基于椭球面模型的鱼眼图像校正方法摘要：鱼眼镜头的大视角、短焦距等特点，使鱼眼图像校正算法成为目前图像研宄的热点。提出一种椭球面校正模型，通过边缘检测算法获取特征点，运用伪特征点剔除法得到正确的特征点，利用这些真特征点得出校正模型的参数，并以网格图像为例进行研宄。实验结果表明，特征点检测准确，得到的模型对网格图像的校正效果好，验证了该校正模型的准确性和有效性。关键词：鱼眼镜头；椭球面模型；伪特征点剔除；畸变校正中图分类号：TP391.41文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2015.02.008AfisheyeimagecorrectionmethodbasedonellipsoidmodelYANGZhongwei，YANGMing(CollegeofInformationScienceandEngineering,NingboUniversity,Ningbo315211，China)Abstract：Fisheyelenshavethecharacteristicsofshortfocusandwideangle，whichmakesthefisheyeimagecorrectionalgorithmsbecomehottopicsinthefieldofimageresearchcurrently.Anellipsoidcorrectionmodelisputforward.Allfeaturepointsareobtainedbyusingedgedetectionalgorithm,andthecorrectfeaturepointsarealsoobtainedbyusingthepseudofeaturepointeliminationmethod.Thecorrectionmodelparametersareobtainedwiththecorrectfeaturepoints.Thegridimageistakenasanexampletoconducttheresearch.Asaresult，thedetectionofthefeaturepointsisaccurateandthecorrectioneffectisgood.Itisprovedthatthismodelisaccurateandefficient.Keywords：fisheyelens；ellipsoidmodel；eliminationofpseudofeaturepoints；distortioncorrection引言在大范围监控、智能交通等领域，为了获得大视角，鱼眼镜头［1］被广泛使用。但是，在获得大范围拍摄视角的同时，为解决在一定的成像面内容纳大视场中的目标物体等问题，鱼眼镜头中不可避免地引入了径向畸变［2］。如何把存在畸变的鱼眼图像校正为适合人眼观看的图像，显得尤为重要。目前，鱼眼校正算法有高次多项式拟合校正法［3］、球面坐标定位法［4］、球面透视投影约束法［56］、抛物面投影校正R8］、基于渐变方程和经纬映射模型校正［9］及基于几何性质［1011］等方法。现有的方法中，仍存在一些问题：校正公式复杂，校正后图像中有桶形或枕形畸变，校正模型参数拟合需要人工采样。基于这些情况，本文提出一种椭球面校正模型，并且通过自动检测特征点得出校正模型的参数。图1鱼眼镜头成像模型Fig.llmagingmodeloffisheyelensl鱼眼镜头成像模型本文采用椭球面成像模型，成像原理如图1所示。假设相机在场景坐标系的原点0,沿着z轴正方向拍与成像模型曲面交于一点P2,根据正交投影规则过P2做z轴的平行线，交xy平面于点P3(u，v)，P3就是空间点Pl(x，y，z)经过鱼眼变换后的图像点。鱼眼图像轮廓中心点坐标为(uO,vO)，因此空间点与鱼眼像点之间的关系可表示为(u-uO，v-vO)=M(x,y,z)(1)式中M为本文的成像模型。光学仪器第37卷第2期杨中伟，等：基于椭球面模型的鱼眼图像校正方法2鱼眼校正模型拟合2.1校正模型的建立由椭球面成像模型可知，本文的椭球面校正模型方程为(Ax2+By2)+Cz2+Dz+E=0(2)摄，从空间任一点P1(X，z)指向原点0的射线，形轮廓，因此，A=B2.2鱼眼轮廓的提取及圆心确定现有的鱼眼图像轮廓提取方法中：统计法［12］，当鱼眼图像圆形轮廓区域内存在大量黑色像素点时，该算法失效：扫描线逼近法［13］，设定一个行列极限亮度差的阈值，通过阈值判定是否扫描到鱼眼图像圆形轮廓的上、下、左和右边缘的切线，这4条切线确定了圆形轮廓的外切正方形，据此可得出圆心坐标和半径，但是当鱼眼轮廓不是一个完整的圆形时，该算法与切线法［14］同样失效。本文采用标准圆标定法获取鱼眼图像的圆心和半径，具体做法：预先设定圆心坐标(xO,yO)，半径为rO,鱼眼图像中出现一个预置的标准圆形轮廓，通过鼠标拖动，从而调整标准圆的大小和位置，使得标准圆最终与鱼眼轮廓吻合。鱼眼图像的圆心(x，y)和半径r分别为x=xO+△x(3)y=yO+Ay(4)r=rO+Ar(5)式中：Ax为圆心横坐标改变量;Ay为圆心纵坐标改变量；△「为半径的改变量2.3自动选取特征点鱼眼图像在xy平面内是圆心在成像坐标系原点的