[发明专利]内孔壁面图像畸变纠正方法、系统及介质

权利要求书

1.一种内孔壁面图像畸变纠正方法，其特征在于，包括：

图像及参数获取步骤：获取原始畸变图像和内孔拍摄过程的几何参数；

转换关系获取步骤：标定摄像机，获取图像像素和真实尺寸的转换关系；

畸变图像纠正步骤：根据获得的原始畸变图像、内孔拍摄过程的几何参数及图像像素和真实尺寸的转换关系，获取镜头畸变纠正后的畸变图像；

第一对应关系建立步骤：根据获得的内孔拍摄过程的几何参数、图像像素和真实尺寸的转换关系及镜头畸变纠正后的畸变图像，构建柱面投影模型，建立内孔壁面上一点摄像机坐标系坐标与镜头畸变纠正后的畸变图像像素点坐标之间的第一对应关系；

第二对应关系建立步骤：沿内孔壁面建立真实图像坐标系，得到真实图像像素点坐标与内孔壁面上一点摄像机坐标系坐标之间的第二对应关系；

真实图像获取步骤：根据畸变图像的像素点坐标，依据已建立的第一对应关系及第二对应关系，矫正图像的几何畸变，得到真实图像。

2.根据权利要求1所述的内孔壁面图像畸变纠正方法，其特征在于，所述图像及参数获取步骤：

所述几何参数包括：通过测量得到拍摄距离f和柱面半径r；

所述转换关系获取步骤：

根据针孔成像模型的等比例关系可得拍摄距离f下拍摄的图像每毫米像素数：

其中，

s表示拍摄距离f下拍摄的图像每毫米像素数；

f₀表示标定时的拍摄距离；

s₀表示标定图像每毫米像素数。

3.根据权利要求2所述的内孔壁面图像畸变纠正方法，其特征在于，所述第一对应关系建立步骤：

将真实拍摄距离和内孔半径转化为像素距离：

F＝fs,R＝rs

其中，

F表示以畸变纠正前图像上的像素为单位的拍摄距离；

R表示以畸变纠正前图像上的像素为单位的内孔柱面半径；

f表示拍摄距离；

s表示拍摄距离f下拍摄的图像每毫米像素数；

r表示柱面半径；

构建像素柱面投影模型，对畸变图像坐标系X₁O₁Y₁上任一像素点A(X,Y)，该点对应内孔壁面上一点A′在摄像机坐标系OXYZ中坐标为(U,V,W)，设畸变图像宽和高分别为wid、hei，根据OAA′三点共线，获得如下坐标(U,V,W)的计算公式：

其中，

t表示距离比，即摄像头到壁面上一点的距离和到对应畸变图像像素点距离之比；

由于点A′在柱面上，获得如下方程：

(R-F-W)²+U²＝R²

求解得到距离比

根据获得的距离比t，代入坐标(U,V,W)的计算公式，求解获得坐标(U,V,W)。

4.根据权利要求3所述的内孔壁面图像畸变纠正方法，其特征在于，所述第二对应关系建立步骤：

将内孔壁面的展开图作为真实图像，真实图像坐标系为沿内孔壁面建立的曲面坐标系X′OY′；

设真实图像坐标系中内孔壁面上A′坐标为(X′,Y′)，在柱面投影模型的OY轴向视图中，A′与A′在OXZ平面的投影A″重合,O′为轴向视图中柱面图案的顶点在OXZ平面的投影，O′在OXYZ坐标系中的坐标为(U′,V′,W′),M为轴向视图中柱面图案的中心在OXZ平面的投影，则X′为弧的长度，等于即：

根据Y′与V的线性关系得到Y′：

Y′＝V-V′。

5.根据权利要求4所述的内孔壁面图像畸变纠正方法，其特征在于，所述真实图像获取步骤：

创建一张空白图像，对新图像上计算得到的每一像素点(X′,Y′)赋予畸变图像(X,Y)处的像素值，得到真实图像。