一种简单而精确的鱼眼图像校正算法研究.doc

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1、一种简单而精确的鱼眼图像校正算法研究摘要：针对鱼眼图像的校正提出了一种有效区域提取算法，并在鱼眼图像的球面物投影平面展开时与目标半立方体的校正平面建立线性映射。实验结果表明，该算法能有效地提取鱼眼图像轮廓的有效区域，同时半立方体校止平面极大地减少了校正图像需插值的像素点数量，提高了校正速度。关键词：鱼眼图像；等距投影；畸变校正；轮廓提取中图分类号:TP751文献标志码：A文章编号：1006-8228(2017)06-51-04AsimpleandaccuratefisheyeimagecorrectionalgorithmShuXu(XiangNanPresc

2、hoolEducationCollege,Chenzhou,Hunan423000,China)Abstract:Thispaperpresentsaneffectiveregionextractionalgorithmforfisheyeimagecorrection,andestablishesalinearmappingbetweensemi-sphericalsurfaceprojectionplaneandsemi-cubeprojectionplaneintheprocessoffisheyeimagecorrection.Theexperimen

3、talresultsshowthatthealgorithmcaneffectivelyextracttheeffectivecontourregionofthefisheyeimage,andatthesametime,thesemi-cubecorrectionplanecangreatlyreducethenumberofpixelsthatneedtobeinterpolated,whichimprovethecorrectionspeed・Keywords：fisheyeimage；equidistantprojection；distortionco

4、rrection；contourextraction0引言人们对“看的更广”的要求日益提高，低成本的、具有广角或鱼眼镜头的大视场摄像系统备受市场青睐。然而采用大视场摄像系统釆集信息时，因镜头成像面大小固定，采集过程中为获得更多的拍摄信息使得采集的图像变形较严重，所以必须对畸变的图像进行校正以适合人眼观看。目前，具有代表性的鱼眼图像校正算法有以下几类：经纬映射法、多项式坐标变换法、球面透视投影约束法。杨玲和成运使用经纬映射来校止鱼眼图像［1］。该算法认为鱼眼图像中扭曲的场景可以用地球仪经度线来表示，利用同一经度上的像素点在校正后的图像中应具有相同纵坐标的特点，把

5、经纬度网格点上的像素值映射到校正平面上与之对应的位置。这种直接根据比例建立相应投影关系來实现图像校正的算法虽较容易实现，但校正后的图像存在-定的失真，校正图像质量有待提高。廖士中和高培焕等提出的多项式坐标变换算法［2］是根据鱼眼图像的像素点位置通过最小二乘发拟合误差平方最小以计算校正后图像对应点，该方法对于鱼眼镜头产生的径向畸变非线性失真,实验证明往往需要使用5阶二元多项式，需要N个控制点，计算量非常巨大，很难应用于实际操作应用中。英向华和胡占义提出的球面透视投影约束校止算法⑶思想是在球面成像投影模型下，利用空间直线的球而透视投影为大圆这一约束来恢复鱼眼变形校

6、正，该算法在选取理想的采样点后效果较好，但建立目标函数时，为权衡精度和速度同样需要计算5阶二元多项式，且采样点的合理选取也是一个很难把握的地方，因该算法不能自适应自动选取采样点，所有采样点需手动选取，选取的结果直接关系到目标函数的拟合计算次数和图像校正的效果，不具有普遍性。通过以上分析，本文旨在寻求一种不需要对鱼眼镜头进行参数标定，算法结构简单易于实现、具有较大的普适性，且校正效果较好的畸变图像校正算法。提出以等距投影相关理论为基础，在精确提取鱼眼图像轮廓的前提下，运用球面等距投影校正算法能够兼顾算法速度和图像校正效果。1鱼眼图像轮廓的提取及圆心的确定目前，提

7、取鱼眼图像轮廓的常用算法有两种。第一种是面积统计法，该算法的原理是事先确定一个阈值T,求出图像中像素值大于阈值的像素点个数和sum,并同?r统计出像素值大于或等于阈值T的横坐标和XX、纵坐标和SYo计算圆心(xO,yO)和半径R的公式如下：(1)(2)(3)该算法的缺点是只适应于鱼眼图像圆形区域内像素值较小的像素点个数少的情况，当圆形区域内有较多黑像素点时，该算法提取出来的图像轮廓误差较大。第二种是逐行逐列扫描法［4-5］o该算法的原理是首先确定一个阈值T,分别从四周开始向中心逐行逐列扫描。如果逐行扫描时存在像素点的亮度值大于阈值T,则该像素点的横坐标为有效图

8、像区域的边界，同理确定出纵坐标边界。该