专利名称：一种应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法
技术领域：
本发明涉及一种应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法，特别涉及一种应用在简易数码相机上标定镜头光学中心的方法。
背景技术：
目前各种类型的数码相机已越来越普及，但简易数码相机(例如手机照相机)由于结构和价格限制，通常采用廉价的镜头。这类镜头的问题在于几何和光学畸变较大，造成桶形或枕形畸变以及暗角现象。为了校正这些畸变效果，需要对镜头进行光学标定。其中一项重要的标定参数是镜头的光学中心。光学中心指的是镜头光轴在所拍摄图像上的对应位置。根据光学中心的定义，在拍摄一张具有均匀光照的平整白纸时，光学中心点应位于图像最亮点。但是在实际情况下，由于图像噪声和感光元件的感光范围所限，图像最亮点往往是一个区域，而不是单一像素点。简单的通过求最亮区域的中值点(median)或均值点(mean)可以得到一个单一像素点作为光学中心的预测位置。但是这种方法容易受到图像噪声的影响而产生偏离。准确标定光学中心对于几何校正(桶形、枕形)和光学校正(暗角现象)都非常重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法，能较好的消除图像噪声的影响而准确定位镜头的光学中心。
为解决上述技术问题，本发明采用了五个步骤步骤一，用待测数码相机拍摄一幅均匀光照下平整白纸的数码图像；步骤二，对步骤一中所得数码图像做归一化取反处理；步骤三，对步骤二输出图像在纵向方向上求所有扫描行的行平均向量，长度为图像宽度；在横向方向上求所有扫描列的列平均向量，长度为图像高度；步骤四，对所述行平均向量和列平均向量分别做曲线拟合；步骤五，按两个曲线拟合的中心点为所求光学中心的行列坐标。
本发明由于采用了以上的光学数据处理方法，能比较有效地消除图像噪声的影响，而准确定位镜头的光学中心。
图1是本发明曲线拟合的示意图；图2是本发明一个实施例的效果图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明方法的主要步骤包括1)用待测数码相机拍摄一幅均匀光照下平整白纸的数码照片。在理想情况下，所拍摄图像应亮度均匀。但是由于镜头的暗角现象，图像亮度会从靠近中心的最亮处向四周以圆形衰减。
2)对步骤1中拍摄的图像做归一化取反处理Inew(i，j)＝Imax/I(i，j)
其中Imax是图像中最亮点的像素值；I(i，j)是原图像各点的像素值(i，j是图像行列坐标值)；Inew(i，j)是归一化取反处理后图像各点的像素值。该步骤的伪代码如下Imax＝max(I)；//the maximum pixel value in image IFor(i＝0；i＜iWidth；i++){For(j＝0；j＜iHeight；j++){Inew(i，j)＝Imax/I(i，i)；}}3)求步骤2输出图像中所有扫描行的平均向量(长度为图像宽度)及所有扫描列的平均向量(长度为图像高度)。该步骤等效于将所拍摄的二维测试图像投影为行、列两个一维向量。该向量各点的值代表了在投影方向上该行(或列)的平均像素值，表现为两边高，中间低，如附图所示。该步骤的伪代码如下//计算行平均向量LineVectorFor(i＝0；i＜iWidth；i++){LineVector(i)＝0；For(j＝0；j＜iHeight；j++){
LineVector(i)＝LineVector(i)+Inew(j，i)；}LineVector(i)＝LineVector(i)/iHeight；}//计算列平均向量RowVectorFor(i＝0；i＜iHeight；i++){RowVector(i)＝0；For(j＝0；j＜iWidth；j++){RowVector(i)＝RowVector(i)+Inew(i，j)；}RowVector(i)＝RowVector(i)/iWidth；}4)分别对行平均向量和列平均向量用以下函数做曲线拟合y＝cosh(a(x-x0))+c曲线拟合的方法请参考高等数学书籍或数学手册。该步骤用Matlab实现的代码如下vf＝inline(‘cosh(p(1)*(x-p(3)))+p(2)’，’p’，’x’)；p0(1)＝1；p0(2)＝0；p0(3)＝0.5；x＝1size(I，2)；x＝x./size(I，2)；
p＝nlinfit(x，LineVector，vf，p0)；CenterPixel_x＝p(3)；x＝1size(I，1)；x＝x./size(I，1)；p＝nlinfit(x，RowVector，vf，p0)；CenterPixel_y＝p(3)；5)两个曲线拟合的中心点为所求光学中心的行列坐标，如图1所示。
图2为本发明应用于Nokia7610手机数码相机上的实施例。如图所示，十字点和星号点为简单的中值和均值方法所求光学中心，圆圈点为本算法得到的光学中心。由图可见，用本发明方法得到的点更接近于实际的镜头光学中心点。
权利要求
1.一种应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，用待测数码相机拍摄一幅均匀光照下平整白纸的数码图像；步骤二，对步骤一中所得数码图像做归一化取反处理；步骤三，对步骤二输出图像在纵向方向上求所有扫描行的行平均向量，长度为图像宽度；在横向方向上求所有扫描列的列平均向量，长度为图像高度；步骤四，对所述行平均向量和列平均向量分别做曲线拟合；步骤五，按两个曲线拟合的中心点为所求光学中心的行列坐标。
2.根据权利要求书1所述的应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法，其特征在于所述步骤二中归一化取反处理即对数码图像按函数Inew(i，j)＝Imax/I(i，j)做线性变换，其中Imax是图像中最亮点的像素值，I(i，j)是原图像各点的像素值，Inew(i，j)是归一化取反处理后图像各点的像素值，所述(i，j)是图像行列坐标值；所述步骤四中曲线拟合按公式y＝cosh(a(x-x0))+c进行。
全文摘要
本发明公开了一种应用在数码相机上标定镜头光学中心的方法，包括五个步骤步骤一，用待测数码相机拍摄一幅均匀光照下平整白纸的数码图像；步骤二，对步骤一中所得数码图像做归一化取反处理；步骤三，对步骤二输出图像在纵向方向上求所有扫描行的行平均向量，长度为图像宽度；在横向方向上求所有扫描列的列平均向量，长度为图像高度；步骤四，对行平均向量和列平均向量分别做曲线拟合；步骤五，按两个曲线拟合的中心点即为光学中心的行列坐标。本发明能比较有效地消除图像噪声的影响，而准确定位镜头的光学中心。
文档编号G01M11/02GK1873389SQ20051002644
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者冯晓光, 张本好, 林福辉 申请人:展讯通信(上海)有限公司