一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法

鱼眼镜头摄像机具有较大视场 ,但是 ,使用鱼眼摄像机拍摄的图像会有非常严重的变形 .该文研究基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法 .球面透视投影约束是指空间直线的球面透视投影为球面上的大圆 .作者首先使用含有变形校正参数的鱼眼变形校正模型 ,将空间直线的鱼眼投影曲线上的点映射为球面点 ,然后通过球面点到大圆的球面距离最小来拟合大圆 ,恢复了变形校正参数 ,从而实现了鱼眼图像的校正 .模拟实验和真实图像实验表明 ,该方法能得到比较满意的校正结果 .

基于改进球面透视投影的鱼眼图像畸变校正方法

针对传统的球面透视投影计算量大、校正过程繁琐的问题,对主视图投影半径进行改进,以提高校正效率。首先采用Hough变换圆检测法求得鱼眼图像像主点和半径,并以一条弧线经过球面透视正向投影后拟合直线的相关系数作为评价指标,求得最优投影球面半径后校正鱼眼图像主视图;在此基础上提出一种新的2D校正法——扇区映射法,该方法从主视图边界在鱼眼图像中的投影轨迹出发,在极坐标中直接对鱼眼图像进行映射,得到校正后的周围视图。两个实例结果验证了所提方法的有效性与可行性。

球面透视投影的鱼眼镜头全景图拼接

现有鱼眼镜头生成全景图像方法中,对不同镜头采用相同的镜头参数,只优化方向变化,该条件并不能满足镜头参数不同的情况。为此,提出一种新的方法,即在匹配点优化镜头参数的过程中,对每个镜头使用独立参数,单独优化每个镜头的参数。再使用图割法计算相邻图像最佳拼接缝隙并使用多分辨率融合。实验结果表明,相比于统一参数的相机参数优化,独立参数更能精确地表示每个镜头的真实情况,并且获得更好的拼接结果。

基于球面透视投影旋转矩阵的鱼眼图像匹配

针对视场范围大、变形严重的鱼眼图像,提出了一种基于球面透视投影模型的鱼眼图像匹配算法。在仅估计鱼眼图像焦距和主点的情况下,该方法先将鱼眼图像上的特征点投影到球面透视图像上,通过估计球面透视图像之间的旋转矩阵和平移向量来建立鱼眼图像特征点的对应区域,并利用球面图像上反投影点误差和的最小化优化旋转矩阵和平移向量,根据优化的参数确定鱼眼图像之间正确的匹配点。实验结果表明,在畸变较大的鱼眼图像上,提出的方法能得到比较满意的匹配结果。

基于球面透视投影约束的全景环形透镜畸变校正

全景环形透镜将折反射面集成到一起,能无扫描地瞬时得到围绕光轴的360度超大视场,在机器人导航、视频监控和虚拟现实领域得到了广泛的应用。其成像机理是将围绕光轴的视场二次反射投影到环形平面上,图像存在严重的切向和径向畸变。本文根据全景环形透镜的特点采用基于球面透视投影模型对图像进行校正。首先建立含有畸变参量的全景环形透镜校正模型,将空间直线点映射为球面点,然后使用遗传算法将球面点拟合为球面上的最佳大圆,求出变形校正参量,进而校正全景环形像。仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了很好的校正。

基于经纬映射与透视投影的球形图像校正

图像校正问题是图像处理领域内一个普遍存在的问题,由于成像系统的像差、畸变和带宽、摄像机姿态和成像设备扫描的非线性、运动模糊、辐射失真和噪声引入造成的图像失真都会给图像处理带来一定阻碍,所以需要通过图像校正将畸形图像恢复为原始图像的外观。由特殊镜头所拍摄得到的广角360°视场的球形全景图虽然能将更多的场景容纳到视场中,但是其图像也产生了一定程度的畸变。为了解决广角360°视场的球形图像畸变的问题,提出一种基于经纬映射与透视投影的球形图像校正方法。通过改进的经纬映射法和改进的球面透视投影法对球形图像进行校正处理,将球形图像转化为复杂度较低的鱼眼图像,然后再进一步实验达到最终的校正效果,以更适应人的视觉效果。与其他两种校正图像的算法比较表明,该方法降低了图像的扭曲程度,建立映射关系的时间更少。

