图像几何畸变校正方法范勇，张佳成，陈念年，周敬滨，王俊波FANYong，ZHANGJia-cheng，CHENNian-nian，ZHOUJing-bin，WANGJun-bo西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳621010DepartmentofComputerScienceandTechnology，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang，Sichuan621010，ChinaE-mail：fanyong@swust.edu.cnFANYong，ZHANGJia-cheng，CHENNian-nian，etal.Newmethodforimagegeometricdistortioncorrection.ComputerEngineeringandApplications，2009，45（29）：194-197.Abstract：Thereisoftensomeextentdistortionexistingintheshortfocallengthandwideanglelenscamerawhichisusedformachinevisiondetection，inordertocarryouthighprecisionmeasurement，thelensdistortionmustbecorrectedfirst.Anewmethodfordistortioncorrectionisproposed.Itobtainstheinitialdistortioncoefficientsbycombiningtheopticalimagetheorywithdistortioncorrectionmodelatfirst，thentheoptimizationfunctionisusedtofindtheoptimaldistortioncoefficients，cubicB-splineinterpolationmethodisadaptedforgrayrebuildingatlast.Experimentsindicatethatthismethodshowsperfectresults，theradialcorrectionRMSis0.45pixelandthegrayrebuildingRMSis0.36pixel.Keywords：imageprocessing；geometricdistortion；correctionalgorithm；grayrebuilding摘要：在机器视觉检测中大视场短焦距摄像机镜头一般都存在一定程度的光学畸变，在高精度测量中必须对摄像机镜头畸变进行校正。提出利用光学成像规律和镜头畸变校正模型相结合的畸变校正方法求出初始畸变系数，然后通过优化目标函数求出最优畸变系数，最后采用三次B样条插值对畸变图像进行灰度重建。实验结果表明该方法在不依赖摄像机内部参数的前提下，校正后径向均方根误差为0.45个像素，灰度重建后径向均方根误差为0.36个像素。关键词：图像处理；几何畸变；校正算法；灰度DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2009.29.057文章编号：1002－8331（2009）29-0194-04文献标识码：A中图分类号：TP391.11引言目前，在航天和航空摄影、医疗以及各种高精度测量仪器上，为获取更多关于目标景物的图像信息，常采用大视场短焦距镜头。这类镜头在成像过程中一般都存在一定程度的光学畸变，使成像图像的大小和形状发生了某些变化，图像的质量下降，给后面的图像分析和图像测量带来误差，甚至造成误判，因此必须对大视场短焦距摄像机镜头所造成的图像几何畸变进行校正。对于摄像机镜头非线性畸变的校正算法可分为两类：第一类是基于标定模板方法，如采用点阵图、平面网格、同心圆环、西洋棋盘等，根据模板上特征点的位置和其理想点的位置偏差来求取畸变系数；若特征点空间坐标已知，采用摄像机标定算法则可同时求出摄像机内外参数[1-4]。第二类是不使用标定模板，如基于畸变率[5]、基于畸变等效曲面[6]、基于测量设备[7]等校正算法迭代或直接求出畸变系数。基于标定模板的畸变图像校正分两步：坐标变换和灰度重建。坐标变换可以分为从畸变图像到理想图像的前向映射方法和从理想图像到畸变图像的后向映射方法；而灰度重建目前有邻近插值法、双线性插值法和立方卷积插值法。邻近插值法精度不高，立方卷积插值法精度高但运算量大，双线性插值可以折中邻近插值法和立方卷积插值法。大视场短焦距镜头的畸变为非线性畸变，一般分成两个部分：径向畸变和切向畸变[8]。Tsai已经证明：对于大多数计算机视觉应用来说，切向畸变可以忽略[9]。另外，许多的文献研究表明，在机器视觉测量中只需要考虑低次项的畸变系数k1[9-10]。该文详细分析了大视场短焦距镜头的畸变校正模型，利用光学成像规律，根据圆点在成像前后具有良好的保形性和圆点的质心坐标能真实地逼近样本点的坐标值，在文献[10]的基础上，提出了一种基于点阵模板的图像几何畸变校正算法。该算法克服了采用平面网格作和棋盘为标定模板时，提取的特征点坐标常产生奇异值导致偏离真实坐标较大等缺点，在不依赖摄像机镜头内部参数和简单的测量装置条件下，有效地提高了畸变校正后基金项目：国...