畸变图像的校正
本文主要由兩部分構成:
- 畸變類型
- 校正算法
一、畸變類型
1.徑向畸變
徑向畸變是指給定圖像點從它的理想位置向內向外的移動,它主要是由鏡頭表面部分在徑向曲率的變化存在缺陷造成的。
圖像點的正向的畸變稱為枕型畸變,它會造成外側的點相對擴散和成像比例增加。圖像點的負向的徑向位移是所謂的桶形畸變,它將造成居于外側的邊沿點更擁擠,成像比例減少。
2偏心畸變
偏心畸變主要是由光學系統光心與幾何中心不一致造成的,即各透鏡的光軸中心不能嚴格共線。這類畸變既含有徑向畸變,又含有切向畸變,切向畸變的數學模型為:
3.薄棱鏡畸變
薄棱鏡畸變主要是由鏡頭設計和生產以及攝像機組裝過程中的缺陷引起的,比如圖像感應陣列或鏡頭部分的微小傾斜等。這類畸變相當于在光學系統中附加一個薄棱鏡,不僅會引起徑向偏差,而且引起切向畸變。其數學模型為:
布朗于1966年提出來一個綜合的畸變模型,被稱為鉛錘模型,也就是徑向復合畸變加薄棱鏡畸變,即
由于考慮到非線性畸變時對攝像機標定需要使用非線性優化算子,引入過多的非線性參數會引起解的不穩定,這里采用張正友的畸變模型,攝像機的畸變模型簡化為
二、.畸變圖像的校正算法
求解非線性方程組
通過畸變后的投影坐標來計算畸變前的投影坐標x和y,即求解二元高階方程組,可以使用牛頓迭代法來解此非線性方程組。
只要系數矩陣行列式等于0,則方程組的解就可以寫成
如此繼續,直到相鄰兩次近似值
滿足條件,
總結
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