一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法，屬于圖像處理和機器視覺 領域。
【背景技術】
[0002] 超廣角鏡頭是指視角范圍比廣角鏡頭更廣闊的鏡頭，其視角范圍可達（80-110 度），焦距一般可達（12mm-24mm)。由于該鏡頭不是魚眼鏡頭，視角非常廣闊，景深也很長。 攝影師一般用它來拍攝風景照片，拍攝近景時可以顯示它遼闊的透視效果。
[0003] 雖然利用超廣角鏡頭拍攝圖像具有很大的視野，同時也帶來了嚴重的畸變。畸變 包括徑向畸變、偏心畸變和薄棱鏡畸變，主要為徑向畸變。徑向畸變模型有對數徑向畸變 模型、視場徑向畸變模型、單個參數除法徑向畸變模型、多個參數除法徑向畸變模型擴展模 型、中心折反射相機的統一成像徑向畸變模型、無參數徑向畸變模型和有理函數徑向畸變 模型等。徑向畸變模型有時并不能夠精確的描述徑向畸變的事實真相。
[0004] 徑向畸變校正算法有平面透視投影約束算法、球面透視投影約束算法、拋物面投 影校正模型算法、多項式坐標變換算法、球面坐標定位算法、基于柱面模型的算法、基于射 影不變性的算法等。在這些徑向畸變校正算法中，有的因為變形公式十分復雜或計算量太 大，導致徑向畸變校正實時性不好，有的校正結果在圖像中心或邊緣附近產生不合理拉伸， 產生透視失真，這些算法往往并不僅僅通過一次畸變校正即可將畸變圖像校正為人眼中合 理的校正圖像，需要多次重復地校正。因為畸變校正本質上是圖像坐標位置的再分配，而且 在畸變校正過程中，若使用徑向畸變模型，每一次都需要由校正坐標計算畸變坐標，再將畸 變坐標上的像素值插入到校正坐標上，其處理過程是一件很耗費時間的工作。
[0005] 利用超廣角相機拍攝時，人們希望直接看到的是既具有很大視野的，又符合透視 變換的圖像，比如直線就應該是直線，沒有任何畸變。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中存在的不足，本發明提供一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方 法，該方法不僅校正速度快，而且圖像結果更合理。
[0007] 本發明采用的技術方案是：
[0008] -種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟1，使用超廣角鏡頭相機拍攝一幅棋盤格圖像；
[0010] 步驟2,利用棋盤格角點檢測算法獲取棋盤格圖像的角點坐標；
[0011] 步驟3,假設只有徑向畸變，即畸變坐標、校正坐標與畸變中心坐標三點共線，利用 已知的棋盤格角點坐標獲取畸變中心坐標；
[0012] 步驟4,利用徑向畸變模型、畸變中心坐標和棋盤格角點坐標，來獲取徑向畸變模 型的畸變系數，所述徑向畸變模型為畸變坐標到畸變中心坐標的距離rdistOTtim與校正坐標 到畸變中心坐標的距離!'。。^。"。 11滿足以下關系式：
[0013]
【主權項】
1. 一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，使用超廣角鏡頭相機拍攝一幅棋盤格圖像； 步驟2,利用棋盤格角點檢測算法獲取棋盤格圖像的角點坐標； 步驟3,假設只有徑向畸變，即畸變坐標、校正坐標與畸變中心坐標三點共線，利用已知 的棋盤格角點坐標獲取畸變中心坐標； 步驟4,利用徑向畸變模型、畸變中心坐標和棋盤格角點坐標，來獲取徑向畸變模型的 畸變系數，所述徑向畸變模型為畸變坐標到畸變中心坐標的距離rdistOTtim與校正坐標到畸 變中心坐標的距離j茜足以下關系式：
步驟5,利用所述畸變中心坐標和所述徑向畸變模型構造一個畸變坐標與校正坐標 一一對應的查找表； 步驟6,利用查找表對棋盤格圖像進行實時校正； 步驟7,觀察校正結果，若校正結果不好，即校正結果不滿足透視投影，校正精度不高， 看起來不合理，則將校正結果作為新的棋盤格圖像，返回步驟2獲取棋盤格圖像的角點坐 標； 步驟8,若校正結果好，則利用超廣角鏡頭相機拍攝視頻； 步驟9,利用軟件開發工具包在計算機上快速抓取當前拍攝視頻的每一幀； 步驟10,對視頻的每一幀利用所述查找表進行實時校正。
2. 根據權利要求1所述的一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法，其特征在于，所 述步驟5中，畸變坐標（xdistOTtim，ydistOTtiJ與校正坐標（x。。^^ 滿足以下映射關 系：
其中，（x_tCT，y_te)為畸變中心坐標。
3. 根據權利要求1所述的一種超廣角鏡頭視頻實時校正的方法，其特征在于，所述步 驟6中，查找表中已知校正坐標，可以快速索引到畸變坐標，從而將畸變坐標處的像素值通 過鄰近插值方法插入到校正坐標處。
【專利摘要】本發明公開了一種超廣角鏡頭相機視頻實時校正的方法，包括以下步驟：使用超廣角鏡頭相機拍攝棋盤格圖像；獲取棋盤格圖像的角點坐標；獲取畸變中心坐標；使用本發明的畸變模型獲取畸變系數；構造一個畸變坐標與校正坐標的查找表；對棋盤格圖像進行校正；觀察校正結果，若校正結果不好，則將校正結果作為新的棋盤格圖像，返回獲取棋盤格圖像的角點坐標步驟；若校正結果好，則利用超廣角鏡頭相機拍攝視頻；利用軟件開發工具包在計算機上快速抓取當前拍攝視頻的每一幀；對視頻的每一幀利用查找表進行校正。本發明的畸變模型使得畸變的估計更符合事實真相，使用的迭代校正方法使得校正結果更加好。
【IPC分類】G06T7-00
【公開號】CN104809739
【申請號】CN201510251442
【發明人】曹汛, 張麗君, 閆鋒
【申請人】南京大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月15日