基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正方法

《基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正方法摘要：鱼眼镜头因其宽视场和短焦距而广泛应用于机器人导航、智能交通等领域。但鱼眼镜头拍摄的鱼眼图像存在较大程度的扭曲失真，所以图像校正问题值得研究。本文提出了基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正模型算法。首先运用预处理把鱼眼图像中的有效区域识别并提取出来。然后采用扫描线逼近法，得到较快的速度和较好的识别效果。由于不需要对图像进行标定，因此只选用二维算法进行校正。最后将球面坐标定位算法和双线性灰度插值方法相结合，并与传统的球面投影法进行对比试验。实验表明，与传统的球面投影模型相比，球面坐标定位模型运行速度更快、图像校正质量更好。关键词：鱼眼图

2、像；球面坐标定位；扫描线逼近法；双线性插值；坐标映射中图分类号：TP391.416很多的情况下，机器需要一个广角甚至全360°大视场。为满足这样的需求，鱼眼摄像头就得到应用。鱼眼摄像头可获得非常大角度的视场，目前说，基本上的鱼眼摄像头都可以做到180°甚至于360°全景。如此广阔的视角，为机器视觉的发展提供良好的基础。然而，鱼眼摄像头所拍摄的图像，并不是通常看到的投影图，它是一个圆形，存在较大失真（尤其是边缘部分）的图像。越靠近边缘，失真越大。这样的情况，对于场景分析是十分不利。所以，需要对鱼眼图像进行相应的校正，尽可能的得到与原始图像相近的图像本文的目的，也是要对失真的鱼

3、眼图像进行校正，而且，需要进行快速校正，以应用于视频序列分析。1球面坐标定位算法模型及其实现1.1球面坐标定位算法模型建立。球面坐标定位法又称为经度映射法，是一种比较典型快速的二维鱼眼图像校正算法。球面坐标定位法的原理就是利用球面的经度映射，如图1所示：图1球面坐标定位法模型图中的每一条经线都有一个共同的特点，在相同经线上的点，被校正后，在校正坐标里，有着相同的横坐标，就好像H，K这两点一样，虽然处于不同的横纵坐标下，但其实他们被校正后的点的横坐标是一样的。该模型的主要原理是：在图片上，取任一竖直方向的点Y，无论从球面的左边还是右边看，角度差是一致的，并且，与之对应的线段d

4、x在x轴上均匀的分割着经线，使得不同的Y上经度间x方向上的距离相等。1.26图像的二值化及轮廓提取。图像的二值化是把一个彩色RGB图像变成一个纯灰度图像的过程[5]。图像的二值化处理有很多的方法可取，采用简单的二值化处理方法：（1）寻找阈值；（2）小于或者等于阈值的其灰度值设置为0，大于阈值的灰度值设置为255。对图像进行二值化，实质上是要对图像进行轮廓处理，本文采用扫描线逼近法。这种算法的详细步骤：（1）设定阈值，建立对应的扫描线循环。对于RGB系统的图像，需要进行灰度值转化，转化公式如下：I=0.59R+0.11G+0.3B（1）（2）根据公式（1）就可以得到各个点的灰

5、度值，然后就可以得到灰度值差I。一旦发现I的值大于预先所设定的阈值，则认为扫描已经进入有效区域，该方向的搜索将会立即停止。（3）扫描结束，得到外切正方形，计算得到中心和半径公式如下：（2）1.3球面坐标定位算法求解。按照图1所示，根据图中所表示的线段，以及前节所述的原理，应有如下公式：（3）6其中，R为鱼眼有效区域的半径，xh为h点在原图像中的横坐标（为一个整数），Y为k点在原图像中的纵坐标。这里特别需要注意的是，xk实际上是校正后的坐标，并且可以看到，在进行这样的运算之后，xk不再是一个整数。公式（3）给出的就是鱼眼图像上的某一点于校正后某一点的一个映射关系。同时，前面经

6、指出，计算后的点并不是一个整数，这对于数字图像来说，是无法存储的。鉴于这一点，进行这样的逆映射：（4）在这样的逆映射下，从一个已建立好的校正图像，通过逆映射找到在原图像中的非整数像素点，然后，通过相应的插值法，就可以定位到原图像中的一个或几个准确的点，通过这些点的值，得到校正后该位置的像素的值[6]。1.4球面坐标定位算法描述。（1）获取图像，进行二值化处理。由于本文采用经典二维球面坐标定位法处理鱼眼图像，不用进行摄像机标定等相关操作；（2）采用扫描线逼近法获取有效区域的半径和中心。二值化后的图像进行扫描线逼近法，可以更加明显的区分出有效区域，并且克服边缘黑点的影响，实现和

7、区域增长法相似的效果。倘若检测出有效区域是个椭圆，那么，需要对椭圆进行标准圆变换；（3）获取半径和中心之后，建立从目标图像到原图像的映射关系。首先建立一个由半径决定的正方形目标图像，设置初始像素点为0。以像素为单位在目标图像和原图像中建立坐标，根据公式（4）实现逆映射；6（4）得到目标图像和原图像的对应像素点的关系；（5）得到初始校正图像。2校正后的后续处理――双线性插值法采用球面坐标定位算法模型对鱼眼镜头图像进行畸变校正后，图像中间部分恢复完整，但边缘部分仍有一定的桶形畸变，为得到更好的校正效果，需对初次校正图像