[发明专利]一种鱼眼镜头标定后鱼眼图像校正的方法

摘要

本发明属于数字图像处理领域，公开一种鱼眼镜头标定后鱼眼图像校正的方法，首先建立了完整的鱼眼摄像机投影和畸变模型，该模型是一种通用的鱼眼模型，使用自制的平面标定板并利用该通用模型实现鱼眼摄像机的模型参数的标定，并利用标定后的镜头畸变参数把鱼眼圆形畸变图像还原为满足人眼视觉效果的透视图像。本发明是基于平面棋盘格的鱼眼镜头标定和鱼眼畸变校正方法，非常适用于视觉导航、移动监控等场合。本发明提出的方法，不仅可以适用于圆形鱼眼图像还可以对不完整的鱼眼图像进行校正。

主权项

一种鱼眼镜头标定后鱼眼图像校正的方法，其特征在于，包括：S1.建立完整的鱼眼摄像机投影和畸变模型，并在模型上建立鱼眼成像关系；S2.由鱼眼镜头与配套摄像模块组成鱼眼摄像机，并自制平面棋盘标定板，再利用鱼眼摄像机拍摄平面棋盘格采集图像来标定鱼眼镜头；S3.鱼眼镜头标定后，利用相关标定参数对鱼眼畸变图像进行畸变校正；步骤S1的建立完整的鱼眼摄像机投影和畸变模型的具体过程为：设空间场景点M＝[X,Y,Z,1]在鱼眼图像上的成像点为p＝[u,v]τ；鱼眼摄像机投影成像的完整模型由以下方程描述：λuvf(ρ)=PM---(1)]]>其中λ为参数，λ＞0；P称之为投影矩阵，P＝[R|T]，R∈S0(3)，f(ρ)代表鱼眼镜头的曲面多项式模型，f(ρ)中的参数为(a0,a1,a2,a3,a4)，公式描述为：f(ρ)＝a0+a1ρ+a2ρ2+a3ρ3+a4ρ4  (2)其中ρ对应于鱼眼图像像素点到图像中心的距离，ρ关于θ的多项式称为畸变多项式，ρ关于θ的多项式模型表示为：ρ＝b0+b1θ+b2θ2+b3θ3+b4θ4+...+bnθn  (3)其中θ是入射光线与单位球Z轴正方向的夹角；多项式系数称之为畸变系数，表示为b0,b1,b2,b3,b4,...；增加参数来描述更精确的模型；即通过一个仿射变换达到精确描述的目的，即：u′v′=cde1uv+xcyc---(4)]]>其中c，d，e为参数，(u',v')为真实坐标，(u,v)为理想坐标，(xc,yc)为图像中心坐标；上式表示为：u'＝Au+t  (5)其中A∈R2×2和t∈R，对鱼眼摄像机进行标定就是估计P＝[R|T]，a0,a1,a2,a3,a4,A,t这些参数；其中矩阵R，T称之为外部参数；a0,a1,a2,a3,a4，A,t称之为内部参数；要校正鱼眼畸变图像，只需要使用内部参数。