鏡頭失真校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有涉及一種校正方法，特別是涉及一種采用空間幾何校正以提高鏡頭失真校正之準(zhǔn)確度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般的光學(xué)儀器都必須使用到透鏡，透過(guò)這些透鏡的使用，可以使影像達(dá)到成像的目的。影像捕獲設(shè)備本身也是光學(xué)儀器之一種，由光線經(jīng)過(guò)一組透鏡使之成像在電荷耦合組件(Charge Coupled Device, (XD)上。而透過(guò)這些透鏡或面鏡而成像，這些透鏡或面鏡的設(shè)計(jì)好壞就會(huì)直接影響到成像質(zhì)量的好壞。
[0003]影像捕獲設(shè)備大部分使用透鏡進(jìn)行影像成像，而透鏡的成像除了會(huì)有色差的問題外，另一個(gè)問題是成像的變形失真。而變形失真的最典型的種類有兩種，一種是筒狀變形(Barrel Distort1n)，成像之影像的四側(cè)邊比四個(gè)角向外突出；一種是針狀變形(Pincush1n Distort1n)，成像之影像的四側(cè)邊比四個(gè)角向外凹入。這些變形會(huì)造成原本相同間距的兩條直線，成像后的影像的間距卻隨著透過(guò)透鏡不同位置的成像，彼此的間距會(huì)改變。
[0004]這些因?yàn)橥哥R而形成的變形，會(huì)使在原本等間隔的點(diǎn)或線，成像上卻變的非等間距等，因此會(huì)造成影像的失真情況。
[0005]基本上，影像失真會(huì)以中心為基點(diǎn)對(duì)稱，而大多數(shù)的用于校正影像變形失真的影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系中都會(huì)有圖像中心系數(shù)。理想上，鏡片與影像傳感器在組裝時(shí)，鏡片的中心必須在從影像傳感器中心上的法在線，如此，鏡片造成的失真現(xiàn)象在影像上會(huì)以影像中心相對(duì)稱。
[0006]但是實(shí)際組裝時(shí)，因?yàn)殓R片公差或是組裝流程的瑕疵，鏡片的中心往往不在影像傳感器中心上的法在線，如此會(huì)使得鏡片造成的失真現(xiàn)象在影像上不會(huì)以影像中心相對(duì)稱，而校正的準(zhǔn)確度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于上述現(xiàn)有技藝的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種鏡頭失真校正方法，以提高鏡頭失真校正之準(zhǔn)確度。
[0008]有鑒于上述現(xiàn)有技藝的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種鏡頭失真校正方法，以補(bǔ)償因鏡片中心與影像傳感器中心在組裝時(shí)產(chǎn)生之誤差對(duì)失真校正的影響。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種鏡頭失真校正方法，其包含下列步驟。步驟(a)設(shè)置幾何校正模型在鏡頭前，幾何校正模型上具有復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志(marker)，并提供復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志之空間坐標(biāo)。步驟(b)透過(guò)鏡頭擷取待校正圖像。步驟(C)提供待校正圖像與校正后圖像之間的影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系包含圖像中心系數(shù)。步驟(d)從待校正圖像中選擇候選中心點(diǎn)。步驟(e)以候選中心點(diǎn)之坐標(biāo)作為圖像中心系數(shù)，根據(jù)影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系對(duì)待校正圖像進(jìn)行圖像失真校正，以轉(zhuǎn)換成校正后圖像。步驟(f)根據(jù)候選中心點(diǎn)、復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志之空間坐標(biāo)、以及復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志在校正后圖像中的影像坐標(biāo)，以一算法計(jì)算出復(fù)數(shù)個(gè)幾何校正系數(shù)以及誤差值。步驟(g)從待校正圖像中選擇復(fù)數(shù)個(gè)不同的候選中心點(diǎn)，重復(fù)步驟(e)到步驟(f)，以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)個(gè)誤差值。步驟(h)以復(fù)數(shù)個(gè)誤差值中的最小值所對(duì)應(yīng)的候選中心點(diǎn)作為影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系中的圖像中心系數(shù)，并根據(jù)圖像中心系數(shù)以及影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系將待校正圖像轉(zhuǎn)換成校正后圖像。
[0010]優(yōu)選地，幾何校正模型可為平面模型或是立體模型，而復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志之空間坐標(biāo)系屬于大域坐標(biāo)系(global coordinate)。
[0011]優(yōu)選地，影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系以所選之圖像中心為對(duì)稱，用以校正桶狀變形或針狀變形。
[0012]優(yōu)選地，復(fù)數(shù)個(gè)幾何校正系數(shù)系基于針孔攝像模型(pinhole model)所決定。
[0013]優(yōu)選地，復(fù)數(shù)個(gè)不同的候選中心點(diǎn)系鄰近待校正圖像之影像中心位置。
[0014]優(yōu)選地，鏡頭包含鏡片組以及影像感測(cè)組件。
[0015]優(yōu)選地，候選中心點(diǎn)之影像坐標(biāo)系以像素(pixel)或次像素(sub-pixel)為單位。
[0016]優(yōu)選地，算法包含最小均方值(Least Mean Square，LMS)算法、距離差異絕對(duì)值之計(jì)算方法或距離差異總合之計(jì)算方法。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是為本發(fā)明之鏡頭失真校正方法之流程圖。
[0018]圖2是為本發(fā)明之鏡頭失真校正方法之實(shí)施例之流程圖。
[0019]圖3是為本發(fā)明之鏡頭失真校正方法之實(shí)施例之示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]請(qǐng)參考圖1及圖2，其為根據(jù)本發(fā)明之鏡頭失真校正方法之流程圖以及示意圖。圖中，本發(fā)明之鏡頭失真校正方法系適用于包含一鏡片組以及一影像感測(cè)組件的鏡頭，而鏡頭失真校正方法包含下列步驟。
[0021]在步驟SI，設(shè)置幾何校正模型20在鏡頭10前，幾何校正模型20上具有復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志(marker) 22，并提供復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志22之空間坐標(biāo)，并透過(guò)鏡頭10擷取一待校正圖像30。實(shí)施上，幾何校正模型20可為一平面模型或是一立體模型，而復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志22之空間坐標(biāo)系屬于一大域坐標(biāo)系(global coordinate)。
[0022]圖2中亦繪示了有變形的待校正圖像30，以及理想校正后圖像31。從圖2可看出待校正圖像30有筒狀變形的現(xiàn)象，復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志22之影像點(diǎn)而呈現(xiàn)弧狀排列，而且原本校正標(biāo)志22之間應(yīng)是等距間隔，在待校正圖像30上也呈現(xiàn)不等距。而正確的校正后圖像中復(fù)數(shù)個(gè)校正標(biāo)志22應(yīng)是直線排列，如理想校正后圖像31所示。
[0023]在步驟S2，提供此待校正圖像與校正后圖像之間的影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系包含圖像中心系數(shù)，亦即，影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系需要輸入正確的圖像中心坐標(biāo)。而實(shí)施上，影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系用以校正一桶狀變形或一針狀變形。而相關(guān)的算法為此領(lǐng)域之技術(shù)者所熟知，故在此不再贅述。
[0024]在步驟S3，從待校正圖像中選擇候選中心點(diǎn)。若是在理想情形，圖像中心坐標(biāo)應(yīng)是圖像之長(zhǎng)度與寬度的一半，例如，待校正圖像的分辨率為640x480，即長(zhǎng)度為640像素，寬度為480像素，則圖像中心坐標(biāo)為(320像素，240像素)。但是，因?yàn)殓R片之中心與