一種單幅圖像去畸變方法技術

本發明專利技術公開的一種單幅圖像去畸變方法，包括將畸變圖像經二值化、連通域提取后，計算各個實心圓的重心坐標，使實心圓的中心坐標與標定板的實心圓陣列物理坐標一一對應；構建畸變圖片與標定板間的透視變換，生成畸變圖片與標定板之間的映射關系；將實心圓陣列區域內的畸變像素進行透視變換，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對實心圓陣列內畸變圖像的校正；遍歷實心圓陣列區域外的畸變像素點，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對全圖的畸變校正。正。正。

【技術實現步驟摘要】
一種單幅圖像去畸變方法


[0001]本專利技術涉及工業機器視覺領域，更具體的，涉及一種單幅圖像去畸變方法。

技術介紹

[0002]在工業機器視覺
，因制造工藝、拍照角度等因素限制，相機成像往往包含了各種畸變，導致匹配、定位、測量或缺陷檢測錯誤，故需要對圖像去畸變并實現像素坐標與物理坐標的轉換，保證匹配、定位、測量或缺陷檢測的正確性。另外，因空間限制相機成像也可能存在遮擋，因此需要設計易用的標定板應對各種復雜場景，保證特征提取的正確性。

技術實現思路

[0003]為了解決上述至少一個技術問題，本專利技術提出了一種單幅圖像去畸變方法。
[0004]本專利技術第一方面提供了一種單幅圖像去畸變方法，包括：
[0005]S1，將畸變圖像經二值化、連通域提取后，計算各個實心圓的重心坐標，使實心圓的中心坐標與標定板的實心圓陣列物理坐標一一對應；
[0006]S2，構建畸變圖片與標定板間的透視變換，生成畸變圖片與標定板之間的映射關系；
[0007]S3，將實心圓陣列區域內的畸變像素進行透視變換，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對實心圓陣列內畸變圖像的校正；
[0008]S4，遍歷實心圓陣列區域外的畸變像素點，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對全圖的畸變校正。
[0009]本專利技術一個較佳實施例中，所述實心圓包括四個大實心圓，四個大實心圓呈中心對稱排列，其中2個大實心圓位于中間行，另外2個大實心圓位于中間列。
[0010]本專利技術一個較佳實施例中，設定圖像坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向下為Y軸方向，原點位于圖像的左上角，設定標定板坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向上為Y軸方向，原點位于標定板的中心。
[0011]本專利技術一個較佳實施例中，重心像素坐標計算公式如下：
[0012][0013]其中(x
n
，y
n
)為畸變圖像中實心圓區域內像素坐標，N為區域內像素個數，(x0，y0)為重心像素坐標。
[0014]本專利技術一個較佳實施例中，步驟S2中還包括：
[0015]構建畸變模型，將一個平面投影到一個新的平面，而畸變圖片與標定板的實心圓陣列一一對應進行透視變換；
[0016]透視變換公式如下：
[0017][0018]展開為：
[0019][0020]其中，為畸變圖片的像素坐標的其次表示，為標定平面的物理坐標，為去畸變后圖像坐標的齊次表示，矩陣T為：
[0021][0022]本專利技術一個較佳實施例中，畸變模型公式如下：
[0023][0024]其中(x，y)為畸變圖像的像素坐標，(x
u
，y
u
)為去畸變后的坐標，k1、k2、k3為畸變系數，
[0025]r2＝x2+y2。
[0026]本專利技術的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：
[0027]本專利技術通過實心圓陣列標定板，采用大實心圓和小實心圓設計，大實心圓和小實心圓共兩種特征。四個大實心圓呈中心對稱排列，其中2個位于中間行，另外2個位于中間列，可以快速確定標定板的中心點及中間行和中間列，從而實現快速自動排序，即使部分邊緣區域的小實心圓被遮擋，完成正確的特征提取與排序。
附圖說明
[0028]為了更清楚地說明本專利技術具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的一些附圖是本專利技術的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本專利技術實施例畸變圖像示意圖；
[0030]圖2是本專利技術實施例標定板實心圓陣列示意圖。
具體實施方式
[0031]為了能夠更清楚地理解本專利技術的上述目的、特征和優點，下面結合具體實施方式
