基于非均匀采样的图像射影畸变硬件校正

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1、第26卷第2期数据采集与处理Vo1．26No．22Ol1年3月JournalofDataAcquisition＆ProcessingMar．2011文章编号：1004—9037(2011)02—0200—07基于非均匀采样的图像射影畸变硬件校正蒋伟平王晓年蒋平朱劲(同济大学电子与信息工程学院，上海，201804)摘要：当摄像机的像平面与拍摄面不平行时，图像必然发生射影畸变，给后续的图像处理和模式识别带来不便。现有校正方法大都在得到畸变图像后，通过实时计算或者查阅畸变表恢复图像像素间的度量关系。本文提出了一种基于非均匀采样的硬件图像校正采集系统，通过FPGA控制

2、A／D采样器对模拟图像信号进行非均匀采样，实现图像的实时畸变校正和采集。为减小采样误差，还提出了一种倍频方案。仿真表明本系统可以代替软件校正算法，其硬件系统可拓展至其他应用。关键词：非均匀采样；射影畸变；FPGA；图像校正；单应关系中图分类号：TP391文献标识码：AHardwareImplementationwithNon—uniformSamplingforImageRectificationofProjectiveDistortionJiangWeiping，WangXiaonian，JiangPing，ZhuJin(SchoolofElectronic

3、sandInformationEngineering，TongJiUniversity，Shanghai，201804，China)Abstract：Whenanimageplaneandaphysicalsurfacearenotparallel，projectivedistortionwilloccur．Itisinconvenientforsubsequentimageprocessingandpatternrecognitionbecauseofsuchimagedistortion．Nowadays，thesoftwarebasedrectifyin

4、gmethodsdependoneitheronlinecalculationoradistortionlook—uptabletorestoretheimagemeasurement．Anon-uni—formsamplingbasedhardwaresystemforimagerectifyingisproposedinthispaper，inwhichanFPGAisdesignedtocontrolanADCfornon—uniformsamplingofthevideosignal，SOthatthedistortioncorrectionandim

5、ageacquisitionarefulfilledsimultaneously．Toreducesamplingerror，afrequencydoublingschemeisalsoproposed．Thesimulationexperimentsshowthatthesystemcanachievereal—timeimagerectifying，insteadofthetraditionalsoftwareeorrec—tion，andthedevelopedhardwaremodulecanbeextendedtootherapplicationsw

6、hichrequirereal-timehomographicmapping．Keywords：non—uniformsampling；projectivedistortion；FPGA；imagerectification；homo—graph素的值赋予正确的位置；要么先离线得到畸变图像引日和非畸变图像的坐标对应关系，然后在线查阅畸变表消除图像畸变。软件校正方法优点是灵活，缺点当摄像机的像平面与被拍摄平面不平行时，图是实时性比较低、费时费力。图1(a)为软件畸变校像发生射影畸变口。。在畸变的图像中，应该平行正示意图。的直线不再平行，应该是圆形的变成椭圆，这给

7、后目前，图像采集都是时间均匀的采样系统，即期图像处理和模式识别带来很多不便。现有的软件对模拟信号，其每行图像行内的采样频率相同，且畸变校正方法要么通过实时计算以消除图像畸变，行间的采样间隔也相同。根据小孔成像原理，物体即每个畸变像素的坐标乘以单应矩阵，然后把该像像的大小与其和相机的距离成反比。这种非线性关基金项目：国家高技术研究发展计划(“八六三”计划)(2OO6AAO4Z222)资助项目。收稿日期：2010—04—22；修订日期：2010—06一l7第2期蒋伟平，等：基于非均匀采样的图像射影畸变硬件校正201光心0均匀卜、畸变观频信号)有射影畸变自—————

8、—采样数字信号／校正焦(a)软件畸变校