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小视场图像系统的非线性畸变校正方法的研究

分析了小视场图像系统的成像特性,针对其非线性畸变提出了基于平行光栅技术的数字图像校正方法,应用图像系统的一阶综合径向畸变数学模型,求解畸变参数和校正参数并对图像进行校正。理论分析和试验表明,本方法简单有效,校正后的畸变影响降低到0.25个像素。并对图像的畸变中心和纵横比例因子对校正的影响做了探讨。

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小视场图像系统的非线性畸变校正方法的研究 高中有廖俊必 四川大学 摘要:Y了小视场图像系统的成像特性, S析针对其非线性畸变提出了基于平行光栅技术的数字图像校正方

邓雪漫

法,用图像系统的一阶综合径向畸变数学模型,应求解畸变参数和校正参数并对图像进行校正。理论分析和试验表明,本方法简单有效,校正后的畸变影响降低到 02个像素。并对图像的畸变中心和纵横比例因子对校正的影 .5 响做了探讨。

关键词 -小视场,非线性畸变,图像校正,畸变中心,纵横比例因子

Re e r h o No l a so to r e to eh d f r s a c n n i r Dit r i n Co r c i n M t o o ne

Co u e s n S se wi m alViw ed mp trVi o y tm t S l e n l i h Ga h ny u La u b D n e n oZ o g o ioJ n i e gXu ma Ab I s :A g o t cn ni e r ds r o o rcin me o o o ue i o y tm i malve f l s pe e td e mer o l a i o t n c r t t d fr c mp trv s n s s i n t i e o h i e w t s l iw ed i r s ne h i

w e t c aa tri a ay e h n i h r ce n lzd.T e d s r o o f ce t n o rcin c e iin f y te c lrdo d s r o t n n e l s s h t t n c i in d c re t o f ce t n t a i i ot n w h o e i d x ae i oi e a o os h i a t i i

s le d i g s or ce a i e e d d o aall a tr yte e p r n,t e po oe to aiae a il d ov d a n ma e i c r td e sl d p n e n p rl se .B x i t h r p sd me d i v l t fs b ea e y er h e me h s d d e n e ce t is r o f c i d c a e b o sy i f in,d tt n e e t s e r s d o v u l .An e e e to

e i g s r o e trb a d sae fco t f t n oi e i dt f f h c h t ma e d tt n c n e i a c t r i o s i oi s n l a a r o e o i g orcin q ai s u sd. ma e c re t u t i dc se o l y si Ke wo d: ma e ed, n ni e s r o y r s s l v w f l o n a d tt n, dsot n C le t n li i l r i oi i tr o OT C o, i i i t t n c ne, c l a trr i ds r o e tr s ae fco t oi a o

1引言 机器视觉检测技术是一种直观、接触的快速非检测技术,图像传感器技术的发展使其在精密、超精密领域快速应用。但由光学镜头组、C C D传感器和采集电路等引起的图像非线性畸变失真问题日益突出,特别是低成本、分辨率的图像测量系统,学高光镜头组的固有缺陷极为显著,非线性校正尤显重其要,像标定校正显著影响图像系统的精度。在图 1 m视场中,大 5倍成像为 78×56的图像时, m2放 6 7 就有大约 2个像素的非线性畸变,约为 2的误即 差。目前图像系统非线性畸变校正的发展已较成熟,结果可分两类:1求解畸变参数的同时得出按 ()相机全部成像参数,非线性相机标定,称有需要标靶 的传统标定方法和相机自标定方法两种…。T a 2 1 si _ J

的,基于交比不变性【如。上述方法中,者多用于前变焦镜头,后者则多用于定焦镜头;大视场、在短焦距或广角镜头的应用中有明显优势。但小视场情况

下难度加大,时标定模板的制作精度又制约着校此正精度。而涉及到小视场的非线性校正的文献极为有限。本文针对小视场高精度应用领域,出了一提 种基于长光栅模板的图像畸变校正的方法,用最运

小二乘法求解光学镜头组的非线性畸变参数,特点在于巧妙应用一维信息模板求解二维模型光学镜头组的非线性畸变参数,简洁有效。

2带有径向畸变的针孑成像模型 L 带有径向畸变的针孔成像模型是对理想成像模

型(中心投影 )的一种

修正。实际摄像系统通常都由 透镜组构成,由于透镜设计的复杂性和工艺水平 _ 5 j 等因素的影响,际光学成像系统总会产生非线性实 畸变。理想的点到点的中心透视投影成像公式,用齐次坐标可表示为

提出的两步法是传统方法的典型,稳定可靠,常作为相机标定的实际标准…相机自标定技术求解不太 1;稳定 _。( )求解畸变参数,非线性畸变校正, 3 2仅 J称 有借助于试验仪器 (平行光管 )如的试验法和应用数 字图像处理的图像法。图像法属传统的垂轴成像

法,洁明了且运用最小二乘法,较高可信度,简有常 用标定模板有点阵图_和网格图; 4 J另外还有应用透

岍抖 I; l :

视投影直线仍保持直线的性质进行非线性畸变校正 ㈩ 收稿日期:O5年 1 20 2月

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小视场图像系统的非线性畸变校正方法的研究

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