【技术实现步骤摘要】
一种基于多透镜系统的相机畸变校正方法
[0001]本专利技术涉及视觉领域的目标跟踪、定位、测量及重建,特别涉及一种基于多透镜系统的畸变校正方法属于计算机视觉相机畸变校正领域。
技术介绍
[0002]近年来,计算机视觉技术已经广泛应用在智能监控、机器人、无人机和无人驾驶汽车等方面。而计算机视觉的基础是相机成像技术,只有好的相机成像技术,才可能有进一步的工程应用。
[0003]相机成像一般分为小孔成像和透镜成像。小孔成像也称为针孔成像,即光穿越小孔时呈直线传播方式而产生的像,但由于小孔不具有聚光功能,因此,小孔成像难以保证图像的清晰度。由于凸透镜具有聚光功能,当光穿越透镜时会往焦点聚集,因此,现代相机成像往往采用凸透镜方式进行图像采集。
[0004]目前的现代相机可以单一凸透镜相机和多透镜相机,如手机相机普通属于单透镜相机,而专门用于摄影艺术的相机却属于多透镜相机,其由若干个凸透镜和凹透镜组成。
[0005]由于制造不精确或广角镜头的性质,不管是单凸透镜相机还是多透镜相机,在成像过程中,或多或少会产生某种畸变。当我们谈论图像中的失真时,通常假定标准的未失真图像是由针孔镜头拍摄的图像。而相机畸变将直接影响目标跟踪、3D定位及目标测量的精度,因此,相机畸变已经成为计算机视觉专家的高度关注问题。
[0006]相机畸变模型主要包括径向畸变和投影畸变二种模型。径向畸变是中央单视图相机系统中的主要畸变,它会导致图像平面上的点从透视相机模型下投影的理想位置沿径向轴从畸变中心偏移。而投影畸变的指在广角镜头 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多透镜系统的相机畸变校正方法,包括以下步骤:步骤1.凸透镜成像模型简化:将凸透镜简化成一条线段,记为V1V2,线段的长度为凸透镜的直径(2r),过光心O且垂直于的线段V1V2为主光轴,假设一条射线R
α
射向凸透镜,且R
α
与主光轴的夹角为α,对射线角度α与凸透镜的半径r进行角
‑
线仿射变换:在(1)式中,当α=0时,x=0;当α=π/2时,x=r;由于式(1)是一种均匀变换,称之为角
‑
线均匀仿射;假设凸透镜两边为均匀媒介,而凸透镜上每点的法方向不相同,根据平行于主光轴的射线必汇聚于焦点性质,可以得到凸透镜的折射率n及法矢量θ方程:射线必汇聚于焦点性质,可以得到凸透镜的折射率n及法矢量θ方程:式(3)中θ(x)表示变量为x的法矢量函数,k为焦比,且k=f/r,式(3)中的ρ=tan
‑1(f/x);θ为法矢量与光轴反方向的夹角;很明显有:步骤2.获得相机标定所需的图像:设计了一张相机标定图片,将成像的中心位置固定到图片上的某个点上,假设为A点,即A为参考点,并用相机对图片进行拍摄,获得的一幅相机标定所需的图像;步骤3.相机标定,获得所需参数:读取步骤2所获得的标定图像头文件,获得的相机焦距、图像大小等信息,采用式(4)进行数模转换,计算得到各点到图像中心(A点)距离d
a
(mm)式(4)中(M,N)为图像尺寸,(w,l)为感光元件大小,(X
i
,Y
i
)为点i的在像平面的坐标(Pixels),(u
i
,v
i
)为点在感光元件的坐标(mm);通过测量获得实际空间中各点到A点的距离,记为d
s
(mm);利用式(2)获得针孔成像模型下的,各点离图像中心点距离,记为d
p
(mm)式(5)中f为相机焦距,m为拍摄距离;采用单透镜模型进行计算,获得各点离A点距离记为d
sl
(mm);设穿越光心射线的入射角为α,折射角为β,多透镜系统的折射率为n,那么有:采用式(6),利用步骤1推导的数学模型和步骤3计算得到的数据计算样本图像中各个点的多透镜的折射率及折射角,然后对这些折射角与折射率的关系进行了分析,折射角与折射率之间关系趋近于一条直线:n=k1β+n0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式(7)中,k1直线斜率,n0为初始折射率;称式(7)为角度
‑
折射率之间的仿射变换;
步骤4.畸变校正:设图像尺寸为M
×
N(像素...
【专利技术属性】
技术研发人员:毛家发,潘涵彧,李艳艳,许金山,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:
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