魚(yú)眼圖像畸變校正算法的研究.pdf

1、魚(yú)眼鏡頭是一種超廣角攝像頭，魚(yú)眼圖像是魚(yú)眼鏡頭拍攝的圖像，相對(duì)于一般圖像，魚(yú)眼圖像的視角比較大，因此魚(yú)眼圖像的信息量比較大，采用魚(yú)眼鏡頭的圖像采集設(shè)備能夠獲取比一般采集設(shè)備更大的視角，因此能夠用更少的帶有魚(yú)眼鏡頭的采集設(shè)備獲得更大范圍的景物，從而簡(jiǎn)化圖像采集過(guò)程，節(jié)約硬件資源。
　　由于以上特點(diǎn)，魚(yú)眼鏡頭在視頻會(huì)議、安防監(jiān)視、智能交通等領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景，然而魚(yú)眼鏡頭所拍攝的圖片存在畸變，不僅人眼觀察的效果差，而且圖像識(shí)別效果

2、也很差，這使魚(yú)眼鏡頭的實(shí)用性降低，因此，除了在攝影藝術(shù)領(lǐng)域外，魚(yú)眼圖像都必須經(jīng)過(guò)校正才能適合人眼觀察或者采用圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)擴(kuò)大魚(yú)眼鏡頭的實(shí)用性。
　　本文首先分析了魚(yú)眼圖像校正的基本原理和各種校正模型的特點(diǎn)，比較了各種模型的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)后的基于模板法的魚(yú)眼圖像畸變校正算法，并對(duì)得出的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)一步修正和優(yōu)化。主要的工作如下：
　　(1)對(duì)有關(guān)魚(yú)眼相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了分析和總結(jié)，闡述課題研究背景及現(xiàn)狀。討論了圖像校

3、正相關(guān)理論知識(shí)，如:各種坐標(biāo)系、針孔成像、透視投影、各種畸變和圖像的預(yù)處理，針對(duì)魚(yú)眼成像特點(diǎn)給出其相應(yīng)的成像模型。
　　(2)詳細(xì)研究了基于網(wǎng)格模板，同心圓模板和等效球面模型的校正方法。網(wǎng)格模板和同心圓模板，都是利用特征點(diǎn)的坐標(biāo)映射去完成圖像的畸變校正。等效球面模型法是假設(shè)拍攝的畸變圖像是一個(gè)曲面，然后把這個(gè)曲面展開(kāi)為平面，然后對(duì)平面圖像進(jìn)行運(yùn)算，從而完成畸變圖像的校正。
　　(3)提出了一種改進(jìn)后的基于模板法的魚(yú)眼圖像校正

4、算法，首先用泰勒多項(xiàng)式來(lái)逼近魚(yú)眼鏡頭的一般化模型，在提取多對(duì)圖像的理想坐標(biāo)和畸變坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)后，本文中考慮到運(yùn)算的合理性和準(zhǔn)確性，將畸變圖像中角點(diǎn)到畸變中心的距離設(shè)為實(shí)際距離，棋盤(pán)格中角點(diǎn)到棋盤(pán)格中心的距離設(shè)為理想距離，然后運(yùn)用最小二乘法求解畸變系數(shù)。然后，運(yùn)用雙線(xiàn)性插值得到魚(yú)眼畸變圖像的校正圖像。
　　(4)雖然在提取特征點(diǎn)時(shí)已經(jīng)精確到了亞像素級(jí)別，但是考慮到模板制作，以及提取特征點(diǎn)和計(jì)算精度等方面不可避免的誤差，通過(guò)對(duì)擬合出的四次