一种不断重定位圆心的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头应用领域广阔，例如全景 电影 、３Ｄ场景 法 ｌ１１ 是 通 过 转 移 光 学 中 心获 得 透 视 图像 ，但 最 终 得 到
重建 、群组视频会议 、机器人视觉和安防监控等。鱼眼 的不是 一 幅完整 的校 正 图像 ；基 于正交 投影 和 等距 投
镜头是一种短焦距大视场 的摄像镜头 ，焦距越短 ，视角 影 的鱼眼图像校正『ｌ ２ｌ对一张鱼眼图像分别建立正交 和
（湖南师汜 －．＇４－大学 物理与信 息科 学学院 ，长沙 ４１００００）
Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１６
摘 要 ：针 对鱼眼 图像传 统经度 坐标校 正效果不明显 ，提 出了一种新的鱼眼图像 ２Ｄ校正算法 ，通过对每一条畸 变的经线，
不断重 定位 圆心位置 ，重新计算经线上点的 坐标 ，有效地校正桶形畸变。该 算法不用进行 鱼眼镜头的标定以及参数的估
法 。国外 很 多学 者提 出了先 进 的校正 算法 ，校正 效果 是利 用共 线点 的投 影仍 然共线 等 原理 对 畸变 图进 行校
较好 ，但需手动选取点或者 曲线 ，再求解 内参外参 ，并 正 ，但该方法要先进行鱼眼镜头的标定 ，求解的参数也
用 Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ—Ｍａｒｑｕａｒｄｔ等优化算法求解 出校正参数 ， 偏多。二维校正中常用的有经度坐标校正算法㈣，该算
Ｎ Ｇ Ｄ ａｌ１．ＬＩＵ Ｈ ｕｉ，ＬＩ Ｋ ｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ２ｄ ｆｉｓｈｅｙｅ ｉｍａｇｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｍｅａｎｔ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔ ｉｏｎａｌ ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｃｏｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｌｅ ｆｏｒ ｅｖｅｒｙ ａｒｃ ｃｏｎｓｔａｎｄｙ．Ｔｈｅ ａ ｌｇｏｒｉｔｈ ｍ ｎｅｅｄ ｎｏｔ ｆｉｓｈｅｙｅ ｌｅｎｓ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｐａｒａｍ ｅｔｅｒ ｅｓｔｉｍ ａｔ ｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｐａｃｅ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ．Ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔ ｉｏｎａｌ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈ ｍ ，ｔｈｅ ｎｅｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃｏｕｌｄ ｅｆｉｃｉｅｎｄｙ ｃｏｒｅｃｔ ｔｈｅ ｆ ｉｓｈｅｙｅ ｉｍａｇｅ ｂｅｔｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ０一ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｒｅｃｔｉｏｎ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ ｃｏｒｅｃｔｉｏｎ；ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎ
由表 １可知 ，本文提出的重定位 圆心校正算法 比 传 统经 度坐 标校 正算 法校 正效果 好 。
过程 相对 繁琐 ；经 纬度 校正算 法 嘲是将 非线 性 的鱼 眼 图 法是 根 据 同一条经 线校 正后 具有 相 同 的横坐 标来 进 行
像存储转换成线性 的经纬度存储 ，从而实现鱼眼图像 校 正 。
的校正 ，但相机抖动『７】产生的拍摄误差会导致 图像丧失
本文在传统经度坐标校正算法的基础上 ，提出了
越大 ，变形也越厉害。所以 ，对鱼眼图像进行有效的校 等距投影模型 ，再运用平移和旋转校正平面的方法实
正 就 变得很 重要 。
现各区域的校正 ，最后将鱼眼图像映射到一个半立方体
目前 ，国内外已经出现了很多鱼眼图像的校正算 的表 面 实现 整体 校正 ；用摄 影不 变 性 校正 鱼 眼 图像 ［Ｉ３１
优化方法求解 ，但要预先采样 曲线 ；多视角 的校正算 也不需要求解多项式或者相机参数 ，通过建立全局统
收稿 日期 ：２０１５一ｌ１—０６ 作者简介 ：汪丹（１９９２一），女 ，湖南常德人 ，硕士研究生 ，主要 研究方 向 ：鱼眼图像校 正 、拼接 、全景漫游 ；刘辉 （１９６４一），女 ，湖南汉寿人 ，副教授 ，硕 士 ，主 要研究方向 ：数字图像处理 、信 号处理 ；李可 （１９８９一），女 ，安徽淮北人 ，硕士研究生 ，主要研究方 向：图像去雾。
计 ，也 不用寻找三维空间点信息以及在各种 坐标 系之 间进行转换 。通过与传统校 正算法进行 对比，发现本算法能高效快捷
地对鱼眼 图像 进行校 正，而且具有较好的效果 。
关键 词 ：二 维 校 正 ；经 度 坐标 校 正 ；重定 位
中图分类号 ：ＴＰ３９１．４１
文献标识码 ：Ａ
Ａ Ｆｉｓｈｅｙｅ Ｉｍ ａｇｅ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｉｒｃｌｅｓ
第 ２４卷第 ２期
汪 丹等 ：一种不断重定位 圆心 的鱼 眼图像校正方法
·３３·
离 的角 度 ，最 后对 得 到 的四个角 度求 平均 ，即可得 到 表 １中的平均角度 。如果平均角度较小 ，则校正效果较好 ， 反 之 ，效果 则不理想 。见 表 ｌ（表 １中角度均 为弧度制 ）。
垂 直 不 变 性 ；基 于 球 面 透 视 投影 的 校 正算 法 ［８１比较 复 改进的算法 。根据每条经线不断重定位圆心 ，计算出相
杂 ，要先建立数学模型，然后求解各种参数。基于约束 应的半径 ，即可根据映射关系得到校正后 的坐标。实验
条件的校正算法［９１针对关键特征定义约束条件 ，通过最 结果表明，文中提出的算法不需要进行鱼眼镜头标定 ，
第 ２４卷 第 ２期 ２ ０ １ ６ 牟 ４ 月 文 章 编 号 ：１００５—１ ２２８（２０１６）０２—００wenku.baidu.com０—０４
电 脑 与 信 息 技 术 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
一 种不 断重定位 圆心的鱼眼 图像校正方法
汪 丹 ，刘 辉 ，李 可