一种新的图像测量镜头成像几何畸变校正方法-论文.pdf

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1、2014年第48卷No．779一种新的图像测量镜头成像几何畸变校正方法刘涛，蒋永平广东工业大学摘要：在高精度图像测量系统中，镜头成像几何畸变使得目标在CCD上的实际成像位置偏离理想的成像位置，从而造成测量误差。为了减小测量误差，提高系统的检测精度，利用一个具有10个不同直径的阶梯轴作为标准件，将l0个直径从小到大排列，并分成5组。利用畸变校正模型建立5个方程组，求出5组畸变系数。利用畸变系数对相应的边缘进行校正。实验表明该方法简单可行，提高了系统的检测精度。关键词：图像测量；畸变校正；线阵CCD；高精度测量中图分类号：TG806；TH741文献标志码：ANewImageM

2、easuringLensGeometricDistortionCorrectionMethodLiuTao，JiangYongpingAbstract：Inhighprecisionimagemeasuringsystem，thegeometricdistortionoflensimagingmakethetargetontheCCDimagingpositiondeviationfromtheidealimagingposition，resultingintheerrorofmeasurement．Inordertoreducethemeasurementerror，a

3、ndimprovetheaccuracyofthesystem．Thispaper，byusingaladderwith10differentdiametershaftasstandardparts，ordering10diametersincethechildhood，anddividedinto5groups．Distortioncorrectionmodelisusedtoestablishfiveequations，thedistortioncoeficientof5groups．Usingthedistortioncoeficientontheedgeofthe

4、correspondingcorrection．Experimentsshowthatthemethodissimpleandfeasible，improvethedetectionprecisionofthesystem．Keywords：imagemeasurement；distortioncorrection；linearCCD；highprecisionmeasurement体的适用范围，本检测系统设计了阶梯轴作为标准1引言件用于相机标定，该标准件加工精度高，同时适用于0随着光学技术和CCD技术的发展，各种高精度线阵相机镜头畸变校正。0]●●光学检测设备应运而生。

5、而光学检测系统中出现的2线阵CCD成像原理与镜头非线性畸变模型成像畸变是影响测量系统测量精度的主要因素之摄像机的成像模型通常由4个坐标系描述(见一。畸变与视场角成几何级数关系，光学畸变将影图I)，即世界坐标系(X，，Z)摄像机坐标系响CCD成像，改变目标的理论成像位置，使计算基(X．，Z)、图像物理坐标系(，y)和图像像素坐准有较大的误差，对测量精度有很大的影响。因此标系(，)。不考虑畸变的情况下，根据理想小孔必须对镜头成像畸变进行校正。透视模型，线性成像系统的模型可以表示为目前对于镜头成像畸变的校正算法可分为两0“。类：第一类是基于标定模板方法，如采用点阵图、平0了I面

6、网格、同心圆环、西洋棋盘等，根据模板上特征点。Ⅱ的位置和其理想点的位置偏差来求取畸变系数；若0Ol特征点空间坐标已知，采用摄像机标定算法则可同式中，d、d分别表示为CCD在向和y向上的像时求出摄像机内外参数。第二类是不使用标定模素点间距；“。、分别表示光心在计算机帧存图像像板，如基于畸变率、基于畸变等效曲面¨J、基于测量素坐标系中和方向上的坐标；为镜头有效焦设备等校正算法迭代或直接求出畸变系数。校正过距；R为世界坐标系到光心坐标系的3X3的旋转矩程中，标定板如网格板、点阵图等主要用于面阵相阵；T为世界坐标系到光心坐标系的唯一向量3X1机，应用于前光式为主，而线阵CCD主要

7、采用背光的平移矩阵2。式照明，故现行的标定板不适用。为了扩大标定物由于摄像机光学系统并不是精确地按理想化的基金项目：广东省教育部产学研结合项目——汽车发动机气门自动小孔成像的原理工作，存在有透镜畸变，物体点在摄图像检测线(2010B090400382)收稿日期：2014年1月像机成像面上实际所成的像与理想成像之间存在有80工具技术光学畸变误差。寿flZl／D匕—一图3标准件简图世界坐标系图1CCD摄像机理想针孔模型由式(5)可得r五R=(“R—0)6+kl(R—0)6+2(¨R—u0)58一般认为镜头的畸变误差主要由径向畸变和