一种图像矫正方法以及摄像头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及的是一种图像矫正方法以及摄像头。
【背景技术】
[0002] 拍照的过程实际上是将三维空间中的物体投影到二维的平面上进行成像，这种成 像过程是从高维空间向低维空间的一种投影。不同摄像头可能有不同的成像关系，比如鱼 眼镜头和普通镜头就有所不同。对于一般的经过像差修正的摄像头，其成像过程近似可以 看成小孔成像装置。小孔成像过程是一种线性透视投影，经常会存在一些透视畸变，比如距 离摄像头越远的物体在照片上会比距离近的物体呈现得更小。
[0003] 如图1所示，镜头101是一个理想的镜头，物体102是物空间的一个球体，经过像 差修正后的物体102成像是在像平面上投影，也就是截面103,而物体102投影后的理想大 小为图1中的104,可见，相对理想大小104物体102的大小被拉伸了，物体102的拉伸的程 度和视角9有关，其中9为物体102和镜头101的连线与光轴的夹角。摄像头的最大视 场角（Field of view，F0V)由镜头的焦距和传感器或底片大小所决定，为了能够呈现更多 的内容，许多摄像头，包括手机镜头都提供较大的视场角以获得广角图像。而视场角越大， 边缘物体的畸变也越厉害。
[0004] 如果将人脸看成一个球体，也会发生透视畸变，对于高度对称的人脸来说，这种拉 伸畸变的感知度会非常明显，比如在拍摄多人集体照的时候，处在两边的人脸将会发现明 显的透视畸变。例如在拍摄时若人脸落在照片边缘，比如多人合拍时就容易产生人脸的畸 变。
[0005]现有技术为了解决人脸畸变的问题，提供了能够保持直线不弯曲的线性投影，P
屮是原始图像的极坐标表示，P，0是变换之后图像的极坐标，R是输出图像的大小。由 于线性投影和共形映射是互相矛盾的，该方案采用两种投影折衷的方法来对图像进行矫 正。对于用摄像头拍摄的一张照片，将图片的像素用极坐标表示，并给定折衷系数X，A可 以是固定值，也可以根据照片内容设定为随空间变化的值，用上述两种变换折衷后的投影
像素点根据上述折衷后的投影公式进行映射以得到新的图像，使得图像中的畸变能得到改 善。
[0006]但是，现有技术对图像进行处理的过程中，并没有针对人脸进行矫正，而且若要实 现对人脸的矫正则需要手动指定矫正的折衷系数A，操作复杂，无法自动进行，而且对于单 一人脸的照片即使采用折衷后的投影公式进行变换，某些情况下也不可避免的会造成图中 直线的弯曲。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供了一种图像矫正方法以及摄像头，其能够有效的自动对图像进 行透视畸变矫正；
[0008] 本发明实施例第一方面提供了一种图像矫正方法，包括：
[0009] 确定摄像头所拍摄的目标图像；
[0010] 获取所述摄像头的视场角参数，所述视场角参数为所述摄像头的最大视场角9 _ 以及与所述0 _对应的像素点的极坐标半径P
[0011] 将所述目标图像的目标像素点的第一直角坐标转换为第一极坐标，所述目标像素 点为所述目标图像的全部或满足第一预设要求的部分像素点，所述第一预设要求为所有所 述目标像素点不位于所述目标图像上的同一直线上；
[0012] 对所述目标像素点进行共形映射以确定所述目标像素点的第二极坐标；
[0013] 其中，用于实现所述共形映射的公式为：
[0015] 所述目标像素点的第一极坐标为（p0，cpO)，所述目标像素点的第二极坐标为 (pl，cpl)，9为所述目标像素点对应的视角；
[0017] 基于本发明实施例第一方面，本发明实施例第一方面的第一种实现方式中，
[0018] 所述确定摄像头所拍摄的目标图像之后，所述方法还包括：
[0019] 若确定所述目标图像所包含的人脸图像的数目大于或等于1，则确定所述目标像 素点为所述目标图像的所有像素点；
[0020] 所述对所述目标像素点进行共形映射以确定所述目标像素点的第二极坐标之后， 所述方法还包括：
[0021] 将所述目标图像的所有像素点的所述第二极坐标转换为第二直角坐标；
[0022] 根据所述目标图像的所有像素点的所述第二直角坐标确定矫正后的图像。
[0023] 基于本发明实施例第一方面，本发明实施例第一方面的第二种实现方式中，
[0024] 所述确定摄像头所拍摄的目标图像之后，所述方法还包括：
[0025] 若确定所述目标图像所包含的人脸图像的数目等于1，则确定所述目标像素点为 满足所述第一预设要求的部分像素点，且所述目标像素点的数目大于或等于3 ;
[0026] 所述对所述目标像素点进行共形映射以确定所述目标像素点的第二极坐标之后， 所述方法还包括：
[0027] 将所述目标像素点的所述第二极坐标转换为第二直角坐标；
[0028] 将所述目标像素点的所述第一直角坐标和所述第二直角坐标代入单应性变换公 式；
[0029] 所述单应性变换公式为：
[0031] 其中，所述目标像素点的第一直角坐标为（? L)，所述目标像素点的第二直角坐 标为（X，y);
