鱼眼相机畸变矫正

     鱼眼相机的标定方法与普通相机的标定方法类似,可以将其分为基于标定物的方法和自标定的方法。基于标定物的方法就是使用一块标定板,可以是棋盘格的或者是圆点型的标定板。将标定板在相机的视场内摆放不同的位置,然后检测图像上的特征点,使用基于平板标定方法和针孔相机模型来对鱼眼相机进行标定,可以标定出相机的内参和畸变系数。基于平板的标定方法能获得比较高的标定精度,但是这种方法缺点就是需要从不同角度拍摄多幅图片,一般只是大于5副图片才能完成标定,这样在工业应用场景下是非常耗时耗力的,不适合大批量的使用。

1、鱼眼相机模型的建立

     鱼眼相机是模仿鱼在水中观察事物的视角来设计生产的,因此鱼眼相机能具有视场在180°左右的能力,并且鱼眼相机具有超广视角、其焦距较短等特点,其原理还是基于光的折射原理,如图1所示的鱼眼相机成像原理图。其优点主要是能获得超广视角的图像信息,但图像会存在严重的畸变,这种畸变称为桶形畸变,即空间直线进过鱼眼相机折射之后在成像平面上形成的是一条曲线,如图2所示。最理想的环境下相机成像的过程为针孔成像模型,不存在明显的畸变并且符合理想成像规律,在图像平面上物体成像的高度为:

                                                                         

                                                               鱼眼相机畸变矫正_第1张图片

2、多项式拟合

    鱼眼相机畸变矫正标定的关键一步就是使用相机畸变数字表(如图4所示)里面的数据来对鱼眼相机的实际像高和角度数据之间建立数学模型关系。本发明创新的使用了鱼眼相机的畸变数字表,并利用这个畸变数字表采用4次多项式的数学模型来拟合畸变系数,从而达到对鱼眼相机的畸变矫正标定。

多项式拟合的原理是基于最小二乘的原理,即在给定的数据集,在确定的函数类中,求,使误差的平方和最小,即:

                                            (8)

    设给定的数据集,为所有次数不超过的多项式构成的函数,即:

                                         (9)

使得:             

 3、实验

  实验的结果完全满足汽车环视的要求,参考我的3D环视系统 效果

 鱼眼相机畸变矫正_第2张图片

鱼眼相机畸变矫正_第3张图片

 

 

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鱼眼相机畸变矫正_第4张图片

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