基于鱼眼镜头的车载全景环视系统

鱼眼图像畸变校正算法

鱼眼图像畸变校正算法 司 磊 朱学玲 （安徽新华学院 信息工程学院 安徽 合肥 230088） 摘 要： 根据鱼眼镜头成像的特点，选择合适的图像畸变校正算法，标定鱼眼图像的中心和半径，用标定得到的参数进行校正，推出校正模型，方法简单，易于实现，并对鱼眼图的畸变矫正问题提出意见与看法。 关键词： 鱼眼图像；畸变矫正；图像预处理；图像增强 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110166－02 鱼眼图像的畸变矫正是以某种独特的变换方式将一副鱼眼 2 有关鱼眼图片的粗略校正 图像转换为理想图像的操作，这种操作在全方位视觉导航中具1）求取鱼眼图像行和列的比值 有重要的作用，是系统自动识别、跟踪和定位目标所必须的基将投射生成标准圆变换为鱼眼图片并求取图片中心点的方础操作。 法与普通相机照相原理不同，对于提取出来的鱼眼图片的轮1 畸变图像的校正原理 廓，我们先假定一个阈值，比如设一个灰度值30，用软件勾勒描绘出校正鱼眼图片大概的轮廓，然后先求出该轮廓的中心点根据畸变图像特点标定坐标图，求取标定点像素的理想值坐标，根据轮廓的图形和鱼眼图像的中心点的坐标，可计算出和实际值，同时生成坐标映射表，再把坐标映射表用于畸变图畸变图像的圆半径，从而求取鱼眼图像的中心点坐标和鱼眼图像的校正程序后，即可得到无畸变图像，具体处理过程如下： 像的粗略轮廓的图像的半径相对比，以便于将鱼眼图像的大概1）标定坐标 轮廓重新调整处理，变的更为精确和直观。假定畸变校正的鱼镜头中心的畸变可以忽略为零，以镜头为中心，离镜头越眼图片的半径中的行坐标曲线和列坐标曲线不相等，则我们需远的地方畸变越大。以镜头为中心标定坐标图，对图像进行坐要将畸变校正的鱼眼图像中的园的半径的曲线与下面的公式相标的标定，按正方形均匀排列圆点，如图1所示。 乘，然后就可以变换为普通的标准圆的图像。下面公式中（u，v）是畸变校正的鱼眼图片的中心点，β为畸变校正的鱼眼图像行和列的比值。 图1 2）图像预处理 先通过图像的、突出边缘细节；然后再用二值化处理增强调节对比度的图像，但部分样板点和背景的对比的差值较大，所以是设定一个阈值对整幅图像进行二值化，最后再对二值化后的图像再次进行中值滤波的方法处理，再次使用中值滤波方法可以有效的去除畸变图像中的部分椒盐噪声的影响。二值化的主要作用是可以提高畸变校正图像的质量，预处理图像可以为点阵样板圆点中心的确定提供重要的作用。 3）圆点中心的确定 由于图像畸变的影响，经过图像预处理后的畸变校正图像仍然是不规则的实心圆，然而样板中的确定的圆点却是规则排列的，所以可以在畸变校正的样板图像上把各个圆点的重心近似的2）鱼眼图片的粗略扭曲校正 替换为圆点中心，找出一个圆点的重心作为理想畸变校正样板图在得到中心点的坐标和校正形状之后，把扭曲的鱼眼图像像上与之对应的点，并找出该点处于二维平面坐标之中与之距离通过投射降低图像的扭曲程度变为正常的四方形的图像。 之和最大的圆点，从各个圆点的坐标之中找出与之距离之和最大在图2中，假设在没有扭曲的背景图像中，存在两个具有的圆点坐标，该点坐标即为畸变图像中与之相对应的点的坐标。相同x坐标的点，即k点和h点，并且在背景图像中随着圆上曲线再找出理想的点阵样板图像和该畸变校正图像中各圆点中心的位的经纬度的变大，扭曲程度也就越大，但是三维球面的整体从置，计算出点与点之间的垂直距离，即可得到点阵样板图像中各左到右的各个面的角度的差值全部都是相等的，而且在x轴方向点之间的偏移量，从而可以描绘和构建畸变校正图像上的各个点上与二维畸变校正图像相对应的线段dx的均匀分割经度或是纬之间偏移量的曲面。最后经过图像预处理过程的样板圆点中心的度也是相等的。因此在二维图像的X轴方向上任意点坐标经度或 确定，可计算出其它圆点中心的坐标位置。 图2

