一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統。所述方法包括：根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。本發明專利技術通過將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，使得從全景球面球心看過去，能看到沒有畸變的圖像，進而以全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。由此可知，本發明專利技術標定過程簡單，對鏡頭視角沒有限制，能消除畸變。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機器視覺領域，特別涉及一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統。
技術介紹
鏡頭標定及畸變校正是機器視覺領域中的常用基礎方法，在目標檢測/識別、深度測量、3D重建等眾多方面都具有極其普遍的應用。對于絕大多數的普通攝像機鏡頭，鏡頭標定和畸變校正算法已經相當成熟，但是對于在少量特殊場合中使用的超廣角及魚眼鏡頭(視角>180°)，目前較為缺少效果良好的方法。因而現有技術還有待改進和提高。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的不足之處，本專利技術的目的在于提供一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統，實現超廣角鏡頭的畸變校正。為了達到上述目的，本專利技術采取了以下技術方案：一種超廣角攝像頭畸變校正方法，包括如下步驟：A、根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；B、以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。所述的超廣角攝像頭畸變校正方法中，所述步驟A包括步驟：A1、獲取超廣角攝像頭拍攝的原始圖像的圓心，以所述圓心為原點建立直角坐標系；A2、建立全景球面的坐標系，根據超廣角攝像頭的成像模型，得到直角坐標系與全景球面的坐標系之間的映射關系，根據所述映射關系將原始圖像轉換成球面全景圖像。所述的超廣角攝像頭畸變校正方法中，所述直角坐標系與全景球面的坐標系之間的映射關系滿足如下公式：其中(a，b)為全景球面的坐標系中的坐標點，(x，y)為直角坐標系中的坐標點，所述全景球面的坐標系為極坐標系。所述的超廣角攝像頭畸變校正方法中，k為常數。所述的超廣角攝像頭畸變校正方法中，所述超廣角攝像頭為魚眼攝像頭。一種超廣角攝像頭畸變校正系統，所述系統包括：圖像轉換模塊，用于根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；投影輸出模塊，用于以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。所述的超廣角攝像頭畸變校正系統中，所述圖像轉換模塊具體用于：獲取超廣角攝像頭拍攝的原始圖像的圓心，以所述圓心為原點建立直角坐標系；建立全景球面的坐標系，根據超廣角攝像頭的成像模型，得到直角坐標系與全景球面的坐標系之間的映射關系，根據所述映射關系將原始圖像轉換成球面全景圖像。所述的超廣角攝像頭畸變校正系統中，所述直角坐標系與全景球面的坐標系之間的映射關系滿足如下公式：其中(a，b)為全景球面的坐標系中的坐標點，(x，y)為直角坐標系中的坐標點，所述全景球面的坐標系為極坐標系。所述的超廣角攝像頭畸變校正系統中，k為常數。相較于現有技術，本專利技術提供一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統。所述方法包括：根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。本專利技術通過將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，使得從全景球面球心看過去，能看到沒有畸變的圖像，進而以全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。由此可知，本專利技術標定過程簡單，對鏡頭視角沒有限制，能消除畸變。附圖說明圖1為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正系統的結構框圖。圖2為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正系統中，原始圖像的示意圖。圖3為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正系統中，全景球面的示意圖。圖4為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正系統中，將球面全景圖像投影至校正平面的示意圖。