[发明专利]影像处理方法及用于该影像处理方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及影像处理方法及用于该影像处理方法的装置，更详细地讲，涉及利用镜头畸变修正的影像处理方法及用于该影像处理方法的装置。

背景技术

随着大容量存储器芯片的开发及计算机处理速度的迅速提高，利用计算机的影像处理技术在整个工业上均被使用。尤其是在工厂自动化生产线中的检查测定部分或实时网络监控系统中，成为不可缺少的技术。若使用如鱼眼镜头那样的广角镜头，则具有在相同的视场(FOV：Field Of View)内能够获得更广范围的图像的优点，另一方面，越远离影像中心则畸变程度越严重，为此需要进行几何修正。

关于输入影像的修正，目前有许多研究者发表了照相机或VCR等的畸变影像修正技术。Rahul为了进行由广角镜头带来的畸变修正，对综合了径向畸变(Radial Distortion)和偏心畸变(Decentering Distortion)的照相机修正方法进行了研究，Weng则对通过照相机输入的影像进行修正的算法进行了研究。Tsai发表了利用一次快速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)的修正式，且为了修正影像中心点，使用刚体(Rigid Body)变换、针对针孔(Pin Hole)照相机的远近方程式以及用二次项表示的径向畸变公式进行修正。

大部分的研究者对于广角不是很大的照相机等，使用针对在对角线方向等上出现的畸变的修正模型的一般式，使用极小化法(Minimizing Method)分别求出系数来进行修正，并且由于修正模型的一般式的复杂性，忽略高次项，其适用仅限于特定视觉环境和畸变类型。

作为决定光学系统性能的重要因子，可以列举像差(Aberration)。这是因具有一定的曲率和折射率的镜头的属性而发生的现象，是指成像时像不能正常会聚而看起来模糊或歪斜的现象。

镜头像差通常可以分为球面(Spherical)像差、彗形(Coma)像差、散光(Astigmatism)像差、场曲(Field Curvation)像差和畸变(Distortion)像差等五种类型，统称为塞德耳像差(Seidel Aberration)。

球面像差是指在成像时，从与经过镜头中心的垂直轴即光轴(On Axis)远的位置入射的光线相比从与光轴近的位置入射的光线更大地折射，并且就成像位置而言，也成像在与镜头近的位置的现象。

散光像差因镜头抛光不良、镜头材料不良及温差等而产生。

场曲像差现象是指，越是从与光轴远的地方入射的光，越在与镜头近的位置成像，并且，焦点形成在非平面的球面上而形成弯曲的像。

畸变像差是指被摄体的直线部分弯曲而成像的现象。

对色像差而言，由于光通过镜头时因波长的不同而产生折射差异，因此折射结果，波长短的光被更严重地折射，从而产生分别不同的成像，结果，看起来物体按各个颜色呈现。

放射状的畸变在带有廉价镜头的照相机中容易出现，在用于特殊功能的鱼眼镜头或移轴镜头中尤为突出。这样的镜头畸变现象是在利用镜头的所有影像装置中发生的问题，在未掌握这样的镜头畸变的中心点的情况下，不能进行镜头畸变修正，或者即使进行修正，修正后也会发生新的畸变。影像畸变问题对于数字成像系统制造者及核心构成要素供给者来说非常重要。

为了减少镜头畸变现象，可以采用在镜头中使用特殊的材料、或者将多个镜头结合在一起进行制作的方法。然而，这些方法导致镜头的价格上升，因此存在在不能更换镜头的小型照相机中不能适用的问题。此外，在使用多个镜头的情况下，会产生畸变中心扭曲的问题。

因为这样的问题，开发出多种通过影像处理对这种畸变进行修正的方法。目前的畸变修正技术，主要使用利用拍摄时的照相机设置或拍摄了指定测试图案而得到的影像的方法。正逐渐开展不用附带信息而仅使用影像信息来修正镜头畸变的自动修正方法的研究。

目前的大量技术大部分着重于容易进行分析和修正的放射状镜头畸变修正技术。特别地，为了进行小型照相机中的镜头畸变修正，对基于影像处理技术的镜头畸变修正技术进行研究。主要着重于放射状镜头畸变，研究出了以畸变的中心点为基准，掌握畸变程度，并对镜头畸变进行修正的技术。通过优化，使说明曲线组、直线组与曲线组之间的像差的等式组得以求解，从而能够计算出从畸变图像到修正后影像的整体畸变程度。

发明内容

要解决的问题

用于解决上述问题的本发明的第一目的在于，提供一种利用镜头畸变修正的影像处理装置。

用于解决上述问题的本发明的第二目的在于，提供一种利用镜头畸变修正的影像处理方法。