新手入门：了解鱼眼镜头

新手入门：了解鱼眼镜头 鱼眼镜头的特色是什么？有人说是等效焦段15mm以下的镜头，有人是说镜头前玉（最前面的镜片）采用圆弧型凸镜的镜头，还有人说是可摄角度达180度的镜头……这些答案都常会在鱼眼镜头上看到，但并非绝对。 不过，鱼眼镜头有个共通点，就是都有强烈的桶状变形。为了画面稳定舒适，广角镜头都需要解决桶状变形的问题，而鱼眼镜头正是放弃解决这个问题，所以能拍摄更宽广的画面。也因这样的画面与我们日常生活的视觉体验不同，所以拍出来的照片更容易瞬间吸引观赏者的眼球。 1. 什么是透视变形？ 透视变形示范图。透视所造成的变形是平面画作或照片，表现立体感的重要元素。 想了解透视变形，可以尝试将相机架设在脚架上，小心调整水平后，此时如果是广角镜头，可以看到画面中的水平线会位于画面正中央，而垂直于水平的物体（如街道上一整排的路灯）会随距离远近而逐渐缩小，最后在画面正中心消失成为一点。

有趣的是，我们运用广角镜头拍摄时，并不会每次都追求水平拍摄，所以路灯、电线杆、建筑等垂直于路面的地标物，往往不会维持垂直状态，采用仰角或俯角拍摄时，画面中的垂直线就会往中央线聚拢，这是因为除了画面正中心的较远处外，我们在画面向上或是向下的位置又有了另一个消逝点，而产生的楔石扭曲现象就属于透视变形。 楔石扭曲现象： 楔石又称为拱心石，是古代拱型建筑的重要结构，形状为梯型，放置在中央正上方，用来契合、承受两边石材的压力。 当我们站在建筑下方拍摄建筑时，高楼会因为透视感，在照片上呈现出底部较宽、顶端较窄的形态，即变形为梯型而非原本的长方形，所以称这样的现象为“楔石扭曲现象”。 想要避免或减缓这样的变形现象，可以在较远的地方，使用中长焦段的镜头拍摄。最好能找到地势高的拍摄位置，用水平视角拍摄。当然，也可通过移轴镜来矫正，或者干脆用软件来拉直。 其实不只是广角镜头会有透视变形的问题，所有焦段都会有同样的状况，只不过在广角镜头中表现更明显。我们常看到形容广角镜头的“变形抑制良好”，并不意指矫正透视变形，而是在说明抑制桶状变形的能力。

鱼眼镜头与鱼眼全景监控摄像机技术介绍

鱼眼镜头与鱼眼全景监控摄像机技术介绍 鱼眼镜头是构建全景视觉最简单有效的方法之一，它的突出特点是一次性可摄入超过180度视角内所有的信息，从而达到无盲区效果。从特性而言，鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头，这种摄影镜头的前镜片直径且呈抛物状向镜头前部凸出，其视觉效果类似于鱼眼观察水面上的景物。它是一种短焦距镜头，一般焦距在F=6-16mm之间，根据光学成像原理，短焦距才能呈现出大视场的监控效果。常见的鱼眼镜头有两种，一种是圆形成像，一种是矩形成像。前者可摄的三维角度相比后者要大，目前大多数全景摄像机选用的鱼眼镜头均是第一种，因为其三维视角可达到360度x180度，达到理想的全景视角。虽然 视场角提供了无与伦比的享受，但却是以牺牲原有监控画面为前提获得的，鱼眼镜头这种变形的图像一般称之为桶形畸变，这种畸变会随着视场角的扩大而严重，不过，这也是一种合理现象。一般的监控探头视场角度在60度-90度左右，如果监控场所有大范围的监控需求，如果只是多装几支摄像头来实现监控区域的覆盖，无疑会增加摄像头成本与安装成本，后端的显示与存储成本也会相应的增加；即便是球机可以通过云台实现360度全范围监控，但却不能达到同时监控360度的范围，而且在实际应用当中，多数球机都通过设置预置位对场景进行监控，难以避免重要事件被“漏控”的情况出现。在当前的安防市场上，一随着视频监控盲点越发不被人们所忍受，市场对无盲点视频监控系统的要求也愈来愈烈。而全景摄像机就是实现全景监控，它的出现可在真正意义上消除监控盲区，确保视频的可靠性、完整性，对用户乃至对社会而言意义非凡。其中有一种类型是基于超广角鱼眼镜头的全景摄像机。而鱼眼全景摄像机是对现有监控系统的改造与升级。在鱼眼全景监控系统中，只需要一台鱼眼全景摄像机即可实现全景无盲区监控，没有任何的机械部件，图像通过超广角的

