[发明专利]一种广角相机非规则畸变全域校正方法

说明书

本发明涉及一种广角相机非规则畸变全域校正方法，包括以下步骤：S1：图片采集：对采集的图像作辅助线，并实时显示，将辅助线对齐棋盘格中心区域，拍摄照片；S2：角点检测，剔除边沿点和角点评分低于阈值的角点；S3：棋盘格检测：对检测到的角点，通过生长法检测出棋盘格，进行棋盘格方向校正，重复部分全部通过，则进行拼接，得到新的棋盘格；S4：数据初始化，根据检测到的棋盘格，初始化期望棋盘格的位置数据；S5：拟合曲面：使用改进后的TPS方法拟合出插值曲面；S6：生成插值地图：使用得到的插值曲面，获取插值地图；S7：实时畸变校正：载入插值地图，实时采集图片，并实时进行畸变校正。

技术领域

本发明属于相机标定技术畸变校正领域，涉及一种广角相机非规则畸变全域校正方法。

背景技术

随着计算机行业和芯片行业的飞速发展和不断更新，智能驾驶、智能监控等技术不断成熟。相机的作用和应用有了很大的发展,相机不仅仅是获取图像,我们希望通过计算机处理所得的图片，并从中提取需要的信息，以完成后续的计算和应用。我们知道三维世界中的点在二维图像上存在唯一的对应点,为了更准确的得到图像中的信息,我们需要建立相机成像模型,这些模型的参数就是相机参数,求解这些相机参数的过程称为相机的标定。依据相机焦距的长短可以将相机镜头分为三类,长焦镜头、标准镜头和广角镜头。长焦镜头可以拍摄很远的目标,远处景物如同在眼前一样,但拍摄视角比较小,不便拍摄近处景物。标准镜头是日常生活中最常见的,可以拍摄出比较符合人眼的观察习惯的图像。广角镜头的最大特点是拍摄视角大,得到的图像信息量比较多,但图像畸变比较大,一般需要对图像进行校正,目前多用于监控系统。

现有的相机标定方法分为传统标定方法和自主标定方法。目前多采用张正友相机模型和畸变模型，来进行相机内外参和畸变标定。但仍然面临一些需要解决的问题：

一方面，现有张正友标定方法的畸变模型，对于广角相机或者广角镜头的广角方向，其畸变校正精度仍然存在一定的误差，所以现有的立体视觉多考虑无畸变的90°，或者更小角度的相机进行，有效三角测量角度范围受到相机角度的限制较大。因此设计一个广角相机畸变校正算法是十分有必要的。

另一方面，对于某些特殊场景(大角度)，作为广角相机，不需要消耗额外的系统资源来做标准相机的拼接。因为对于实时拼接而言，在线计算拼接每次拼接之前，都需要计算特征点，匹配，滤波，计算矩阵需要占用较多的系统资源；而离线计算拼接矩阵，则又涉及到相机抖动之后，产生有较大的，无法预测的拼接误差。处理好广角相机的广角方向上的畸变，广角相机所具有的优势能更好的体现出来。

其次，对于不规则的图像畸变或不对称的畸变，使用张正友标定方法无法得到解决。

最后，原有的TPS(薄板样条插值)算法进行畸变校正，由于受控制点的影响，对于边沿(最外一层控制点之外的区域)，会存在较大的未处理的畸变，从而影响可视性。

而本文的改进TPS(薄板样条插值)算法能够改进这种边沿畸变的可读性，增加广角方向上的畸变校正精度和有效范围，并且能够处理一些不规则和非对称畸变。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于改进广角相机以及非规则畸变的校正问题，提高广角相机广角方向的校正精度，以及成像的边沿区域可视性，提供一种广角相机非规则畸变全域校正方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种广角相机非规则畸变全域校正方法，包括以下步骤：

S1：图片采集：对采集的图像作辅助线，并实时显示，将辅助线对齐棋盘格中心区域，拍摄照片；

S2：角点检测：①使用Prewitt算子计算出两个方向的梯度，并计算图片梯度的方向和幅值；②归一化梯度方向，初始化角点模板，使用角点模板对原图片进行滤波处理，获得初始角点；③并对得到角点进行非极大值抑制；④对角点进行亚像素化；⑤剔除边沿点和角点评分低于阈值的角点；