[发明专利]一种基于径向对称投影模型的鱼眼图像矫正方法

说明书

本发明公开了一种基于径向对称投影模型的鱼眼图像矫正方法，包括：获取拍摄待矫正鱼眼图像的相机的内参矩阵和径向畸变系数；根据预设盒形曲面中间占比和投影点后移距离，以及预设矫正图像分辨率，计算在投影坐标系中生成的矫正图像的宽和高；根据内参矩阵和径向畸变系数，从矫正图像的初始位置开始行遍历每一个像素点，计算矫正图像上全部像素点的像素值，得到矫正图像；获取矫正图像的人工考察结果，如果满足需求，则矫正完成；如果不满足需求，则重新设置盒形曲面中间占比和投影点后移距离；循环执行，直至矫正完成。该方法可精准保留鱼眼图像上的全部信息，且矫正后直线恢复效果和视觉效果良好，构建的数学模型易于分析，参数调整简单方便。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于径向对称投影模型的鱼眼图像矫正方法。

背景技术

鱼眼镜头是一种视场角很大的镜头，使用鱼眼镜头的相机可以捕获大范围的视觉信息。但所捕获的鱼眼图像中存在较大的畸变，不仅影响视觉效果，还给后续的直线检测等处理带来很大的困难。

当前鱼眼图像的矫正有多种方法，大致分为基于图像的方法和基于相机标定的方法这两种。基于图像的方法不需要获取拍摄设备的信息，应用较灵活。但是这类方法只能减小图片的畸变程度，不能消除畸变，对直线的恢复效果不理想。基于相机标定的方法，需要获取相机的内参矩阵和径向畸变参数，利用三维投影模型矫正图片。朱霍·坎纳拉(JuhoKannala)和萨米·S·勃兰特(Sami S.Brandt)提出了一种通用的相机模型：Kannala-Brandt模型，即径向对称投影模型。

以该模型为基础，鱼眼图像的矫正问题转换成球面图像投影到平面的问题。最简单的投影方法是针孔投影，利用针孔投影的矫正方法已被集成到Matlab视觉工具包和开源计算机视觉库OpenCV中，成为鱼眼图像矫正的首选方法。针孔投影虽然能够完全恢复直线，但是只能矫正鱼眼图像的中间部分，导致边缘信息大量丢失。为了保留球面图像上的全部信息，后续研究者提出了多种投影方法：Sharpless等人提出了Panini投影法，在大视角全景图的畸变矫正上表现良好，但是在鱼眼图像上表现不佳；Carroll等人基于最小化线条失真提出了一种矫正方法，在直线恢复上取得了非常好的效果，但是这种方法需要手动在鱼眼图像上画线标注，操作较为复杂；Chang等人提出了两步法投影，矫正后视觉效果良好，直线恢复也比较理想，但是引入了贯穿整幅图像的新畸变，其数学模型也较为复杂，不便于分析。

因此，在现有鱼眼图像矫正方法的基础上，如何提供一种直线恢复效果好，并且保留鱼眼图像上所有信息的鱼眼图像矫正方法，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的基于径向对称投影模型的鱼眼图像矫正方法，该方法可保留鱼眼图像上的全部信息，矫正后直线恢复效果和视觉效果良好，且构建的数学模型易于分析，参数调整简单方便。

本发明实施例提供一种基于径向对称投影模型的鱼眼图像矫正方法，包括如下步骤：

S1、获取拍摄待矫正鱼眼图像的相机的内参矩阵和径向畸变系数；

S2、根据预设盒形曲面中间占比和投影点后移距离，以及预设矫正图像分辨率，计算在投影坐标系中生成的矫正图像的宽和高；根据所述内参矩阵和径向畸变系数，从所述矫正图像的初始位置开始行遍历每一个像素点，计算所述矫正图像上全部像素点的像素值，得到矫正图像；

S3、获取所述矫正图像的人工考察结果，如果满足需求，则矫正完成；如果不满足需求，则重新设置所述盒形曲面中间占比和投影点后移距离；

S4、循环执行步骤S2～步骤S3，直至矫正完成。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21、根据预设盒形曲面中间占比和投影点后移距离，以及预设矫正图像分辨率，计算在投影坐标系中生成的矫正图像的宽和高；