對本專利技術進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0032]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術，但是，本專利技術還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本專利技術的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
[0033]實施例一
[0034]參見圖1
?
2所示，本專利技術提出一種單幅圖像去畸變方法，具體包括：約定圖像坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向下為Y軸方向，原點位于圖像的左上角，約定標定板坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向上為Y軸方向，原點位于標定板的中心。畸變圖像與標定板的實心圓陣列一一對應，因此可以構建透視變換去除圖像畸變，具體步驟如下：
[0035]S1：排序所有的實心圓。將畸變圖像經二值化、連通域提取后，計算各個實心圓的重心，以大實心圓所在的行為中間行、大實心圓所在的列為中間列，原點為中間行與中間列的交點，然后自左至右、自上之下排序所有的實心圓的重心像素坐標，使之與標定板的實心圓陣列物理坐標一一對應；
[0036]重心像素計算公式如下：
[0037][0038]其中(x
n
，y
n
)為畸變圖像中實心圓區域內像素坐標，N為區域內像素個數，(x0，y0)為重心像素坐標。
[0039]S2：構建畸變圖片與標定板間的透視變換。
[0040]S2
?
1：畸變模型。由于鏡頭透鏡對光線傳播的影響，使得光線穿過透鏡投影到CMOS時，位置會發生變化，畸變模型公式如下：
[0041][0042]其中(x，y)為畸變圖像的像素坐標，(x
u
，y
u
)為去畸變后的坐標，k1、k2、k3為畸變系數，r2＝x2+y2。
[0043]由公式可知，畸變模型是一種非線性變換。
[0044]S2
?
2：透視變換。透視變換可將一個平面投影到一個新的平面，而畸變圖片與標定板的實心圓陣列一一對應。透視變換公式如下：
[0045][0046]展開為：
[0047][0048]其中，為畸變圖片的像素坐標的其次表示，為標定平面的物理坐標，為去畸變后圖像坐標的齊次表示，矩陣T為：
[0049][0050]可知透視變換也是一種非線性變換，因此可以使用局部透視變換構建畸變圖片與標定板之間的映射關系，達到去畸變的目的。矩陣T中共包含了8個未知數，需要8個方程就可以所有的未知數，又因每一對點可構建2個方程，共需4對點就可以求解出8個未知數。
[0051]S3：實心圓陣列內的局部區域劃分與透視變換。對實心圓陣列按照自左至右、自上至下的順序進行遍歷，每4個相鄰的實心圓陣列構造一個局部透視變換矩陣，然后對這4個相鄰實心圓陣列區域內的畸變像素進行透視變換，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對實心圓陣列內畸變圖像的校正。
[0052]S4：實心圓陣列外像素點的透視變換。實心圓陣列外的像素點通常位于畸變圖像的邊緣本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種單幅圖像去畸變方法，其特征在于，包括：S1，將畸變圖像經二值化、連通域提取后，計算各個實心圓的重心坐標，使實心圓的中心坐標與標定板的實心圓陣列物理坐標一一對應；S2，構建畸變圖片與標定板間的透視變換，生成畸變圖片與標定板之間的映射關系；S3，將實心圓陣列區域內的畸變像素進行透視變換，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對實心圓陣列內畸變圖像的校正；S4，遍歷實心圓陣列區域外的畸變像素點，將像素坐標轉換為物理坐標，從而實現對全圖的畸變校正。2.根據權利要求1所述的單幅圖像去畸變方法，其特征在于，所述實心圓包括四個大實心圓，四個大實心圓呈中心對稱排列，其中2個大實心圓位于中間行，另外2個大實心圓位于中間列。3.根據權利要求2所述的單幅圖像去畸變方法，其特征在于,設定圖像坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向下為Y軸方向，原點位于圖像的左上角，設定標定板坐標系的水平向右為X軸方向，豎直向上為Y軸方向，原點位于標定板的中心。4.根據權利要求3所述的單幅圖像去畸變方法，其特征在于，步驟S1具體為：以大實心圓所在的行為中間行、大實心圓所在的列為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧海濤，彭思龍，
申請(專利權)人：蘇州中科行智智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：