基于外参调整的平面成像透视变形校正方法

本发明涉及图像处理方法，具体涉及一种基于外参调整的平面成像透视变形校正方法。

背景技术：

1、在机器视觉测量中，为实现产品的一、二维尺寸的测量，技术人员一般使用单目相机拍摄放置在目标平面下的产品，采用像素当量法即标定单个像素所代表的实际物理尺寸来还原图像中产品的一、二维尺寸信息，但该方法在应用过程中要求目标平面与相机光轴完全垂直，当目标平面与相机光轴垂直度较差时，目标平面便会在图像上产生透视变形，造成像素当量失准，进而影响测量结果的精确性和稳定性。

2、针对该问题，现有的透视变形校正方法是通过从透视变形图像中提取透视变形点和手动设定理想无透视变形点的方式来标定图像透视变换模型，进而实现图像的透视变形校正，但手动设定理想无透视变形点的方法难以保持变换后平面自身的长宽比例以及平面相对相机的距离尺度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以保持校正后图像平面自身长宽比例以及平面相对相机距离尺度的基于外参调整的平面成像透视变形校正方法。

2、为实现上述目的本发明提供如下技术方案：

3、本发明的一种基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，标定单目相机的内参矩阵k以及径向畸变系数和切向畸变系数，然后将标定后的单目相机对焦目标平面下的一幅二维平面标靶并保持固定进行拍摄，得到标靶的透视变形图像；

5、步骤s2，采用opencv内置的findchessboardcorners角点检测函数对所述的透视变形图像中的棋盘格角点进行检测以得到实际透视变形点的像素坐标(u,v)；并令平面棋盘标靶所在平面为世界坐标系zw＝0平面，根据平面成像的单应性原理，计算平面外参数即相机坐标系相对棋盘标靶所在zw＝0世界坐标系的旋转矩阵r和平移向量t并采用罗德里格斯公式对所得平面外参数中的旋转矩阵r进行调整以生成与实际透视变形点一一对应的理想无透视变形点；

6、步骤s3，以所述实际透视变形点和对应的理想无透视变形点偏差最小为目标，建立图像透视变换模型并求解模型参数；

7、所述图像透视变换模型为：

8、

9、其中(u',v')为在图像像素坐标系下理想无透视变形点像素坐标，(u,v)为在图像像素坐标系下实际透视变形点像素坐标；透视变换模型中a,b,c,d,e,f,g,h为待求解的8个参数；

10、步骤s4，采用所述图像透视变换模型对目标平面下的任意透视变形图像进行透视变形校正。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果：

12、本发明提出通过调整外参数的方法，生成理想无透视变形点，进而标定图像的透视变换模型，在实现目标平面透视变形校正的同时，保持了平面的长宽比例以及平面相对相机的距离尺度，进而有效提升像素当量法的精确性和稳定性，理论上，该方法也可通过设定外参数，实现将原始平面成像变换到任意目标位形下的目标图像。

技术特征：

1.一种基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或者2所述的基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，其特征在于：

4.根据权利要求1或者2所述的基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种基于外参调整的平面成像透视变形校正方法，该方法先由一台单目相机对目标平面下的一幅二维平面标靶进行拍摄，得到标靶的透视变形图像；然后对该透视变形图像角点检测得到实际透视变形点；另根据平面成像的单应性原理计算平面外参数并采用罗德里格斯公式对所得外参数进行调整以生成理想无透视变形点；进而以所述实际透视变形点和对应理想无透视变形点偏差最小为目标建立图像透视变换模型并求解模型参数；最后基于所述透视变换模型对目标平面下的任意透视变形图像进行透视变形校正。该方法克服了目标平面与相机光轴垂直度较差时产生的透视变形问题，且校正后的图像保持了平面的长宽比例以及平面相对相机的距离尺度。

技术研发人员：丁雅斌,王臣
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16