鱼眼镜头MTF测试

DxO Analyzer 光学模块鱼眼镜头MTF测试https://www.360docs.net/doc/5112680223.html,2015年7月27日我爱研发网参与：2人我来说两句 DxO Analyzer 鱼眼镜头MTF-介绍 -对于鱼眼镜头，使用平面测试卡测量MTF很难做到的 -DxO给出的解决方案是： 使用平面测试卡（棋盘格） 将相机安装在一个球形全景云台上，在不同视角下采用多种曝光进行拍摄 -优势 所有镜头只需一张平面测试卡 适用的镜头视场角>180° 大畸变鱼眼镜头拍摄的平面测试卡 DxO鱼眼镜头MTF-拍摄照片示例 -水平视场角为140°的镜头。在每个测试点拍摄一张照片。

Nikkor 10.5mm f/2.8G ED on a Nikon D800 (FoVh=130°, 15Mpix) - Shooting distance: 500mm DxO鱼眼镜头MTF-测试流程（1）

将相机固定在全景云台上，在不同视角下拍摄一系列图像 DxO鱼眼镜头MTF-测试流程（2） 当测试相机的自动曝光打开的时候，通常使用白色挡板来修正曝光。 没有白色挡板，图像容易过曝

使用白色挡板，图像曝光正常 DxO鱼眼镜头MTF-测试流程（3） Ex. w/ Canon EF 15mm f/2.8 on a Canon 5D Mark III (FoVh=140°, 21Mpix) shooting distance: 525mm

DxO鱼眼镜头MTF-测量结果（汇总）-以单张照片的形式显示MTF测量结果锐度，极限分辨率 中心的结果和边角的平均值结果

中心，边缘和边角的MTF曲线 Canon EF 15mm f/2.8 on a Canon 5DmkIII (FoVh=140°, 21Mpix) - Shooting distance: 525mm DxO鱼眼镜头MTF-测量结果（数据界面） -显示每个测量指标的全部数据

使用佳能5D相机及15mm鱼眼镜头制作球形全景

使用佳能5D相机及15mm鱼眼镜头制作球形全景 1.介绍 本文详细描述了我使用佳能5D及15mm鱼眼镜头制作球形全景的过程，在这里我非常感谢Karl Harrison教授的网站给了我莫大帮助（got me off the ground）。 本文中所用到的原始照片和与之相配合的pto文件以及本文的原始文档（EN）可以在这儿找到。（译者：也可以在本站下载到上述原始照片） 2.设备及软件 Canon EOS 5D 一种全画幅(35mm)的数码相机，分辨率12.8 Mpixel。 Canon EF 15mm f/2.8 Fisheye 全画幅鱼眼镜头. Canon Remote Switch TC-80N3 可以避免微小抖动，更便宜的RS-80N3模块也可以使用。 Manfrotto 303SPH 虚拟现实头 一种完全解决视差的可调校的三角架云台，可以通过点击来进行水平定位，改变竖向仰角。 Manfrotto 438 Ball Camera Leveller 一种通过调整三脚架来为全景头找平的水准仪，内置水平指示器。 Manfrotto 190MF3 镁纤维三脚架 支撑以上所有设备，强度高而重量轻。 Lowepro Compu Trekker AW 34030 背包 可以将上述设备及一台笔记本电脑全装在里面。 Hugin 拼接全景的软件。 Gimp 后处理图形软件 3.设置 3.1.相机 很重要的一件事是，为了使每张照片都能得到相同的效果，应将自动功能取消。使用AEB功能以便得到过爆和欠爆的照片，请参考第5节；为了简化并减少空间占用，我使用了jpeg格式；这种配置使我得到了更宽的范围，当然，如果你愿意也可以使用RAW。 1. 将相机模式盘设置为M（手动）。 2. 在菜单中设置AEB(自动包围曝光)，最大值为2。 3. 将ISO设为200。 4. 设置白平衡为“白天”。 5. 光圈16 - 这样可以得到更好的景深。 6. 在菜单中设置高质量jpeg格式。 7. 在菜单中选择“配置存盘” - 这样你就可以通过在模式拨盘上直接选择C而使用本设置

