鱼眼图像的矫正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种鱼眼成像技术和矫正技术，尤其涉及一种鱼眼图像的矫正方法。
【背景技术】
[0002] 在许多项目的实际制作过程中，光有数字虚拟镜头模型是不够的，为了得到最好 的图像效果，我们需要实拍某些真实场景，这时就需要建立光学玻璃镜头模型。
[0003] 如图1所示，光学镜头模型既要求与播放机镜头的光学特性和材质特性完全一 致，又要求其色差、透过率、像散、杂光系数、像面照度均匀度等性能参数高，与高清摄像机 配合良好，接口规格一致，成像范围与尺寸完全符合播放机要求。
[0004] 光学玻璃镜头的性能要求如下：
[0006] 现有技术中，由于镜头制作工艺中，经常会在镜头里出现像点发出的光线经鱼眼 镜头透镜折射后，在理想像点与摄像机实际成像面上所成的像点之间，存在光学的误差，即 产生了物理的畸变，这种畸变主要有：径向畸变、偏心畸变（切向畸变）和薄棱镜畸变。其 中径向变形为最常见的，且无法避免。光学镜头的径向曲率变化是引起径向变形的主要因 素。这种变形会引起图像像素点沿着径向移动，离中心越远，图像的畸变量越大。正的径向 变形量会引起像素点向远离图像中心的方向移动，该比例系数会增大；负的径向变形量会 弓丨起像素点向靠近图像中心的方向移动，其比例系数较小。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种更快捷有效的鱼眼图像的矫正方法。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] 本发明的鱼眼图像的矫正方法，通过摄像机用鱼眼镜头采集坐标图像，建立鱼眼 镜头成像模型和三维球形模型，根据球形纹理映射算法初步矫正畸变，再用关键点匹配寻 找对应的特征点，手动调整修正图像的进一步改善畸变，最后细分插件减少矫正时的误差。
[0010] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的鱼眼图像的矫正方 法，通过摄像机用鱼眼镜头采集坐标图像，根据球形纹理映射算法，在三维软件中用关键点 匹配寻找对应的特征点，修正图像的畸变，更快捷有效。可以适用于各种形式的球幕电影制 作或广告作品创作，主要针对常见的径向畸变矫正。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例中光学玻璃镜头模型示意图；
[0012] 图2为本发明实施例中鱼眼镜头采集带畸变的图片；
[0013] 图3为本发明实施例中鱼眼镜头成像模型；
[0014] 图4为本发明实施例中球形纹理映射模型示意图；
[0015] 图5为本发明实施例中三维软件中标准映射纹理；
[0016] 图6为本发明实施例中纹理插值细分；
[0017] 图7为本发明实施例中矫正鱼眼镜头畸变后效果；
[0018] 图8为本发明实施例中图像畸变的原素材；
[0019] 图9为本发明实施例中鱼眼实拍素材校正后的图；
[0020] 图10为本发明实施例中在三维软件里模拟出的正常空间效果。
【具体实施方式】
[0021] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0022] 本发明的鱼眼图像的矫正方法，其较佳的【具体实施方式】是：
[0023] 通过摄像机用鱼眼镜头采集坐标图像，建立鱼眼镜头成像模型和三维球形模型， 根据球形纹理映射算法初步矫正畸变，再用关键点匹配寻找对应的特征点，手动调整修正 图像的进一步改善畸变，最后细分插件减少矫正时的误差。
[0024] 根据权利要求1所述的鱼眼图像的矫正方法，其特征在于，在通过摄像机用鱼眼 镜头采集坐标图像时，首先建立度量坐标，然后再通过摄像机鱼眼镜头采集。
[0025] 在建立鱼眼镜头成像模型时，首先建立鱼眼的镜头坐标系0ΧΥΖ，以主轴0Z为轴， 整个空间的中心对称性，鱼眼图像180度的视场，选择以视点0为中心，半径为R的一个半 球，每个空间点L0在球面透视投影图像L1，在鱼眼照片上成像点为L2 ;
[0026] 在所述鱼眼镜头成像模型中，鱼眼照片上的成像点L2坐标为（u，V)，鱼眼镜头的 球形纹理映射满足：
[0029] 在建立所述三维球形模型时，此模型满足：与鱼眼的镜头坐标系0ΧΥΖ同一个空间 中心0和空间坐标轴，R = R1，生成与所述鱼眼镜头成像模型一样大小的标准球形纹理。
[0030] 在进行所述球形纹理映射算法初步矫正畸变时，首先根据鱼眼镜头成像模型，建 立标准球形纹理与鱼眼照片之间的映射关系。
[0031] 在用关键点匹配寻找对应的特征点时，所述关键点指此点一旦改变能带动其它点 的连锁变动，所述特征点包括点、线段和/或曲线。
[0032] 所述手动调整修正图像的进一步改善畸变，即通过人为手动选择点，进行调整位 置，再运行纹理特征点调整程序，根据这个调整后的点来整体自动调整其它点的相对位置。
[0033] 所述最后细分插件减少矫正时的误差，是通过三维软件的模型里Divisions属性 对纹理进行细分插值，这样减少误差，进一步修正图像的畸变。
[0034] 本发明的鱼眼图像的矫正方法，通过摄像机用鱼眼镜头采集坐标图像，根据球形 纹理映射算法，在三维软件中用关键点匹配寻找对应的特征点，修正图像的畸变，更快捷有 效。可以适用于各种形式的球幕电影制作或广告作品创作。
[0035] 本发明要解决的技术问题在于，如何获取鱼眼镜头的各项光学参数，量化玻璃镜 头的成像畸变。找到一种不但灵活高效，而且实时直观的方法来处理鱼眼镜头拍摄图像里 存在严重畸变问题。
[0036] 本发明更直观高效灵活的鱼眼镜头矫正方法的原因，是鱼眼镜头具有光能损失 底，体积小，成本低，较大的视觉范围等优点，以被广泛应用到各种领域，如鱼眼实拍，航拍， 视频会议，监视和虚拟现实，脸部捕捉等，但传统的鱼眼镜头矫正方法比较复杂，计算量大， 且不直观，并不方便于实拍加三维的影片制作和立体球幕影片的制作。因此如果能找到一 种不但方法高效灵活，又跟球幕影片三维制作接合的比较好的，更直观的鱼眼矫正的技术 方案，将会减少不少的时间和制作成本，大大提高影片的质量和效率。
[0037] 具体实施例：
[0038] 因为鱼眼镜头光路设计信息无法从公开渠道获得，且每个鱼眼镜头在制造时会造 成光学参数的差异，导致变形结果的差异，因此，本实施例只能就具体某只镜头，通过实验 测定的方法获取畸变特性。
[0039]