鱼眼图像校正及拼接的研究与实现

鱼眼图像视角大，两幅图片即可拼接成全景图，但鱼眼图像存在严重变形。该文利用场景中直线的鱼眼投影曲线，使用球面透视投影约束，得到径向和切向变形参数，实现了鱼眼图像的校正。基于待拼接图像之间重叠部分亮度差最小的原理，确定了重叠区域，通过在重叠区域间的融合，实现了图像的无缝拼接。校正及拼接结果表明，该方法能得到较为满意的效果。     

基于双线性插值的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头具有大视场、短焦距等优点,近年来被广泛应用到不同的领域。由于鱼眼镜头成像存在较大的畸变,目前主要用来目标监测,在目标物体的识别方面应用得很少。为此,提出一种基于球面透视投影约束的鱼眼图像校正方法,并用双线性插值法对校正后的图像进行填充,为鱼眼镜头在目标物体识别跟踪方面的应用做了准备工作。实验结果表明采用上述方法能够很好地对鱼眼图像畸变进行校正,且校正后的鱼眼图像符合人的直观感觉,真实感较强,图像边缘清晰。     

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。     

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。     

基于视点纠正的鱼眼图像场景化漫游方法

针对鱼眼图像畸变大、表示的场景信息不直观等特点,本文提出了一种 基于视点纠正的鱼眼图像场景化漫游方法。该方法以鱼眼图像所表示的半球空间为观察对 象,通过视点的转移在半球空间进行漫游,以对不同区域内的场景信息进行直观的观察。采 用鱼眼图像校正算法为基础建立鱼眼镜头的球面映射模型,通过映射关系对以视点为中心的 观察区域进行实时校正,当视点变化时对校正后的可视区域进行实时显示从而实现漫游。实 验结果表明,通过本文算法能够实现鱼眼图像所表示半球空间的实时漫游,且漫游时显示的 校正图像满足直线约束标准。     

基于几何模型的鱼眼图像校正

在虚拟现实,机器人导航及视觉监控等领域,需要使用具有较大视角的鱼眼摄像机,这样得到的图像被称为鱼眼图像。鱼眼图像存在严重的变形和失真。本研究利用平面,柱面和球面经纬网格3种几何模型分别进行鱼眼图像校正,实现了真实场景的还原,并对校正结果进行分析和比较。     

一种采用纹理映射技术实现鱼眼镜头快速校正的方法

鱼眼镜头摄像机具有大视场角的特点,但存在严重的图像变形,常规的校正算法实时性较差。本文详细介绍了采用纹理映射技术实现鱼眼镜头校正的方法。实验表明,该方法不但较好地完成了镜头的校正,而且大大提高了系统的实时性,解决了传统方法中的几个问题。     

鱼眼图像校正和配准算法研究

提出一种对鱼眼图像进行校正和配准的算法。首先把鱼眼图像从相等距离投影模型映射到参数化球面投影模型,使得合成球面全景图成为一个平移求解问题。然后使用非线性优化算法进行图像的配准。在合成场景的球面全景图以后,通过重投影球面全景图到视平面来完成虚拟场景的实时漫游。     

应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法

为了消除鱼眼镜头带来的形变,该文提出了一种应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法,推导了消除变形的数学依据,总结出一种不需要任何标定数据,快速的纠正等角鱼眼变形的算法。使用经纬映射图像的校正方法,可以把扭曲的半球鱼眼图像投射为普通照片的四方形状,也即通过投射降低图像的扭曲程度,在视觉上基本达到实用要求。     

激光瞄靶训练系统中鱼眼图像的校正

讨论了激光瞄靶训练系统中鱼眼图像的校正问题.根据胸环靶图像各环宽度相等的特性,使用最小二乘法拟合图像上各点到镜头光心的距离和无畸变距离之间的映射关系,实现了靶心与光心重合情况下鱼眼图像的校正和成绩判定方法.在靶心与光心非重合情况下,通过连接靶心与光心所在的直线,求出该直线与各环交点到光心的距离和无畸变距离,拟合新的映射关系.实验结果表明,校正后判定射击成绩精度达到0.1环.     

Camera calibration with distortion models and accuracy evaluation

A camera model that accounts for major sources of camera distortion, namely, radial, decentering, and thin prism distortions is presented. The proposed calibration procedure consists of two steps: (1) the calibration parameters are estimated using a closed-form solution based on a distribution-free camera model; and (2) the parameters estimated in the first step are improved iteratively through a nonlinear optimization, taking into account camera distortions. According to minimum variance estimation, the objective function to be minimized is the mean-square discrepancy between the observed image points and their inferred image projections computed with the estimated calibration parameters. The authors introduce a type of measure that can be used to directly evaluate the performance of calibration and compare calibrations among different systems. The validity and performance of the calibration procedure are tested with both synthetic data and real images taken by tele- and wide-angle lenses     

