非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头成像建模和校正精选.docVIP

非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头成像建模和校正* 郑利平1 ，徐刚强1 ，李 琳1 ，秦贤杰2 ，刘晓平1 ( 1 合肥工业大学计算机与信息学院 合肥 230009; 2 合肥工业大学数学学院 合肥 230009) 摘 要: 非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头是面向视频监控应用的一种新型鱼眼镜头，与传统的鱼眼镜头不同，非线性畸变分布椭圆 鱼眼镜头采用非角对称光学系统设计原理，其有效成像面为椭圆，并且采用非线性畸变分布成像函数，能够实现对大视场中关键 区域的增强畸变。通过对其非相似成像的研究，建立一种全方向光线跟踪下的镜头成像混合畸变模型，使用 B 样条曲面和曲线分 别拟合径向和切向畸变函数，然后通过五面立体角度标定空间实现对镜头成像函数的精确标定，最后实现畸变图像的校正。 关键词: 非线性畸变; 鱼眼镜头; 角度分辨率; B 样条 中图分类号: TP391 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 510． 4050 Imaging modeling and correction of nonlinear distortion distribution ellipse fish-eye lens Zheng Liping1 ，Xu Gangqiang1 ，Li Lin1 ，Qin Xianjie2 ，Liu Xiaoping1 ( 1 School of Computer ＆ Information，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China; 2 School of Mathematics，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China) Abstract: Nonlinear distortion distribution ellipse fish-eye lens is a new fish-eye lens facing to video surveillance ap- plications，and it adopts non angular symmetric optical system design principle，which is different from that of tradi- tional fish-eye lens，and its effective imaging area is an ellipse． The lens adopts the nonlinear distortion imaging function，and it can achieve enhanced distortion in the critical areas of the large field of view． In this paper，a lens imaging hybrid distortion model under full direction ray-tracing is established，and B-spline surfaces and curves are used to fit the radial and tangential distortion functions，respectively． Then a five-sided three-dimensional angle cali- bration space is adopted to achieve accurate calibration of the imaging functions of the lens，and finally achieve the image distortion correction． Key words: nonlinear distortion; fish-eye lens; angular resolution; B-spline 的效果直接影响到一款鱼眼镜头的应用推广。对鱼眼镜 头成像畸变校正之前，首先要建立其成像模型，对此国内 外已有大量的研究: 根据镜头视角的大小，对于不大于 180°的鱼眼镜头，半球面模型［1-3］ 是使用最多的模型，而 对超过 180° 视角的鱼眼镜头，抛物面模型［4］ 则是使用最 多的模型，根据鱼眼镜头在设计时畸变量的不同，普遍采 用可变焦距下的等距投影［5］、正交投影、体视投影和等立 体角投影等模型投影函数，而对较为复杂的鱼眼镜头，多 引 言 1 鱼眼镜头由于其简洁而高质量获得的超大视场图像 而获得广泛的应用，鱼眼镜头基于非相似成像原理，采用 多镜组设计结构，前后镜组分别具有绝对值极大的负光 焦度和正光焦度，所以