专利名称：鱼眼镜头的标定及鱼眼图像的畸变矫正方法
技术领域：
本发明属于数字图像处理领域，涉及鱼眼镜头标定及其复原方法。
背景技术：
对于实时任务，对图像处理质量要求高的任务，如移动机器人导航的定位或使用图像传感、广角、高处理速度的智能交通工具是必要的。普通的镜头只能获取正前方40° -50°场景范围的图像信息，存在较大的盲区，难以满足需要大范围观测的场合，而全景视觉弥补了这一缺点，不论是由单一镜头组成还是由多个镜头组成，都能观测到半球域甚至整个观测空间。由于鱼眼镜头具有大广角，可以一次性轻松地获得全景视觉，所以利用其完成成像任务是最佳选择。然而通过鱼眼镜头产生的畸变是非常严重的，尤其是部分区域产生的畸变。因此，从鱼眼镜头图像转换到标准的图像是关键。所以需要一种矫正函数去掉这些畸变。已经有一些畸变校正的方法得到了发展。例如，一个半球投影的数学模型 建立的从鱼眼图像到投射图像的转换，和提出用分裂和最小二乘支持向量机算法整个图像畸变在图像处理之前，光学中心的图像需要校准。
发明内容
本发明目的是解决对鱼眼镜头所成影像造成的畸变的问题，提供一种鱼眼镜头的图像标定及其图像复原的方法。该方法首先用鱼眼镜头得到鱼眼图像，并根据最小二乘法拟合圆法对鱼眼镜头进行标定，得到标定参数，然后再利用鱼眼投影曲线，使用柱面投影，根据成像平面确定映射关系，对鱼眼图像进行畸变校正，最后将校正后的图像拼接。本发明提供的鱼眼镜头的标定及鱼眼图像的畸变矫正方法，包括如下步骤步骤I :进行鱼眼镜头的标定工作。用鱼眼镜头得到鱼眼图像，并根据最小二乘法拟合圆法对鱼眼镜头进行标定得到标定参数；在此建立平面坐标系1，与第2步，第3步区分。在一个成像平面，使用最小二乘拟合方法确定鱼眼图像的中心坐标和半径。一个圆圈可以被定义为R2 = (X-A)2+(y-B)2上式中，坐标(A，B)是圆的中心，R是圆的半径R2 = x2-2Ax+A2+y2-2By+B2让a = -2x0, b = -2y0, c = Xc^+y。2-! 2，然后，圆曲线的一般形式表现为x2+y2+ax+by+c = O当拟合参数a、b、c是已知的时候，A, B和R可以计算出来。如果(Xi, Yi) (i = I,2，3，...N)是从鱼眼图像的边缘之间选择的采样点坐标。利用最小二乘原理拟合，实际数据之间误差的平方和Q(a，b，c)
权利要求
1.一种鱼眼镜头的图像标定及其复原方法，其特征在于该方法包括 步骤I、用鱼眼镜头得到鱼眼图像，并根据最小二乗法拟合圆法对鱼眼镜头进行标定得到标定參数； 步骤2、根据步骤I采集到的鱼眼图像，建立柱面透视投影模型，得到空间点的柱面透视投影； 步骤3、建立步骤2得到的空间点的柱面透视投影与步骤I采集到的鱼眼图像之间的映射关系，进行鱼眼图像的畸变矫正。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤I所述的最小二乗法拟合圆法对鱼眼镜头进行标定得到标定參数的步骤是 求实际数据和估计数据之间的距离的平方和最小的方法；圆的方程表示为
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤3所述的建立和步骤2所得到的空间点的柱面透视投影与步骤I采集到的鱼眼图像之间的映射关系的步骤是 将鱼眼镜头与成像面坐标系可归为0XYZ，采用与成像面同半径的柱面作为视平面，其坐标系为UV ;将成像面的影像逆投影到柱面上，像平面上某点q2，对应到半径为R的球面上点Q1，作Oq2的平行线并与柱面交会交点q，从而实现将鱼眼影像的q2点、物球面上的Q1、柱面的q点--对应；将oq与Z轴的夹角a定义为入射角，Oq2与X轴的夹角0定义为水平方位角，Ioq2I即q2到圆心的距离r;得到柱面上q点的(U，V)坐标能推出其(a, ￠)的值，则就找到了柱面上的投影点q和球面上的投影点Q1的一一对应关系(Z轴方向上坐标一致)柱面的长度H和宽度W可以表示为，R为该柱面底面圆半径，该R与前述球面半径值相同，将柱面分成WXH个点，以左上角点(0，-R，R)为起始点，那柱面第u行点入射角a :表示为=5，柱面第V列的水平方位角0表示为ガ，(u，V)表示在柱面上的第u行，第V列，即为确定的一点。
全文摘要
一种鱼眼镜头的标定及鱼眼图像的畸变矫正方法。本发明属于数字图像处理领域，非常适用于视觉导航、移动监控等场合。由于使用大广角的成像会导致严重的畸变，所以一般要求对其矫正，以利于人眼观察。本发明主要技术特征表现在首先建立空间坐标系1对鱼眼图像使用最小二乘法拟合圆进行标定处理，从而确定鱼眼镜头的中心，半径，然后在空间坐标系UV中建立一个圆柱投影模型，将鱼眼影像的像点(设为)、物球面上的点(与前点所在底平面成垂直投影关系，设为)，还有投影在柱面上的点(设为，线段与平行关系)的形成一一对应关系，从而达到了对鱼眼图像进行矫正处理的目的。
文档编号G06T7/00GK102663734SQ201210067788
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者刘俊麟, 孙启湲, 李刘生, 马磊 申请人:天津理工大学