專利名稱：一種基于非線性逆映射機(jī)理的嚴(yán)重桶形畸變圖像校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種完全消除桶形畸變圖像校正后空洞的畸變校正方法，特別是完全消除嚴(yán)重桶形畸變圖像校正后空洞的畸變校正方法。
背景技術(shù)：
在航天和航空攝影、醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡、機(jī)器人和車輛導(dǎo)航、視覺監(jiān)控以及虛擬場景技術(shù)等許多計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中，往往需要得到更大視角范圍的圖像。全幅魚眼鏡頭擁有比廣角鏡頭更大的視角范圍，能夠容納更多場景，可以適應(yīng)狹小空間的拍攝，盡管它在獲得超大視場圖像的同時(shí)不可避免地引入了嚴(yán)重的桶形失真，但經(jīng)過圖像畸變校正后，完全可以提取出豐富而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，因此在民用、軍事、宇航空間領(lǐng)域等依賴于視覺信息做出決策的各行業(yè)都 具有相當(dāng)高的應(yīng)用價(jià)值。通常桶形畸變圖像的校正關(guān)系式為從畸變圖像到還原圖像的映射，一般都存在空洞現(xiàn)象，即還原圖像的部分像素在桶形畸變圖像中沒有找到對應(yīng)的位置，使得該像素的灰度未知。對于桶形失真不嚴(yán)重的圖像，目前常用的空洞填補(bǔ)方法有:基于圖像處理的方法，比如中值濾波、均值濾波等；以及基于鄰域的空洞填補(bǔ)方法。桶形畸變特別嚴(yán)重的圖像校正后產(chǎn)生的空洞，在畸變程度較輕的中間區(qū)域較少，在畸變較大的邊緣區(qū)域較多，整體上數(shù)量較一般桶形畸變圖像校正后的空洞數(shù)量明顯增加。上述目前常見的空洞填補(bǔ)方法不能完整正確地填補(bǔ)所有空洞。比如:中值濾波和均值濾波方法可以消除還原圖像中間區(qū)域的空洞，但對邊緣區(qū)域的較多空洞無法全部消除，同時(shí)圖像也變得模糊；基于鄰域的空洞填補(bǔ)方法會(huì)導(dǎo)致填補(bǔ)區(qū)域模糊，乃至信息錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于非線性逆映射機(jī)理的嚴(yán)重桶形畸變圖像校正方法，可以完全消除嚴(yán)重桶形畸變校正圖像中所有空洞，并且空洞處恢復(fù)的灰度值可正確反映原圖像的灰度信息，使還原圖像信息完整正確，進(jìn)一步提高了圖像質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟步驟一、確定桶形畸變圖像的基本校正關(guān)系式。1、取球面模型中半球體圓截面所在平面的直角坐標(biāo)系，調(diào)整該直角坐標(biāo)系的位置，使直角坐標(biāo)系原點(diǎn)與桶形畸變圖像的圖像中心重合，定義為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系；2、將桶形畸變圖像和還原圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)形式；3、確定桶形畸變校正基本關(guān)系 R = a,r (b+k 0 2) +a2r2 (b+k 0 2)2+a3r3 (b+k 0 2)3，式中，R為還原圖像中每個(gè)像素至圖像中心的距離；r為桶形畸變圖像中每個(gè)像素至圖像中心的距離；a” a2、a3和k為關(guān)系式系數(shù)，b和0為參數(shù)，在桶形畸變圖像和還原圖像中，選取至少3組以上對應(yīng)像素點(diǎn)作為特征點(diǎn)對，將各特征點(diǎn)對帶入關(guān)系式R = B1Ha2I^a3I"3,利用最小二乘法計(jì)算出a” a2和a3 ；
權(quán)利要求
1.一種基于非線性逆映射機(jī)理的嚴(yán)重桶形畸變圖像校正方法，其特征在于包括下述步驟: 步驟一、確定桶形畸變圖像的基本校正關(guān)系式 1、取球面模型中半球體圓截面所在平面的直角坐標(biāo)系，調(diào)整該直角坐標(biāo)系的位置，使直角坐標(biāo)系原點(diǎn)與桶形畸變圖像的圖像中心重合，定義為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系； 2、將桶形畸變圖像和還原圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)形式；3、確定桶形畸變校正基本關(guān)系式R= a,r (b+k 0 2) +a2r2 (b+k 0 2) 2+a3r3 (b+k 0 2)3，式中，R為還原圖像中每個(gè)像素至圖像中心的距離；r為桶形畸變圖像中每個(gè)像素至圖像中心的距離；a” a2、a3和k為關(guān)系式系數(shù)，b和0為參數(shù)， 在桶形畸變圖像和還原圖像中，選取至少3組以上對應(yīng)像素點(diǎn)作為特征點(diǎn)對，將各特征點(diǎn)對帶入關(guān)系式R = air+aj^+a#3,利用最小二乘法計(jì)算出和a3 ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線性逆映射機(jī)理的嚴(yán)重桶形畸變圖像校正方法，其特征在于:所述的步驟三中，當(dāng)映射到桶形畸變圖像中的對應(yīng)像素位置坐標(biāo)(x，y)不是正整數(shù)時(shí)，即沒有落在桶形畸變圖像的像素點(diǎn)上時(shí)，將距(x，y)最近的四個(gè)像素點(diǎn)灰度值的雙線性插值結(jié)果賦予還原圖像，求解關(guān)系式為: I (X，y) = (1- A X) (1- Ay) I (X1, Y1) +Ax (1- A y) I (x2, Y1) + (1- Ax) AyI (X1, y2) +Ax AyI (x2, y2) 式中，I (x, y)為賦予還原圖像的灰度值，(Xpy1), (x1； y2), (x2, Y1), (x2, y2)為桶形畸變圖像中距離(x，y)最近的四個(gè)像素點(diǎn)，Ax、Ay為像素點(diǎn)(x，y)在x、y方向距離像素點(diǎn)(X1J1)的距離，Ax = X-X1, Ay = y-y1D
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于非線性逆映射機(jī)理的嚴(yán)重桶形畸變圖像校正方法，首先確定桶形畸變圖像的基本校正關(guān)系式，進(jìn)一步求解基于非線性逆映射機(jī)理的桶形畸變校正關(guān)系式，逐點(diǎn)計(jì)算還原圖像中的每一像素的極半徑在桶形畸變圖像中對應(yīng)的極半徑，再將桶形畸變圖像和還原圖像從極坐標(biāo)系映射到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系，將桶形畸變圖像對應(yīng)位置的像素灰度值賦予還原圖像，即可完成校正。本發(fā)明可以完全消除嚴(yán)重桶形畸變校正圖像中所有空洞，并且空洞處恢復(fù)的灰度值可正確反映原圖像的灰度信息，使還原圖像信息完整正確，進(jìn)一步提高了圖像質(zhì)量。
文檔編號G06T5/00GK103218786SQ201310141200
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者齊敏, 齊榕, 樊養(yǎng)余, 李珂, 家建奎, 趙子巖 申請人:西北工業(yè)大學(xué)