[0032] 通过最小二乘法计算得到所述单应性变换公式中的系数的值，所述系数为hp h2、 h3、h*、h5以h 6;
[0033] 将所述目标图像的所有像素点的第一直角坐标代入所述单应性变换公式中；
[0034] 根据所述单应性变换公式以获取所述目标图像的所有像素点的第二直角坐标；
[0035] 根据所述目标图像的所有像素点的所述第二直角坐标确定矫正后的图像。
[0036] 基于本发明实施例第一方面，本发明实施例第一方面的第三种实现方式中，
[0037] 所述确定摄像头所拍摄的目标图像之后，所述方法还包括：
[0038] 若所述目标图像中的线段的数目为至少一个，则确定所述目标像素点为所述线段 两端点以及所述线段的中点；
[0039] 所述对所述目标像素点进行共形映射以确定所述目标像素点的第二极坐标之后， 所述方法还包括：
[0040] 确定目标中点，所述目标中点为经过所述共形映射后的所述线段两端点的中点；
[0041] 根据经过所述共形映射后的所述线段两端点的第二极坐标确定所述目标中点的 第二极坐标；
[0042] 根据所述线段的中点的第二极坐标和所述目标中点的第二极坐标确定目标距 离；
[0043] 确定与所述目标距离对应的畸变矫正系数，所述畸变矫正系数的大小与所述目标 距离的大小呈反比，且所述畸变矫正系数大于等于0且小于等于1 ;
[0044] 确定目标畸变矫正系数，所述目标畸变矫正系数为所有所述畸变矫正系数的最小 值；
[0045] 根据已确定的所述目标畸变矫正系数确定矫正后的图像。
[0046] 基于本发明实施例第一方面的第三种实现方式，本发明实施例第一方面的第四种 实现方式中，
[0047] 所述根据已确定的所述目标畸变矫正系数确定矫正后的图像包括：
[0048] 将所述目标图像中的所有像素点的第一直角坐标转换为极坐标；
[0049] 将所述目标图像中的所有像素点的极坐标代入第一畸变公式中，以获取所述目标 图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标；
[0050] 所述第一畸变公式为：
[0052] 或，所述第一畸变公式为：
[0054] 所述目标图像中的所有像素点的极坐标为（p2, q)2 )，所述目标图像中的所有像 素点畸变矫正后的极坐标为（p3, cp3)，y所述目标畸变矫正系数，0为所述目标图像中 的像素点对应的视角；
[0056] 将所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标转换为直角坐标；
[0057] 根据所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的直角坐标确定矫正后的图像。
[0058] 基于本发明实施例第一方面的第四种实现方式，本发明实施例第一方面的第五种 实现方式中，
[0059] 所述将所述目标图像中的所有像素点的第一直角坐标转换为极坐标之后，所述方 法还包括：
[0060] 确定第二畸变公式，所述第二畸变公式为P3= l+cQP2+ClP22, (63=巾2,其中， C(!和C i为参考系数；
[0061] 根据泰勒展开公式展开所述第一畸变公式以确定所述参考系数的值；
[0062] 将所述目标图像中的所有像素点的极坐标代入所述第二畸变公式中，以获取所述 目标图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标；
[0063] 将所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标转换为直角坐标；
[0064] 根据所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的直角坐标确定矫正后的图像。
[0065] 本发明实施例第二方面提供了一种图像矫正方法，包括：
[0066] 确定摄像头所拍摄的目标图像所包含的每一人脸图像的位置，且所述人脸图像的 数目为至少一个；
[0067] 确定目标畸变矫正系数，所述目标畸变矫正系数为大于等于0且小于等于1，且位 于所述人脸图像上的像素点的目标畸变矫正系数大于位于背景图像上的像素点的目标畸 变矫正系数，所述目标图像包括所述背景图像和所述人脸图像；
[0068] 获取所述摄像头的视场角参数，所述视场角参数为所述摄像头的最大视场角0 _ 以及与所述9 _对应的像素点的极坐标半径P
[0069] 将所述目标图像的所有像素点的第一直角坐标转换为极坐标；
[0070] 将所述目标图像中的所有像素点的极坐标代入第一畸变公式中，以获取所述目标 图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标；
[0071] 所述第一畸变公式为：
[0075] 其中，所述目标图像中的所有像素点的极坐标为（p2，q)2 )，所述目标图像中的 所有像素点畸变矫正后的极坐标为（p3，cp3)，y所述目标畸变矫正系数，9为所述目标 图像中的像素点对应的视角；
