[发明专利]适用于墙装式全景摄像机的鱼眼图像的畸变校正方法

摘要

鱼眼镜头在成像系统中有着广泛的应用，然而鱼眼镜头所成图像有严重畸变，影响了图像效果。现有的鱼眼图像畸变校正方法并未考虑延时因素，实现这些方法一般会带来1帧量级的延时，这限制了这些算法的实际应用。一种适合于墙装式全景摄像机的鱼眼图像快速校正算法，本发明提出了一种无延时的鱼眼图像畸变校正方法，该方法根据墙装式全景摄像机拍摄得到的全景图像本身的畸变特性，只对全景图像在水平方向上进行校正，而在垂直方向上保持不变，简化了校正算法的计算。在水平方向上，找出原始畸变图像上每一行的校正参数，逐行进行校正，实验结果表明所提出校正方法能有效减少畸变效果，其延时为1行的量级。该方法能方便地应用于嵌入式系统中。

主权项

一种适用于墙装式全景摄像机的鱼眼图像的畸变校正方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、全景摄像机输出的矩形的全景图像为原始输入图像，以原始输入图像为基准建立直角坐标系XOY：以原始输入图像的左上直角点作为直角坐标系的原点O、水平边为X轴、垂直边为Y轴；原始输入图像的中心点为E（Xe，Ye）；设原始输入图像高度和宽度分别为H和W，则H和W分别等于原始输入图像的纵向和横向的像素值；（2）、根据原始输入图像的畸变弯曲特性，确定原始输入图像的两个最大圆弧ADG和CFQ，其中A（L，0），D（0，H/2），G（L，H），C（W－L，0），F（W，H/2），Q（W－L，H），B（W/2，0），K（W/2，H）；定义：原始输入图像上的两条最大圆弧ADG与CFH之间的区域为校正目标图像ACQG；校正目标图像ACQG经畸变校正后的图像为矩形的校正后图像A′C′Q′G′，其中A′（0，0），C′（W，0），G′（0，H），Q′（W，H），D′（0，H/2），F′（W，H/2），B′（W/2，0），K′（W/2，H），E′（Xe，Ye）；（3）、对原始输入图像进行畸变校正就是将校正目标图像ACGQ映射到校正后图像A′C′Q′G′上去，对于校正后图像A′C′Q′G′中的任何一行图像上的每一像素点，都与校正目标图像ACQG中的相应行上的每一像素点成一一对应关系，得到在每一行上校正目标图像ACQG与校正后图像A′C′G′Q′之间的比例关系后，再通过插值算法由校正目 标图像ACQG计算得到校正后图像A′C′Q′G′，从而完成图像的畸变校正；具体方法如下：（Ⅰ）、设最大圆弧ADG的圆心为I(Xi，Yi)，如公式（ⅰ）： Xe = W 2 Ye = H 2 Xi 2 = ( Xi - L ) 2 + Yi 2 Yi = Ye - - - ( i ) ; （Ⅱ）得出圆弧段AD的函数表达式：由公式（ⅰ）求得最大圆弧ADG的圆心坐标I(Xi，Yi)，设n为行序号，圆弧段AD上的坐标点为P（n）（Xp(n)，Yp(n)），其中1≤n≤H/2、且n为整数，纵坐标由1到H/2递增，得出圆弧段AD坐标，如公式（ⅱ）： Xp ( n ) = Xi - Xi 2 - ( Yi - n + 1 ) 2 Yp ( n ) = n { 1 ≤ n ≤ H 2 } - - - ( ii ) ; 即得到了圆弧段AD的每一行横坐标；（Ⅲ）、根据得出的圆弧段AD的每一行横坐标求出四分之一的校正目标图像ABED与四分之一的校正后图像A′B′E′D′之间每一行的校正系数r（n），如公式（ⅲ）： r ( n ) = W 2 - Xp ( n ) W 2 { 1 ≤ n ≤ H 2 } - - - ( iii ) ; （Ⅳ）、根据求得的校正系数r（n），对四分之一的校正目标图像 ABED进行校正：设m为列序号，1≤m≤W/2、且m为整数；对于四分之一的校正后图像A′B′E′D′上的任意像素点，用坐标S′（m，n）来表示，其在四分之一的校正目标图像ABED上的对应点设为S（x，y），关系如公式（ⅳ）： S ′ ( m , n ) ⇔ S ( x , y ) x = Xp ( n ) + ( m - 1 ) × r ( n ) y = n { 1 ≤ n ≤ H 2 , 1 ≤ m ≤ W 2 } - - - ( iv ) ; 由公式（ⅳ）可以求出四分之一的校正目标图像ABED和四分之一的校正后图像A′B′E′D′之间的每一像素点之间的一一对应关系；（Ⅴ）、根据S点横坐标所在的位置进行一维图像插值法得到最终的四分之一的校正后图像A′B′E′D′的像素值；（Ⅵ）、同理，得到四分之一的校正后图像B′C′F′E′、E′F′Q′K′、D′E′K′G′；即将校正目标图像ACQG进行畸变校正后成校正后图像A′C′Q′G′。