[发明专利]一种鱼眼相机畸变矫正的方法

说明书

本发明提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，所述方法包括：将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系；将相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化；使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离；根据距离计算出入射光线与光轴的夹角；根据模型多项式计算出图像光心到畸变投影点的距离；根据相似三角形推导出畸变投影点的坐标；将畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。本发明提供的鱼眼相机畸变矫正的方法，基于现有的OpenCV鱼眼畸变矫正模型进行改进，无需额外的步骤，不用重新标定内参即可实现畸变矫正后视野角大于等于180度图像信息的恢复，从而保证了畸变矫正后图像信息的完成性和有效性。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种鱼眼相机畸变矫正的方法。

背景技术

鱼眼镜头是一种短焦距、大视场(视场角FOV可以达到或超过180度)的摄像镜头，其前面的透镜似鼓起的鱼眼，鱼眼镜头之名由此得来。人眼的水晶体是扁圆形的，因此可以看到更远处的东西，而鱼眼的水晶体是圆球形，因此虽然只能看到比较近的物体，却拥有更大的视角，也就是看得更加广阔。

鱼眼镜头由于自身的优点被广泛应用于各个领域，但鱼眼镜头拍摄的图像具有非常严重的畸变，使得人的视觉上感受不自然，因此需要将鱼眼镜头所拍摄的畸变图像矫正为人的视觉可接受的图像。

然而，现有OpenCV(一个基于Apache2.0许可发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库)的鱼眼相机去畸变算法无法恢复鱼眼图像视场角(FOV)大于等于180度的图像信息，会导致畸变矫正后的图像信息严重缺失。

等距投影模型是鱼眼镜头畸变矫正的常用模型，CN201610817788通过获得鱼眼图像对应的径向亮度梯度图，确定鱼眼图像的有效区域边缘，再基于此有效边缘的圆心和半径及所述鱼眼镜头的视场角进行映射。然而，该方案需要得到准确的径向亮度梯度，并明确鱼眼镜头的视场角，实现条件比较严格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，可以直接沿用OpenCV的基础标定结果，不用重新标定内参即可实现畸变矫正后视野角大于等于180度图像信息的恢复，从而保证了畸变矫正后图像信息的完成性和有效性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种鱼眼相机畸变矫正的方法，包括：

将无畸变图像的坐标从像素坐标系转换到相机坐标系；

将所述相机坐标系的坐标使用z的绝对值进行归一化；

使用归一化的坐标计算图像光心到无畸变投影点的距离r；

根据所述距离r计算出入射光线与光轴的夹角θ；

根据模型多项式计算出所述图像光心到畸变投影点的距离d(θ)；

根据相似三角形推导出所述畸变投影点的坐标；以及

将所述畸变投影点的坐标映射到矫正图像坐标中，获得矫正后的无畸变图像。

可选的，鱼眼图像的像素点在所述相机坐标系中的坐标为(x,y,z)，根据a＝x/abs(z)，b＝y/abs(z)，获得所述无畸变投影点在归一化坐标系中的坐标(a,b)。

可选的，使用归一化的坐标计算所述图像光心到所述无畸变投影点的距离r为：

可选的，根据所述距离r计算出所述入射光线与所述光轴的夹角θ为：θ＝atan(r)。

可选的，如果z＜0，则θ＝π-atan(r)。

可选的，根据模型多项式计算出所述图像光心到所述畸变投影点的距离d(θ)为：