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随着现代科技的飞速发展,全方位视觉技术已经成为机器视觉领域的一个新的研究热点,在民用、军事、医学等方面都得到了广泛应用。鱼眼镜头凭借其超大的视场角、结构紧凑、不易损坏等优势成为全方位视觉系统的首选方案。鱼眼镜头的特殊光学结构可以实现超大视场角的覆盖,但是却导致采集到的图像存在严重的非线性畸变,给后续的场景标定、目标特征提取和参数计算带来很大的困难。因此,鱼眼图像畸变校正技术的研究对于全方位视觉系统的广泛应用具有重要意义。
论文在总结前人研究工作的基础上,主要针对鱼眼图像畸变校正算法中最常用的等距投影算法展开本文的研究工作。传统等距投影算法把鱼眼图像的失真中心简单假设为像平面中心,然而实际失真中心在制作过程中受种种光学因素的影响通常会偏离像平面中心。对于完全依赖鱼眼镜头成像模型进行畸变校正的等距投影算法,其校正效果必然容易受到失真中心偏离的影响。针对等距投影算法存在的这一问题,本文提出一种基于失真中心精确估计的改进算法。实验结果表明,该算法能够实现失真中心的精确估计,有效改善了等距投影算法对鱼眼畸变图像的校正效果。
论文的主要工作如下:
1.理论部分:首先从鱼眼镜头的特殊光学结构和非相似成像原理这两个方面分析了产生畸变的原因及其畸变类型;接下来阐述了实现鱼眼图像畸变校正的通用流程--图像预处理、空间坐标变换和像素点灰度插值。
2.算法部分:通过把等距投影产生的畸变引入到空间直线的线性投影模型中,推导出空间直线的等距投影模型;然后根据空间一组平行线在像平面上投影的消失点连线过失真中心的原则实现鱼眼图像失真中心的精确估计。
3.实验部分:利用Matlab7.0软件分别在模拟图像和真实鱼眼图像上对本文改进后的算法进行效果仿真,通过失真中心估计的精确度测试实验和改进前后算法的校正效果对比实验,验证了改进算法的有效性与可行性。