[发明专利]校正图像失真的方法以及使用该方法处理图像的装置

说明书

技术领域

本发明涉及处理图像的方法和装置，具体地，涉及校正图像失真的方法 以及使用该方法处理图像的装置。

背景技术

照相机已经使用在广泛的工业应用中并且正使用在数目不断变大的应 用中。例如，照相机取代人眼而使用在许多自动工业应用中，如生产线上的 机器人监控、产品质量测试、医学诊断、安全和通过使用图像系统捕获的图 像的识别。

通常，当需要获取高分辨率图像时，在照相机前面放置窄角镜头，并且 当需要对更宽区域进行照相时，在照相机前面放置广角镜头。广角镜头允许 宽角度的视野，但具有分辨率从镜头中央向外部减小的缺点。

广角镜头还具有径向失真从镜头中央向外部增加的缺点。这种径向失真 是分辨率退化的主要原因。

图1A和1B是分别图解其中径向失真由广角镜头所导致的模式图像和 网络图像的照片。如上所述，分辨率退化和径向失真从镜头中央向外部增加。

校正镜头失真的方法分为尺度方法和非量测方法。尺度方法通过使用可 能影响镜头失真的照相机模型的内在和外部参数来校正图像中的失真。内在 和外部参数基于参考点而被测量。非量测方法不依赖于参考点而依赖于视景 中的直线必需一直对应(project to)图像中的直线的事实。非量测方法通过 将由镜头失真所导致的曲线修正为直线来校正失真。

在尺度方法中，使用更多参考点可能增加失真系数的精确性。因此，尺 度方法在提取参考点的过程中可能需要多个模式图像。此外，尺度方法可能 引入在获取内在和外部参数时出现的严重测量误差。

在非量测方法中，能够通过使用单个图像而不是任何参考点的使用来获 取失真系数。然而，在非量测方法中，失真系数仅仅在图像包括具有线性分 量的对象时才能被测量。此外，自动失真校正算法对非量测方法中的噪声非 常敏感。

发明内容

本发明提供一种校正图像失真的装置和方法，其能够克服校正镜头失真 的传统方法的缺点并且能够减少图像外部的图像质量退化。

根据本发明的一个方面，提供一种校正图像失真的方法，该方法包括： 从广角镜头接收图像；提取图像中的失真的失真系数；使用提取的失真系数 来校正图像失真；以及显示校正图像。

提取失真系数可以包括通过使用镜头失真模型人工地获取预定范围内 的最佳失真系数。校正图像失真可以包括应用使用提取的失真系数的反向映 射。镜头失真模型可以通过等式描述

R_C＝R_D(1+kR²_D)，0＜k ≤(a-1)/R²_DM

其中：R_C是从预定点到校正图像的坐标系原点的距离；R_D是从预定点 到具有失真的图像的坐标系原点的距离；以及k是大于0并且等于或者小于 (a-1)除以R_DM的平方的失真系数。术语R_DM是从具有失真的图像的坐标 系原点到最远点的最大距离，并且a是大于2的常数。

校正图像失真可以包括通过使用双线性插值消除锯齿边缘伪影 (jagged-edge artifacts)。图像失真的校正还可以包括修正外部的曲线以最小 化校正图像外部的模糊化。

外部曲线的修正可以包括基于R_C-R_D图形中的拐点选择多个点并且基 于所选的多个点修正曲线。

根据本发明的另一方面，提供一种处理图像的装置，该装置包括：广角 镜头，用于接收图像；图像处理单元包括用于提取由广角镜头所导致的图像 中的失真的失真系数的失真系数提取单元，和用于通过使用提取的失真系数 校正图像失真的失真校正单元；以及显示单元，用于显示校正图像。

广角镜头可以包括具有小于120°的视角的鱼眼镜头(fish-eye lens)。失真 系数提取单元可以通过使用镜头失真模型人工地获取预定范围内的最佳失 真系数。

失真校正单元可以通过使用失真系数的反向映射来校正由广角镜头所 导致的径向失真。失真校正单元可以使用双线性插值消除由径向失真的校正 所导致的锯齿边缘伪影。