球面成像变形机理分析与校正算法文献综述
2020-04-14 22:09:39
随着信息采集的硬件及软件技术的飞速发展,图像视频信息分析的理论研究及应用研究越来越受到学界及业界的高度关注。在监控视频设备方面,目前投入广泛应用的摄像头大都是普通的镜头,由于普通镜头拍摄到的景物区域很小,存在较大的视觉盲区,因此在要求较高的视场范围时不能广泛使用。鱼眼镜头是一种短焦距、大视场的摄像头,其具有超大视角,鱼眼镜头因为其焦距短给它带来了大视野,但根据光学成像原理,焦距越短,所产生的图像变形就越严重,所以鱼眼镜头有一个共通点便是具有强烈的桶形畸变,拍摄的画面周围的直线都会被弯曲,只有镜头中心部分直线才可以保持原来的状态,图面视觉效果差与人类正常视角不同。
正因为鱼眼镜头视角比传统镜头大出许多,拍摄出的图片包含的信息量非常丰富,而且鱼眼镜头以凝视的方式工作,不需要旋转和扫描,具有体积小隐蔽性强优点所以鱼眼镜头具有其独特的应用价值,被广泛的应用于安全监测、视频会议、机器人导航、全景泊车、智能交通、医疗检测及机器视觉等领域。但由于鱼眼镜头拍摄出的图片具有非常严重的变形,如果我们想利用这些严重畸变图片上的信息,就需要将这些严重畸变的图像校正为符合人类正常视觉习惯的图像,因此对鱼眼摄像头拍摄的图片进行变形机理的分析与校正研究具有非常重要的价值和意义。
国内外研究现状:
目前对于一般的摄像机的校正已经存在大量的研究,对鱼眼图像的研究相关的理论研究也正在不断地发展,在对相关的文献资料收集和整理的基础上,我发现鱼眼镜头畸变校正的方法主要包括两种:第一种是利用光学方法进行畸变校正;另一种是利用数字图像处理技术进行畸变校正。
光学方法主要是利用光学成像系统中的镜片对光线的折射原理等方法对图像进行校正,但此方法中涉及复杂的光学成像系统设计,实施难度较大、制造工艺困难、成本高,因此一般不采用此方法进行畸变校正。
数字图像处理技术主要是在实物已经成像后应用算法对所成图像进行校正,该办法可以根据环境以及要求不同进行算法的改进实现图像的校正,目前国内外多采用这种方法进行图像校正。数字图像处理技术处理鱼眼图像的算法大致有以下几种:
(1)基于平面的几何校正方法;
(2)基于经纬映射的鱼眼校正法;
(3)基于投影变换模型的鱼眼校正法;
(4)基于多项式拟合的鱼眼校正法。