一种基于经线模型的鱼眼图像校正算法

鱼眼镜头所拍摄的图像具有严重的畸变。为了消除鱼眼图像的畸变,提出了一种改进的基于经线模型的校正算法。该算法首先建立经线模型,然后利用改进的校正算法对鱼眼图像进行校正,再建立半圆模型对校正过的图像进行修正,得到最终的图像。该算法不需要进行鱼眼镜头的标定以及参数的估计,通过建立全局统一的模型,对鱼眼图像进行校正。通过对模型图像和真实图像进行实验,结果表明,文中提出的算法能高效快捷地对鱼眼图像进行校正,而且具有较好的效果。     

Design of an efficient VLSI architecture for non-linear spatial warping of wide-angle camera images

Endoscopic images are subjected to spatial distortion due to the wide-angle configuration of the camera lenses. This barrel type of non-linear distortion should be corrected before these images are subjected to further analysis for diagnostic purposes. An efficient digital architecture suitable for an embedded system which can correct the barrel distortion in real-time is presented in this paper. The theoretical approach of this spatial warping technique is based on least-squares estimation. The images in the distorted image space are mapped onto the corrected image space by using a polynomial mapping model. The polynomial parameters include the expansion coefficients, back-mapping coefficients, distortion centre and corrected centre. Several experiments were conducted by applying the spatial warping algorithm on many endoscopic images. A digital architecture suitable for hardware implementation of the distortion correction technique is developed by mapping the algorithmic steps onto a linear array of processing modules. Each module of a particular unit communicates with its nearest neighbours. The spatial warping architecture implemented and simulated with Altera’s Quartus II software shows an overall computation time of 1.8 ms with 50 MHz clock for an image of size 256 × 192 pixels, which confirms that the spatial warping module could be mounted as a dedicated unit in an endoscopy system for real-time applications.     

Approximate model of fisheye camera based on the optical refraction

This paper proposes an approximate model of fisheye camera based on the optical refraction. The model of fisheye lens is firstly derived from the optical refraction and the structure of fisheye lenses. Secondly, a suitable linearization of the fisheye model is developed in order to obtain an approximate model, and the approximate model including two parameters is constructed from the linearization of the fisheye model. Finally, the estimation algorithm on the model parameters is presented using the epipolar constraint between two fisheye images. Furthermore, we provide lots of experiments with synthetic data and real fisheye images. To start with, the feasibility of the approximate model is tested through fitting the five common designed model of fisheye lens with synthetic data. Two groups of experiments with real fisheye image are then performed to estimate the model parameters. In practical situation, this method can automatically establish image correspondences using an improved random sample consensus algorithm without calibration objects.     

鱼眼相机与PTZ相机相结合的主从目标监控系统

提出了一种将鱼眼相机和PTZ相机相结合的主从目标监控系统,充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像以及PTZ相机指向性高分辨率成像的优点,实现了单系统半球空间运动目标的高分辨率成像监控。首先采用运动点团模式实现鱼眼图像中运动目标的检测;然后在鱼眼图像空间计算目标的相对方位角P′、俯仰角T′和距离Z′;最后通过参数映射将其映射到PTZ图像空间,输出PTZ控制信号给相机进行指向性成像。PTZ图像空间中的P参数和T参数结合鱼眼镜头畸变系数进行校正计算,Z参数根据目标在鱼眼图像中的相对尺寸及PTZ图像中需要的尺寸进行计算。通过对PTZ参数的多次实验测量,其结果的误差均在系统要求范围之内。系统实际的户外测试结果表明,系统能准确检测出鱼眼图像中的运动目标,在PTZ参数的控制下,PTZ相机能准确指向目标进行二次高分辨率成像,目标在PTZ图像中的位置和大小合适,达到预期的设计目标。     

一种基于斜率的摄像机畸变校正方法

普通 CCD摄像机在成像时都存在畸变成像误差 ,在机器人视觉检测及自动装配中 ,有效地进行误差校正对准确确定物体的位置具有重要的意义 .本文采用带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型 ,提出一种基于线段斜率的方法 ,对摄像机镜头的径向畸变进行校正 ,不必标定太多的摄像机的外参数 ,方法简洁 ,适合于视觉系统中对摄像机畸变的实时校正 ,或对摄像机捕获的图像进行几何校正 .实验表明 ,具有很强的鲁棒性和较高的校正精度     

基于分离参数标定的鱼眼镜头成像模型研究

鱼眼图像具有大视场角,但在应用方面存在严重畸变,为了探索鱼眼镜头的成像规律,本文提出一种基于分离参数标定的鱼眼镜头成像模型研究方法。对相机的物理参数进行分离标定,设计靶标,拟合径向、切向畸变系数,从而得到鱼眼镜头成像模型。比较由成像模型反推出的物点与真实物点的位置,实验结果表明,经本文提出的成像模型得到的成像点与真实物点的入射角和偏移角的误差均值分别为0.011 5和0.019 4。采用基于分离参数标定的鱼眼镜头成像模型研究方法可以较好地反映鱼眼镜头的成像规律,为更广泛地应用鱼眼镜头奠定基础。