鱼眼图像畸变校正算法

据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，根据鱼眼镜头成像的特点，选择合适的图像畸变校正算法，标定鱼眼图像的中心和半径，用标定得到的参数进行校正，推出校正模型，方法简单，易于实现，并对鱼眼图的畸变矫正问题提出意见与看法。 关键词：鱼眼图像；畸变矫正；图像预处理；图像增强 鱼眼图像的畸变矫正是以某种独特的变换方式将一副鱼眼图像转换为理想图像的操作，这种操作在全方位视觉导航中具有重要的作用，是系统自动识别、跟踪和定位目标所必须的基础操作。 1畸变图像的校正原理 根据畸变图像特点标定坐标图，求取标定点像素的理想值和实际值，同时生成坐标映射表，再把坐标映射表用于畸变图像的校正程序后，即可得到无畸变图像，具体处理过程如下：1）标定坐标 镜头中心的畸变可以忽略为零，以镜头为中心，离镜头越远的地方畸变越大。以镜头为中心标定坐标图，对图像进行坐标的标定，按正方形均匀排列圆点，如图1所示。 2）图像预处理 先通过图像的、突出边缘细节；然后再用二值化处理增强调节对比度的图像，但部分样板点和背景的对比的差值较大，所以是设定一个阈值对整幅图像进行二值化，最后再对二值化后的图像再次进行中值滤波的方法处理，再次使用中值滤波方法可以有效的去除畸变图像中的部分椒盐噪声的影响。二值化的主要作用是可以提高畸变校正图像的质量，预处理图像可以为点阵样板圆点中心的确定提供重要的作用。 3）圆点中心的确定 由于图像畸变的影响，经过图像预处理后的畸变校正图像仍然是不规则的实心圆，然而样板中的确定的圆点却是规则排列的，所以可以在畸变校正的样板图像上把各个圆点的重心近似的替换为圆点中心，找出一个圆点的重心作为理想畸变校正样板图像上与之对应的点，并找出该点处于二维平面坐标之中与之距离之和最大的圆点，从各个圆点的坐标之中找出与之距离之和最大的圆点坐标，该点坐标即为畸变图像中与之相对应的点的坐标。再找出理想的点阵样板图像和该畸变校正图像中各圆点中心的位置，计算出点与点之间的垂直距离，即可得到点阵样板图像中各点之间的偏移量，从而可以描绘和构建畸变校正图像上的各个点之间偏移量的曲面。最后经过图像预处理过程的样板圆点中心的确定，可计算出其它圆点中心的坐标位置。 2有关鱼眼图片的粗略校正 1）求取鱼眼图像行和列的比值 将投射生成标准圆变换为鱼眼图片并求取图片中心点的方法与普通相机照相原理不同，对于提取出来的鱼眼图片的轮廓，我们先假定一个阈值，比如设一个灰度值30，用软件勾勒描绘出校正鱼眼图片大概的轮廓，然后先求出该轮廓的中心点坐标，根据轮廓的图形和鱼眼图像的中心点的坐标，可计算出畸变图像的圆半径，从而求取鱼眼图像的中心点坐标和鱼眼图像的粗略轮廓的图像的半径相对比，以便于将鱼眼图像的大概轮廓重新调整处理，变的更为精确和直观。假定畸变校正的鱼眼图片的半径中的行坐标曲线和列坐标曲线不相等，则我们需要将畸变校正的鱼眼图像中的园的半径的曲线与下面的公式相乘，然后就可以变换为普通的标准圆的图像。下面公式中（u，v）是畸变校正的鱼眼图片的中心点，β为畸变校正的鱼眼图像行和列的比值。 2）鱼眼图片的粗略扭曲校正 在得到中心点的坐标和校正形状之后，把扭曲的鱼眼图像通过投射降低图像的扭曲程度变为正常的四方形的图像。