圖5為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正系統中，原始圖像、球面全景圖像和輸出圖像的轉換示意圖。圖6為本專利技術提供的超廣角攝像頭畸變校正方法的流程圖。具體實施方式本專利技術提供一種超廣角攝像頭畸變校正方法及系統。為使本專利技術的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本專利技術進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術提供一種超廣角攝像頭，所述超廣角攝像頭的視角大于等于180°，本實施例中，優選為魚眼攝像頭，即，鏡頭為魚眼鏡頭。所述超廣角攝像頭包括超廣角攝像頭畸變校正系統，請參閱圖1，所述系統包括圖像轉換模塊10和投影輸出模塊20。所述圖像轉換模塊10，用于根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像。所述超廣角攝像頭的成像模型，包含實際景象與拍攝實際景象形成的原始圖像之間的對應關系，具體為半視場角與像高的關系。所述半視場角與像高的關系，即描述理想像高度L與物方半視場角w之間關系。描述理想像高度L與物方半視場角w之間關系的數學公式(1)有以下幾種：L＝k×w，L＝2×k×sin(w/2)，L＝2×k×tan(w/2)，L＝k×sin(w)。現在市場上用的最多的超廣角鏡頭成像原理是式L＝k×w表示的等距成像，本實施例中亦采用的是等距成像的超廣角鏡頭。所述球面全景圖像為通過經緯映射法展開的全景圖。由于根據超廣角攝像頭自身的成像模型進行投影，故在全景球面的球心往球表面看過去，看到的球面全景圖像與實際景象相同，沒有畸變。所述投影輸出模塊20，用于以所述全景球面的球心為起點(投影的光源位置)，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。優選的，所述校正平面垂直于球面全景圖像的投影方向。從全景球面的球心往外投影，將球面全景圖像投影至校正平面上后，即可得到無畸變的、與實際景象相同的平面圖像，可見本專利技術提供的畸變校正系統具有標定過程簡單，對鏡頭視角沒有限制，校正效果良好的優點。進一步的，請參閱圖2、圖3和圖5，圖2表示魚眼鏡頭拍攝的相片，即原始圖像，圓內部為圖像，圓到矩形之間為黑色不成像區域。圖3為全景球面。所述圖像轉換模塊10具體用于：獲取超廣角攝像頭拍攝的原始圖像30的圓心C，以所述圓心C為原點建立直角坐標系；建立全景球面的坐標系，根據超廣角攝像頭的成像模型，得到直角坐標系與全景球面的坐標系之間的映射關系，根據所述映射關系將原始圖像30轉換成球面全景圖像40。如圖2所示，超廣角攝像頭拍攝的原始圖像的有效區域為一圓形。由圓形區域易得圓心C。以C為直角坐標原點，對于區域中任意一點K(x,y)，其位置處的像高即為sqrt(x×x+y×y)，即，照射到點K的入射光線與相機光軸的夾角即為半視場角w。若超廣角鏡頭視角為180°，則超廣角圖像可映射至全景球面的一個半球面上(若不為180°，也可類似推導)。原始圖像上任意點K(x，y)與全景球面上對應點K’(a,b)(a為水平轉角，類似于經度；b為俯仰角，類似于緯度)的映射關系，推導如下：原始圖像(魚眼圖像)中的點ABCDK分別映射至全景球面上的點A’B’C’D’K’。全景球面的球心為點O。OA’＝OB’＝OC’＝OD’＝OK’＝全景球面半徑R。為確定映射關系，也就需要求點K(x，y)的映射點K’的球面坐標(a，b)。由魚眼鏡頭等距投影模型易知角K’OC’＝f(CK)，其中f(L)為反映∠K’OC’與CK轉換關系的線性函數，換而言之，所述函數f(L)為描述物方半視場角w與理想像高度L關系的函數(上述公式(1)的反函數)。對于常見魚眼鏡頭來說，所述公式(1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超廣角攝像頭畸變校正方法，其特征在于，包括如下步驟：A、根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；B、以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。

【技術特征摘要】
1.一種超廣角攝像頭畸變校正方法，其特征在于，包括如下步驟：A、根據超廣角攝像頭的成像模型，將超廣角攝像頭拍攝的原始圖像投影至全景球面，得到球面全景圖像；B、以所述全景球面的球心為起點，將所述球面全景圖像投影至校正平面上，得到畸變校正后的輸出圖像。2.根據權利要求1所述的超廣角攝像頭畸變校正方法，其特征在于，所述步驟A包括步驟：A1、獲取超廣角攝像頭拍攝的原始圖像的圓心，以所述圓心為原點...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅海風，
申請(專利權)人：TCL集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44