太阳集团游戏2138即正交投影、等距投影、等立体角投影和体式投影 等距投影的鱼眼图像校正算法2.1 提取鱼眼图像的有效区

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文章关键词:太阳集团游戏2138,等距投影

  算法分析数字技术 与应用 125 引言鱼眼镜头是一种较短焦距,视角接近甚至超过180度的超广角 镜头 。常规镜头的视角有限因而在许多领域内受到限制,鱼眼镜头具有大视角、信息量丰富等优点而被广泛应用于计算机视觉等领 域,由于其焦距短视角大的特点和光学原理的约束,导致了所拍摄 的图像畸变非常明显,难以满足正常需求 。如果需要使用这些严重畸变的图像,就要将这些图像校正为人眼习惯的投影图像。因此实 现鱼眼图像的校正成为国内外研究的热点。太阳集团游戏2138鱼眼镜头的几何投影模 型分为四种,即正交投影、等距投影、等立体角投影和体式投影 等距投影的鱼眼图像校正算法2.1 提取鱼眼图像的有效区域 从鱼眼镜头拍摄的图像特征可以发现,鱼眼图像的有效范围通 常是一个圆形,有效范围之外为黑色,如图1所示。因此需要先确定 图像的轮廓,从而得到图像的圆心和半径。太阳集团游戏2138 分别从图像的上、下、左、右四个方向进行检测,利用公式Gray 0.30*R+0.59*G+0.11*B,将RBG像素点转化为灰度值,由于图像为黑色时,灰度值接近于零,因此定义一个相对较小的值T作为比 较的标准。当Gray

  =T时,像素点在图像的有效区域内 。最后确定有效区域的行数和列数分别为m、n,其示意图如图2所示。 2.2 等距投影图像的校正算法 等距投影,顾名思义就是沿某一方向的距离投影之后保持不 变,其模型示意图如图3所示。图中的半球表面即为鱼眼图像投影的 半球面,球面半径即为镜头焦距,记为f。假设P为鱼眼图像上任意一 PP,交平行于xOy平面且与半 球相切(切点为A)的平面 于Q点,根据等距投影的鱼眼图像特点,Q点应为图像校正后P点的位置 不同镜头的视场角度可能不同,因此所拍摄图片的畸变程度也就不同,为保证校正后图像的精确度,需要先根据视场角度求出镜 头焦距f。当视场角度为 时,鱼眼图像刚好映射到整个半球面,于是鱼眼图像上的任一直径映射到球面上即为经过A点且连接半球直径 的圆弧。令R为鱼眼图像的半径,由周长公式得到 2R 由于校正后的图像比源图像像素多了很多,正向投影后会出现大量的空隙点,而在像素点较为分散的区域使用插值法难免会干扰 图像内容,因此选择多对一映射的逆向投影,即从目标图像投影到 半球面,再从半球面投影到源图像上。 令目标图像的高宽分别为 ,假设其坐标为 点变换后对应的Q点的坐标(x (云南师范大学信息学院云南昆明 650500) 摘要:针对鱼眼图像存在的畸变问题,借助球面投影,根据等距投影的原理逆向推导等距投影的校正模型,从而对鱼眼畸变图像进行了校正,通过在 Matlab平台上进行仿真实验,取得了较好的校正效果。该算法使用方便,且对视场角不同的图像都能进行恰当的校正,同时该算法在转换过程中不会造 成像素的损失,保留了鱼眼图像原有的清晰度。 关键词:鱼眼图像 等距投影 畸变校正 中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)05-0125-02 收稿日期:2016-03-24 作者简介:孟灵(1989 —),女,山东滨州人,硕士研究生,主要研究方向为嵌入式系统与视频图像处理。 提取图像有效区域的扫描示意图(a)待校正的鱼眼图像 (b)校正后的图像 鱼眼图像校正效果算法分析 数字技术 与应用 126 首先求球面上P的映射点 点的x坐标、y坐标和z坐标。得到以下方程: tanarctan costan 等已知量的关系如下: 到鱼眼图像上的映射点P的坐标。令r为P点到鱼眼图像圆心的距离,由等距映射的特性及弧长公式可以得到 等距投影的函数为 。这时鱼眼图像的圆心在坐标原点上,做一次坐标变换,将原点从鱼眼图像的圆心位 置平移到图片的左上角,得到P点在源图像上对应点U的坐标 都可找到源图像对应点U的映射,从而完成等距投影鱼眼图像的校正。 实验验证为了验证本文算法的有效性,在Matlab平台下对一幅鱼眼图像 进行实验验证,其结果如图4所示,可以看出鱼眼图像经过校正之 后,图像的形状和比例基本可以恢复正常。 由于等距投影的特性,当视场角大于π时,校正后难以得到完 整的校正图像。当视场角小于π时,通过调整目标图像的大小即可 获得校正图像的全景。因此对于视场角太大的图像,可以考虑保证 校正效果的前提下放弃图像靠近边缘的信息,如图5(b)是用180度的 视场角进行的校正;或者在保证图像信息全面的前提下降低部分校 正效果,如图5(c)是降低到140度的视场角进行的校正。 由于鱼眼图像越靠近边缘的地方信息量越大,也导致了校正后 的图像中越靠近边缘的区域放大的倍数越大,而令边缘区域的图像 在校正后和中心位置的图像等比例,同时又不降低中心位置图像的 清晰度,这就使得校正后的图像像素增加了数倍,且鱼眼图像的视 场角越大边缘畸变程度越大,图像需要放大的倍数也越大;同时,越 接近中间的区域越清晰,越靠近边缘的区域越模糊。如图4(b)是图4 (a)的9倍,图5(b)是图5(a)的12倍,这时也可以根据需求对图片进行 截取或按比例缩小等后续处理。 结语本文针对鱼眼图像存在的畸变问题,利用投影模型对其进行了 校正,并在Matlab平台上进行了仿真实验,得到了接近日常习惯的 透视影像,取得了较好的校正效果。太阳集团游戏2138该算法一方面使用方便,且对视 场角不同的图像都能进行恰当的校正,避免了一般映射算法对于不 同的鱼眼图像,有的校正不足,有的却过度校正的问题。另一方面本 算法在转换过程中不会造成像素的损失,保留了图像原有的清晰 参考文献[1]张琨,王翠荣.基于圆分割的鱼眼镜头图像畸变校正算法[J].东北 大学学报,2011,32(9):1240-1243. [2]魏利胜,周圣文,张平改,等.基于双经度模型的鱼眼图像畸变矫正 方法[J].仪器仪表学报,2015,36(2):377-385. [3]SCHNEIDER D,SCHWALBE geometricmodels fisheyelenses[J].ISPRS Journal RemoteSensing,2009,64(3): 259-266. [4]张伟.鱼眼图像校正算法研究[D].南京:南京邮电大学,2011. [5]徐朝庆.基于正交投影和等距投影的鱼眼图像校正[J].冶金自动 化,2015,(S1):538-542. (a)待校正图像 (b)显示不完全的校正图像 (c)内容全面但校正效果降低的校正图像

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