位置影像資料重置，可以還原成為無畸變影像。

實施例三：

如圖六，以廣角鏡頭所成在CCD上所成之像，存入記憶體，再經過轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像；廣角鏡頭所成在CCD上所成之像，存入記憶體，再經過轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像，可形成無畸變的影像。

本發明乃是一種廣角鏡頭影像的校正方法-將廣角鏡頭影像，然而亦可以用其它之特定的方法來實現，皆不脫離本發明之特點與精神所在。因此專利所列舉之實例在各方面皆應該被視為例示性而不是限制性範例，故所有相似性的改變只要合乎本專利之申請的範圍所定義及精神，均應該被包含在本專利所主張的範疇內。

(100)‧‧‧無畸變同心圓點座標

(200)‧‧‧畸變同心圓點座標

(301)‧‧‧無畸變同心圓點座標除以畸變同心圓點座標並將相對座標以一個偶次多項式圖表示

(101)‧‧‧轉換後無畸變同心圓點座標

(300)‧‧‧將畸變同心圓點座標轉換成無畸變同心圓點座標手續

(501)‧‧‧直角無畸變座標

(502)‧‧‧直角畸變座標

(503)‧‧‧轉換後無畸變直角座標

圖一 同心無畸變圖

圖二 同心畸變圖

圖三 同心無畸變對畸變關係圖

圖四 畸變圖經過半徑轉換對照成為無畸變圖

圖五 畸變直角座標轉換成無畸變直角座標圖

圖六 廣角成像轉換為無畸變影像圖

1‧‧‧無畸變同心圓點座標(100)

2‧‧‧畸變同心圓點座標(200)

3‧‧‧無畸變同心圓點座標(100)除以畸變同心圓點座標(200)各半徑，可得一個偶次多項式關係式(300)；並將畸變同心圓點座標(200)以此偶次多項式轉換而表示出(101)

Claims (4)

1. 一種廣角鏡頭影像的校正方法，將廣角鏡頭影像，用座標轉換方式，將畸變的影像轉成為無畸變之的影像，其方法包括：廣角鏡頭所成像圖像之各同心圓半徑值(200)，與原圖像同心圓半徑值(100)，作相對位置相除，可得相對不同半徑依序同軸座標，對各畸變後半徑與原半徑之位置座標比例的偶次多項關係式(301)，再以一多項關係式漸近關係式(300)，將球面的影像，轉成為無畸變的影像(101)。
2. 如請求項1所述之廣角鏡頭影像的校正方法，可將畸變圓形座標轉換成無畸變圓形座標手續。
3. 如請求項1所述之廣角鏡頭影像的校正方法，可將畸變直角座標轉換成無畸變直角座標手續。
4. 如請求項1所述之廣角鏡頭影像的校正方法，可用於以廣角鏡頭所成在CCD上所成之像，存入記憶體，再經過項一轉換手續，將球面的影像，轉成為無畸變的影像。