一种超广角镜头相机视频实时校正的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种超广角镜头相机视频实时校正的方法，属于图像处理和机器视觉 领域。
【背景技术】
[0002] 超广角镜头是指视角范围比广角镜头更广阔的镜头，其视角范围可达（80-110 度），焦距一般可达（12mm-24mm)。由于该镜头不是鱼眼镜头，视角非常广阔，景深也很长。 摄影师一般用它来拍摄风景照片，拍摄近景时可以显示它辽阔的透视效果。
[0003] 虽然利用超广角镜头拍摄图像具有很大的视野，同时也带来了严重的畸变。畸变 包括径向畸变、偏心畸变和薄棱镜畸变，主要为径向畸变。径向畸变模型有对数径向畸变 模型、视场径向畸变模型、单个参数除法径向畸变模型、多个参数除法径向畸变模型扩展模 型、中心折反射相机的统一成像径向畸变模型、无参数径向畸变模型和有理函数径向畸变 模型等。径向畸变模型有时并不能够精确的描述径向畸变的事实真相。
[0004] 径向畸变校正算法有平面透视投影约束算法、球面透视投影约束算法、抛物面投 影校正模型算法、多项式坐标变换算法、球面坐标定位算法、基于柱面模型的算法、基于射 影不变性的算法等。在这些径向畸变校正算法中，有的因为变形公式十分复杂或计算量太 大，导致径向畸变校正实时性不好，有的校正结果在图像中心或边缘附近产生不合理拉伸， 产生透视失真，这些算法往往并不仅仅通过一次畸变校正即可将畸变图像校正为人眼中合 理的校正图像，需要多次重复地校正。因为畸变校正本质上是图像坐标位置的再分配，而且 在畸变校正过程中，若使用径向畸变模型，每一次都需要由校正坐标计算畸变坐标，再将畸 变坐标上的像素值插入到校正坐标上，其处理过程是一件很耗费时间的工作。
[0005] 利用超广角相机拍摄时，人们希望直接看到的是既具有很大视野的，又符合透视 变换的图像，比如直线就应该是直线，没有任何畸变。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种超广角镜头相机视频实时校正的方 法，该方法不仅校正速度快，而且图像结果更合理。
[0007] 本发明采用的技术方案是：
[0008] -种超广角镜头相机视频实时校正的方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1，使用超广角镜头相机拍摄一幅棋盘格图像；
[0010] 步骤2,利用棋盘格角点检测算法获取棋盘格图像的角点坐标；
[0011] 步骤3,假设只有径向畸变，即畸变坐标、校正坐标与畸变中心坐标三点共线，利用 已知的棋盘格角点坐标获取畸变中心坐标；
[0012] 步骤4,利用径向畸变模型、畸变中心坐标和棋盘格角点坐标，来获取径向畸变模 型的畸变系数，所述径向畸变模型为畸变坐标到畸变中心坐标的距离rdistOTtim与校正坐标 到畸变中心坐标的距离!'。。^。"。 11满足以下关系式：
[0013]
【主权项】
1. 一种超广角镜头相机视频实时校正的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，使用超广角镜头相机拍摄一幅棋盘格图像； 步骤2,利用棋盘格角点检测算法获取棋盘格图像的角点坐标； 步骤3,假设只有径向畸变，即畸变坐标、校正坐标与畸变中心坐标三点共线，利用已知 的棋盘格角点坐标获取畸变中心坐标； 步骤4,利用径向畸变模型、畸变中心坐标和棋盘格角点坐标，来获取径向畸变模型的 畸变系数，所述径向畸变模型为畸变坐标到畸变中心坐标的距离rdistOTtim与校正坐标到畸 变中心坐标的距离j茜足以下关系式：
步骤5,利用所述畸变中心坐标和所述径向畸变模型构造一个畸变坐标与校正坐标 一一对应的查找表； 步骤6,利用查找表对棋盘格图像进行实时校正； 步骤7,观察校正结果，若校正结果不好，即校正结果不满足透视投影，校正精度不高， 看起来不合理，则将校正结果作为新的棋盘格图像，返回步骤2获取棋盘格图像的角点坐 标； 步骤8,若校正结果好，则利用超广角镜头相机拍摄视频； 步骤9,利用软件开发工具包在计算机上快速抓取当前拍摄视频的每一帧； 步骤10,对视频的每一帧利用所述查找表进行实时校正。
2. 根据权利要求1所述的一种超广角镜头相机视频实时校正的方法，其特征在于，所 述步骤5中，畸变坐标（xdistOTtim，ydistOTtiJ与校正坐标（x。。^^ 满足以下映射关 系：
其中，（x_tCT，y_te)为畸变中心坐标。
3. 根据权利要求1所述的一种超广角镜头视频实时校正的方法，其特征在于，所述步 骤6中，查找表中已知校正坐标，可以快速索引到畸变坐标，从而将畸变坐标处的像素值通 过邻近插值方法插入到校正坐标处。
【专利摘要】本发明公开了一种超广角镜头相机视频实时校正的方法，包括以下步骤：使用超广角镜头相机拍摄棋盘格图像；获取棋盘格图像的角点坐标；获取畸变中心坐标；使用本发明的畸变模型获取畸变系数；构造一个畸变坐标与校正坐标的查找表；对棋盘格图像进行校正；观察校正结果，若校正结果不好，则将校正结果作为新的棋盘格图像，返回获取棋盘格图像的角点坐标步骤；若校正结果好，则利用超广角镜头相机拍摄视频；利用软件开发工具包在计算机上快速抓取当前拍摄视频的每一帧；对视频的每一帧利用查找表进行校正。本发明的畸变模型使得畸变的估计更符合事实真相，使用的迭代校正方法使得校正结果更加好。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104809739
【申请号】CN201510251442
【发明人】曹汛, 张丽君, 闫锋
【申请人】南京大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月15日