一种大视角鱼眼图像校正算法的实现

大视角鱼眼镜头得到了越来越广泛的应用,为很好校正大视角鱼眼畸变图像,本研究改进了确定图像中心及半径的逐行逐列扫描法,通过阈值判断舍弃边缘不可靠点,弥补了此方法在边缘处黑色像素较多时误差较大的缺点,可更精确确定鱼眼图像中心;采用球面透视投影约束将畸变像素点映射为单位球面点;然后以球心为投影中心,将球面点透视投影到球外切的正方体面上,通过适当放大得到的正方体面像素点坐标来匹配像素点位置,最后对图像进行双线性插值得到最终的校正结果。

煤矿鱼眼畸变图像校正

针对煤矿井下视频监控系统中鱼眼图像的畸变问题,根据理想球面透视投影模型的保线性约束条件,提出一种面向内容的校正参数自动获取方法,即通过对鱼眼畸变图像进行数学形态学和随机霍夫变换预处理得到所需的图像边缘特征直线,然后统计水平和垂直线段在总线段中的比例,分析统计结果,获取最佳校正参数。为了减少图像信息过多对校正参数获取过程的影响,对理想球面透视投影模型进行了改进,提出一种改进的鱼眼畸变图像校正方法,实现了对图像中心的转移和部分区域的放大。实验验证了该方法对鱼眼畸变图像的校正效果较好。

鱼眼图像校正软件的关键技术研究

为了满足全景监控工程的特殊要求,选用鱼眼镜头作为图像传感器的成像单元进行图像采集。提出了新的鱼眼图像校正区域的确定方法,并采用球面透视投影和柱面展开两种算法对鱼眼图像进行校正,同时实现虚拟PTZ控制。经测试,该软件对各种监控场合有很强的适应性,能够满足全视场无盲区的监控要求。

基于嵌入式CPU-GPU的高清鱼眼视频实时校正系统

在安防监控领域,需要鱼眼实时监控系统实现360°×180°大范围高质量无死角全景实时监控,现有的鱼眼校正系统存在成本较高,灵活性差,特别是清晰度不高和实时性差等方面的问题。针对如何提高全景高清鱼眼视频校正的实时性问题,提出了基于嵌入式平台STi H418的CPU-GPU高速通信协议和基于可编程着色器的嵌入式CPU-GPU内存共享方法,并利用GPU的纹理映射技术实现了全景高清鱼眼视频实时校正系统。实验结果表明,与相关校正系统相比,该系统很好地兼顾到算法效率、图像校正效果和完整性,可以完全满足360°×180°的全景高清(400万像素,2 048×2 048p30)鱼眼视频实时监控,而且与使用PC服务器相比嵌入式系统降低了系统整体成本,ARM CPU软件生成更新校正算法和可事时实时和事后的虚拟PTZ提高系统灵活性和稳定性,因此该系统具有很高的实用价值。

理想投影椭圆约束下的鱼眼镜头内部参数标定

目的鱼眼镜头是发展轻、小型全方位视觉系统的理想光学传感器,但由于镜头焦距短、视场大及光学原理约束,鱼眼图像存在严重畸变,为此提出一种高精度、应用方式灵活的鱼眼镜头内部参数标定方法,以期将鱼眼图像转换成符合人眼视觉习惯的平面透视投影图像。方法从球面透视投影模型出发,首先分析给出空间直线在水平面上的理想投影椭圆约束,进而结合椭圆严格几何特性建立误差方程对鱼眼相机等效焦距f,纵横比A及径向畸变参数k1,k2进行最小二乘估计,最后利用估计参数对鱼眼图像进行立方盒展开实现平面透视纠正目的。结果对某型号定焦鱼眼相机的棋盘格影像多视标定及网上鱼眼图像单视自标定结果表明,本文方法标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果稳健、精度高。多视标定参数均方根误差(RMSE)约0. 1像素,纠正影像上直线拟合误差RMSE约0. 2像素,总体效果略优于对比文献方法;单视自标定参数误差RMSE约0. 3像素,影像纠正范围、直线透视特性保持明显优于对比文献方法及商业软件DXO(DXO Optics Pro)。结论本文方法标定参数少、计算过程简单且对标定参照物要求不高,对于具有大量直线的人工场景理论上可实现自标定,应用价值较高。