[发明专利]校正鱼眼镜头图像畸变的方法

摘要

本发明提供一种校正鱼眼镜头图像畸变的方法，其采用主光轴、空间物点的主光线、虚拟投影物面、第一个光学表面、鱼眼镜头、像面、第i个光学表面、第i+1个光学表面与最后一个光学表面，虚拟投影物面垂直于鱼眼镜头的主光轴，像面是鱼眼镜头的成像面，垂直于主光轴，空间物点的主光线经过虚拟投影物面、鱼眼镜头的第一个光学表面、第i个光学表面、第i+1个光学表面，最后达到像面，第一个光学表面为鱼眼镜头第一个透镜的第一个光学表面，第i个光学表面、第i+1个光学表面分别为鱼眼镜头的第i光学表面与第i+1个光学表面；空间物点的主光线经过虚拟投影物面，交于虚拟投影物面上。本发明可以获取物像径向高度关系，利用该关系对畸变图像进行校正，校正效果理想，方法简单，原理清晰，可很好应用于很多领域。

主权项

1.一种校正鱼眼镜头图像畸变的方法，其特征在于，其采用主光轴、空间物点的主光线、虚拟投影物面、第一个光学表面、鱼眼镜头、像面、第i个光学表面、第i+1个光学表面与最后一个光学表面，虚拟投影物面垂直于鱼眼镜头的主光轴，像面是鱼眼镜头的成像面，垂直于主光轴，空间物点的主光线经过虚拟投影物面、鱼眼镜头的第一个光学表面、第i个光学表面、第i+1个光学表面，最后达到像面，第一个光学表面为鱼眼镜头第一个透镜的第一个光学表面，第i个光学表面、第i+1个光学表面分别为鱼眼镜头的第i光学表面与第i+1个光学表面；空间物点的主光线经过虚拟投影物面，交于虚拟投影物面上，坐标为P”(x”，y”)，空间物点经过鱼眼镜头成像后，在像面x’o’y’上对应像点P’(x’，y’)；切向畸变要比径向畸变小得多，忽略切向畸变对图像的影响，仅研究径向畸变给鱼眼图像带来的变形，θ₁代表虚拟投影物面上投影点极坐标角度，θ₂代表像面上投影点的角度，因此，θ₁＝θ₂；利用空间物点的主光线追迹获取h_i＝f(h₀)关系，其中h_i为像面上像点径向高度O’P’，h₀为像面上像点径向高度O”P”；利用傅里叶正弦级数进行函数拟合，再求反函数求得h₀＝f^‑1(h_i)，然后利用该关系进行像素点坐标映射求解，得到校正后图像像素点坐标，达到校正的目的，i为自然数，代表序数；从第一个光学面开始，对鱼眼镜头系统中的光学面逐个进行计算，直到求出最后光学面的像方视场角ω_l，结果得到ω_l与ω₀、β_l与ω₀之间的关系，如下式(6)：ω_l＝f₁(ω₀)，β_l＝f₂(ω₀)          (6)设虚拟物平面距离第一个光学面顶点的距离为d₀，虚拟物点P”距离光轴的径向位置为h₀，如下式(7)：h₀＝(L_p(ω₀)+d₀)tanω₀             (7)L_p(ω₀ )是定义视场角为ω₀时主光线的初始入射位置，主光线能通过光路中孔径光阑的中心，L_p(ω₀)应用自孔径光阑处逆向追迹主光线的过程来确定；像点的径向位置h_i的计算表达式如下式(9)：由表达式(6)、(7)和(9)，求出像点的径向位置h_i和虚拟物面上物点的径向位置h₀的函数关系式如下式(10)：h_i＝f(h₀)                (10)即利用空间物点的主光线追迹获取h_i＝f(h₀)关系。