[发明专利]一种鱼眼镜头的全场图像畸变校正方法

说明书

本发明公开了一种鱼眼镜头的全场图像畸变校正方法，具体包括以下步骤：步骤S1：搭建一个鱼眼镜头畸变校正系统，包括鱼眼镜头、摄像机和液晶屏幕；步骤S2：建立液晶屏幕坐标系XOY；步骤S3：设计动态标靶，包括五幅标靶图案I_n(x,y)，然后将五幅标靶图案I_n(x,y)依次显示于液晶屏幕上，同时摄像机依次采集五幅标靶图像J_n(u,v)；步骤S4：分别计算出水平方向和垂直方向上的截断相位φ_u(u,v)和φ_v(u,v)，并利用时域相位展开法分别恢复出绝对相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)；步骤S5：根据绝对相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)，建立摄像机的像素坐标(u,v)和液晶屏幕的像素坐标(x,y)的映射表(x,y)＝LUT(u,v)；步骤S6：利用安装鱼眼镜头的摄像机拍摄未校正的场景图像J_distort(u,v)，将未校正的场景图像J_distort(u,v)中所有像素映射至液晶屏幕坐标系XOY下，并通过插值运算获得校正的场景图像I_correct(x,y)。

技术领域

本发明属于三维测量技术领域，具体地说，本发明涉及一种鱼眼镜头的全场图像畸变校正方法。

背景技术

鱼眼镜头通常由多层镜片组成，前镜片呈抛物状向前凸起，外观类似鼓起的鱼眼。鱼眼镜头视场内物体发出的入射光线，经过镜片组的数次折射，朝着与光轴夹角较小的方向偏转，折射光线最终落在摄像机的图像传感器上实现成像。鱼眼镜头成像系统具有体积较小、易于集成等优点，但同样存在图像畸变大、分辨率等问题。

目前，针对鱼眼镜头的图像畸变校正方法，一般假设鱼眼镜头满足特定的投影模型，并采用标靶标定出投影模型参数，最后利用投影模型校正图像畸变。由于鱼眼镜头存在制造和安装误差，某个特定的投影模型难以准确地描述鱼眼镜头的成像过程，同时投影模型的标定过程比较繁琐。

综上所述，如何实现像素级的图像畸变校正方法，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明提供一种鱼眼镜头的全场图像畸变校正方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种鱼眼镜头的全场图像畸变校正方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：搭建一个鱼眼镜头畸变校正系统，包括鱼眼镜头、摄像机和液晶屏幕，其中鱼眼镜头安装在摄像机前端，且鱼眼镜头的光轴垂直于液晶屏幕，并确保液晶屏幕能够覆盖鱼眼镜头的视场范围；

步骤S2：建立液晶屏幕坐标系XOY，原点位于液晶屏幕的平面左上角，X轴平行于液晶屏幕的长度方向，Y轴平行于液晶屏幕的宽度方向；

步骤S3：设计动态标靶，包括五幅标靶图案I_n(x,y)，然后将五幅标靶图案I_n(x,y)依次显示于液晶屏幕上，同时摄像机依次采集五幅标靶图像J_n(u,v)；

步骤S4：分别计算出水平方向和垂直方向上的截断相位φ_u(u,v)和φ_v(u,v)，并利用时域相位展开法分别恢复出绝对相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)；

步骤S5：根据绝对相位Φ_u(u,v)和Φ_v(u,v)，建立摄像机的像素坐标(u,v)和液晶屏幕的像素坐标(x,y)的映射表(x,y)＝LUT(u,v)；