基于鱼眼镜头的全方位视觉系统建模

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1、第圆9卷第3期天津工业大学学报Vol.29No.3圆园10年6月允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕允陨晕孕韵蕴再栽耘悦匀晕陨悦哉晕陨灾耘砸杂陨栽再June2010基于鱼眼镜头的全方位视觉系统建模苑光明，丁承君，俞学波（河北工业大学机械工程学院，天津300130）摘要：研究鱼眼镜头成像模型，对鱼眼镜头的3种畸变,包括径向畸变、偏心畸变（切向畸变）和薄棱镜畸变进行了分析,并建立了各自的数学模型.最后根据投影规律得出3种畸变校正模型：等距修正模型、等立体角修正模型和正交校正模型.关键词：鱼眼镜头；变形；建模中图分类号：TP391.41文献标志码：A文章编

2、号：员远苑员原园圆源载（圆园10）园3原园园47原园3Modelingoffullrangeofvisualimagesbasedonfish-eyelensYUANGuang-ming，DINGCheng-jun，YUXue-bo（SchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China）Abstract：Modeloffish-eyelensisstudied袁thethreekindsofdistortionofthefish-eyele

3、ns，includingtheradialdis原tortion，distortioneccentric（tangentialdistortion），andthinprismdistortionareanalyzed,andtheirownmathematicalmodelareestablished.Finally，3kindofdistortionadjustmentmodelareobtainedaccordingtotheprojectionrule,includingequal-spacerevisionmodel,defined

4、solidanglecorrectionmodelandorthogonalcorrectionmodel.Keywords：fish-eyelens；deformation；modeling运动目标识别跟踪是计算机视觉领域中最活跃1鱼眼镜头的成像模型的研究课题之一，其核心任务是利用计算机视觉技术从图像序列中识别、跟踪运动目标.与其他用于运动鱼眼镜头成像不同于普通镜头，具有相当长的景目标检测的传感器相比，全方位摄像机可以在图像中深，有利于表现照片的长景深效果，但用鱼眼镜头所获取水平方向360毅的环境信息.利用全方位视觉的这摄图像变形严重.为

5、了表示真实场景中物体在镜头成个特点，移动机器人在任意位姿的情况下可以全方位像平面上的投影，即建立图像像素位置与空间重点位的实时检测机动目标运动的信息.鱼眼镜头是一种超置之间的关系，需要对鱼眼镜头建立成像模型，进而广角的特殊镜头，它的焦距极短并且视角接近或能达对其成像规律进行研究和分析.到180毅，为了让镜头达到最大的摄影视角，这种摄影首先建立鱼眼镜头的成像模型.设空间任意一点镜头的前镜片直径很短且呈抛物状向镜头前部凸出，P在鱼眼镜头下的成像为p点，如图1所示.和鱼的眼睛很相似，因此有了鱼眼镜头的说法.鱼眼OXYZ为鱼眼镜头坐标系，oxy为图

6、像平面坐标镜头可以实现近距离或超近距离大视场立体视觉感系，Oo轴为鱼眼镜头光轴，z为P点到投影平面的空知，但同时也引入了非常严重的图像变形.图像变形间高度，R为P到镜头中心O的水平距离，w为P点的主要原因是鱼眼镜头的真正成像面不是平面，而是相对镜头中心的入射角（仰角），兹为P点在鱼眼镜头近似于球状的曲面.本文将重点研究基于鱼眼镜头的坐标系中的方位角，p为P在成像平面中的像点，r为全方位视觉图像的建模.像点离图像中心点o的距离（径向距离），兹为像点在收稿日期：2009-09-25基金项目：国家863资助项目（2007AA04Z229）作者简介

7、：苑光明（1967—），男，博士研究生，副教授.通讯作者：苑光明（1967—），男，博士研究生，副教授.E-mai:gm-yuan@eyou.com—48—天津工业大学学报第29卷图像物理坐标系中的方位角.2鱼眼镜头的畸变模型Z目标鱼眼镜头的畸变是指由像点发出的光线经鱼眼pwz镜头透镜折射后，理想像点与摄像机实际成像面上所X成的像点之间所存在的光学误差.主要的畸变误差分兹3类：径向畸变、偏心畸变（切向畸变）和薄棱镜畸变.鱼眼镜头（1）径向变形.引起径向变形的主要原因是光学YOR镜头径向曲率的变化.这种变化会引起图像上的点沿径向移动，离中心点

8、越远，其变形量越大.正的径向变f形量会引起点向远离图像中心的方向移动,其比例系茁数增大；负的径向变形量会引起点向靠近图像中心的x[1-2]方向移动，其比例系数减小.数学模型如下：