全景鱼眼平面图像摄像头Fisheye Image Correction Camera

iFIC (Fisheye-Image-Correction) Camera ) (180-degree Angle-of-View Automotive Camera View Camera)
Sensor Active Array
Demo Pictures Pictures
Before Image Correction After Image Correction
Size Sensor Pixel Size F No. FOV Horizontal FOV Vertical FOV Diagonal Image Distortion Degrees of Protection (IP Code) Lens Construction
752 x 480 pixel 6.00um x 6.00um 2.0±5% 178° Approximately 156° Approximately 190° Approximately 1.00% IP67 4G1P Yes Yes/ with Self Self-Clean +105℃ ~ -40℃ +125℃ ~ -50℃ 90% RH 1.0Vpp 75ohm 12V/ 9~24V
Before Image Correction
After Image Correction
UV Resistance Anti-Fog Coating Operating Temperature Storage Temperature Operation Humidity Video Output Power Supply
iFIC Camera Product Features:
n n n n n 190-degree Super Wide Angle Fisheye Lens Fisheye Lens Distortion Compensation with Image Correction Technology Wide Temperature Range Smallest Automotive Package Low Power Consumption

浅谈俄产的鱼眼镜头

所谓的鱼眼镜头是一种极端的超广角镜头，属于超广角镜头中的一类特 殊镜头。这类镜头因为视角极大，前镜片通常前部非常的凸出，跟鱼眼非常类似，因而得名鱼眼镜头。这类镜头通常焦距极短，而视角通常能达到180°以上。极端的能超过220°。对135系统而言，其焦距多在6～17mm左右。这里需要说明的是，鱼眼镜头的焦距不一定都是小于超广角镜头的。例如有的镜头焦距在13mm，但它的视角只有120°，那这只是一只超广角镜头。而有的17mm焦距的，视角达到了180°了，这就是一只鱼眼镜头了。所以是否是鱼眼镜头，最关键还是看镜头的视角。鱼眼镜头成像是非常有特点的，因为鱼眼镜头的视角已经远远超出人眼的范畴，因此产生的效果也跟我们实际观察到的景物有较大差异。鱼眼镜头的成像有 浅谈俄产的鱼眼镜头 在当下的数码摄影时代，众多的摄影玩家开始玩镜头的转接，把历来的众多老摄影镜 头，甚至是工业相机、电影机镜头或投影机的镜头等等，通通拿来搞转接和改口。通过转 接环或者镜头改口的方式转接到数码相机上使用，这是把传统光学和现代数码记录介质的 结合。别看这些老镜头年代久远或身体老迈，但其中很多镜头的光学素质一流，而且有的 价格还非常的实惠，有的则被称为成像有“味道”。 玩老镜头转接的玩家越来越多，尤其是在广角端和长焦端。喜欢摄影的朋友都知道，在 摄影镜头中，在焦距两端的广角和长焦镜头，通常都价格昂贵。一只大厂商生产的大光圈的1 Зодиак-10 8mm F3.5 鱼眼镜头在1988年4月的《苏维埃摄影》杂志上，刊登了一篇名为《волерий тарабукин современные фотообъективы》的文章，在这片文章中，介绍 了俄罗斯研发出的8mm鱼眼镜头Зодиак-10（音译：祖达克） 8mm F3.5，并公布了该镜头的镜片结构图（图1）以及一些技术参数，如镜头重量280g，镜头 分辨率中心50线/mm，边缘30线/mm等。该镜头是有资料可查的俄罗斯产的最早 的8mm鱼眼镜头。遗憾的是，杂志并没有公布镜头的实物图片，笔者费尽周折也 未找到其实物图片，估计仅生产了少量的样头。 两种：一种是像其他镜头一样，成像充满画面，但成像有严重的筒形 畸变，这种畸变中心的景物相对保 持不变，而越往外围变形越厉害； 另一种，画面拍摄的效果为圆形， 这种强烈的视觉效果常被摄影师利 用进行创造性的发挥，拍摄一些极 富有想象力的作品。另外，鱼眼镜 头景深范围极大，范围可从几厘米 到无限远。下面笔者就介绍一下俄罗斯历史上生产的一些鱼眼镜头。图1 祖达克-10镜头结构图图1祖达克10镜头结构图长焦定焦镜头价格都在几万元，而一只定焦的超广角镜头的价格也将超过万元。而在这两端，俄罗斯生产的众多老镜头，则性价比很高，超长焦端俄罗斯生产了众多的折反镜头，价格只有一两千元。而在超广角端俄罗斯也有众多的好镜头。今天笔者就介绍一下俄罗斯超广角摄影镜头中的鱼眼镜头。 图文／田金良