[0077] 基于本发明实施例第二方面，本发明实施例第二方面的第一种实现方式中，
[0078] 所述将所述目标图像中的所有像素点的极坐标代入第一畸变公式中之后，所述方 法还包括：
[0079] 将所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的极坐标转换为直角坐标；
[0080] 根据所述目标图像中的所有像素点畸变矫正后的直角坐标确定矫正后的图像。
[0081] 基于本发明实施例第二方面或本发明实施例第二方面的第一种实现方式，本发明 实施例第二方面的第二种实现方式中，
[0082] 所述确定所述目标图像中所有像素点的目标畸变矫正系数包括：
[0083] 确定所述目标图像中满足第二预设要求第一圆形区域，且所述第一圆形区域的数 目与所述人脸图像的数目相等，所述第二预设要求为所述第一圆形区域完全覆盖所述人脸 图像，且所述人脸图像的边缘和所述第一圆形区域的边缘小于预设值；
[0084] 确定目标线段，所述目标线段为所述目标图像中所有线段中距离所述第一圆形区 域最小的线段；
[0085] 确定所述目标图像中的第二圆形区域，所述第一圆形区域和所述第二圆形区域为 同心圆，所述第二圆形区域的半径大于所述第一圆形区域的半径，且所述第二圆形区域的 半径小于所述第二圆形区域的圆心与所述目标线段之间的距离；
[0086] 确定所述目标畸变矫正系数，其中，所述目标图像位于所述第一圆形区域内的像 素点的目标畸变矫正系数为1，所述目标图像位于所述第二圆形区域外的像素点的目标畸 变矫正系数为〇,所述目标图像位于所述第一圆形区域和所述第二圆形区域之间的像素点 的目标畸变矫正系数为大于0且小于1，且位于所述第一圆形区域和所述第二圆形区域之 间的像素点的目标畸变矫正系数的大小沿朝向所述目标线段的方向递减。
[0087] 本发明实施例第三方面提供了一种摄像头，包括：
[0088] 第一确定单元，用于确定摄像头所拍摄的目标图像；
[0089] 获取单元，用于获取所述摄像头的视场角参数，所述视场角参数为所述摄像头的 最大视场角以及与所述0 _对应的像素点的极坐标半径P
[0090] 第一转换单元，用于将所述目标图像的目标像素点的第一直角坐标转换为第一极 坐标，所述目标像素点为所述目标图像的全部或满足第一预设要求的部分像素点，所述第 一预设要求为所有所述目标像素点不位于所述目标图像上的同一直线上；
[0091] 第二确定单元，用于对所述目标像素点进行共形映射以确定所述目标像素点的第 二极坐标；
[0092] 其中，用于实现所述共形映射的公式为：
[0094] 所述目标像素点的第一极坐标为（p0，（pO)，所述目标像素点的第二极坐标为 (pi, CP1)，9为所述目标像素点对应的视角；
[0096] 基于本发明实施例第三方面，本发明实施例第三方面的第一种实现方式中，
[0097] 第三确定单元，用于若确定所述目标图像所包含的人脸图像的数目大于或等于1， 则确定所述目标像素点为所述目标图像的所有像素点；
[0098] 第二转换单元，用于将所述目标图像的所有像素点的所述第二极坐标转换为第二 直角坐标；
[0099] 第四确定单元，用于根据所述目标图像的所有像素点的所述第二直角坐标确定矫 正后的图像。
[0100] 基于本发明实施例第三方面，本发明实施例第三方面的第二种实现方式中，还包 括：
[0101] 第五确定单元，用于若确定所述目标图像所包含的人脸图像的数目等于1，则确定 所述目标像素点为满足所述第一预设要求的部分像素点，且所述目标像素点的数目大于或 等于3 ;
[0102] 第三转换单元，用于将所述目标像素点的所述第二极坐标转换为第二直角坐标；
[0103] 第一代入单元，用于将所述目标像素点的所述第一直角坐标和所述第二直角坐标 代入单应性变换公式；
[0104] 所述单应性变换公式为：
[0106] 其中，所述目标像素点的第一直角坐标为（? L)，所述目标像素点的第二直角坐 标为（X，y);
[0107] 计算单元，用于通过最小二乘法计算得到所述单应性变换公式中的系数的值，所 述系数为hi、h 2、h3、h4、h5以及h 6;
[0108] 第二代入单元，用于将所述目标图像的所有像素点的第一直角坐标代入所述单应 性变换公式中；
[0109] 第四转换单元，用于根据所述单应性变换公式以获取所述目标图像的所有像素点 的第二直角坐标；
[0110] 第六确定单元，用于根据所述目标图像的所有像素点的所述第二直角坐标确定矫 正后的图像。
[0111] 基于本发明实施例第三方面，本发明实施例第三方面的第三种实现方式中，
[0112] 还包括：
[0113] 第七确定单元，用于若所述目标图像中的线段的数目为至少一个，则确定所述目 标像素点为所述线段两端点以及所述线段的中点；
[0114] 第八确定单元，用于确定目标中点，所述目标中点为经过所述共形映射后的所述 线段两端点的中点；
[0115] 第九确定单元，用于根据经过所述共形映射后的所述线段两端点的第二极坐标确 定所述目标中点的第二极坐标；
[0116