魚眼鏡頭--最開始（1919）是源于攝影的需求--因?yàn)轸~眼圖像存在幾何畸變>>>魚眼校正的需求

發(fā)展： 裝滿水的針孔攝像機(jī)>>>半球形玻璃>>>在半球形玻璃前增加一個(gè)負(fù)彎月形透鏡（希爾天文物鏡）

圖1-3這種凸面鏡可以將大范圍的景物匯聚在一起，普通鏡頭只需拍攝由凸面鏡匯聚起來的景物即可

優(yōu)點(diǎn)：視角大，用于安防監(jiān)視--降低成本（一個(gè)魚眼鏡頭可以代替多個(gè)普通鏡頭）

對(duì)魚眼圖像去失真的過程稱為魚眼圖像的校正，經(jīng)過校正后一幅大視角的魚眼圖片可以轉(zhuǎn)化為用若干幅普通圖片來觀看，這種圖片從不同視角覆蓋了魚眼圖片的視野，一般認(rèn)為魚眼圖像只發(fā)生幾何形變，不失真。

魚眼校正---本質(zhì)是圖像處理的空間變換（幾何變換，幾何運(yùn)算）>>>僅將圖像上的點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制而不修改

??????????? 空間變換---看成是將圖像點(diǎn)在圖像內(nèi)移動(dòng)，即魚眼圖像上的點(diǎn)A(u,v)---->校正圖像上的點(diǎn)A*(x,y）

向后映射（應(yīng)用較多）---相似填充法---由校正圖像的坐標(biāo)經(jīng)過映射變換求出對(duì)應(yīng)的魚眼圖像坐標(biāo)后，將魚眼圖像坐標(biāo)處的圖像分量復(fù)制到校正圖像坐標(biāo)處，由像素坐標(biāo)點(diǎn)（校正圖像）求亞像素坐標(biāo)點(diǎn)（魚眼圖像）的圖像分量

向前映射---由魚眼圖像坐標(biāo)，經(jīng)過映射變換得到校正圖像坐標(biāo)后，將魚眼圖像坐標(biāo)的圖像分量復(fù)制到校正圖像坐標(biāo)處? 亞像素坐標(biāo)點(diǎn)---->像素坐標(biāo)點(diǎn)

?在數(shù)字圖像的處理中，映射的輸入都是像素坐標(biāo)（整數(shù)坐標(biāo)），輸出為亞像素坐標(biāo)（非整數(shù)坐標(biāo)）

需要兩個(gè)算法：一個(gè)是----定義空間變換的坐標(biāo)映射關(guān)系（用來描述魚眼圖像上的每一個(gè)點(diǎn)映射到校正圖像上的點(diǎn)，或反過來）；一個(gè)是----像素插值，因?yàn)樽儞Q前后圖像的位置坐標(biāo)一般不是整數(shù)向量，對(duì)于非整數(shù)坐標(biāo)，必須用插值的方法來獲得圖像分量信息。

應(yīng)用：群組可視會(huì)議、安防監(jiān)控、智能交通、全景瀏覽、球面電影

魚眼圖像校正

-----本質(zhì)是魚眼鏡頭的光學(xué)成像模型------

??? （R.W.Wood充水針孔攝像機(jī)）由入射角θ與深度求得r

只考慮徑向畸變，切向畸變忽略

魚眼校正模型就是反應(yīng)魚眼圖像點(diǎn)與校正圖像點(diǎn)或入射光線之間的關(guān)系的映射

鏡頭設(shè)計(jì)模型

--f 鏡頭的焦距； θ 入射角；r是魚眼圖像上，像點(diǎn)與鏡頭主軸之間的距離--

1. 等距投影模型

間距相同的 入射光線 其投影點(diǎn)的間距 也對(duì)應(yīng) 相同；

-----對(duì)入射角沒有限制，用來初步校正

2. 正交投影模型

畸變很大，180°周邊及以后的情況無法描述，適用于廣角攝影鏡頭

3.等立體角模型

相等立體角的入射面會(huì)產(chǎn)生相等面積的像；畸變程度介于等距模型與正交模型之間

4. 體視模型

畸變最小

5. 透視模型

? ----透視模型用來拍攝正常圖像，即小孔成像

2D校正模型--將魚眼圖像平面映射到校正平面--建立的是r和ρ之間的關(guān)系，ρ是校正圖像上的點(diǎn)與主軸的距離

優(yōu)點(diǎn)：變換直接，在模型的表達(dá)式確定后，校正即可直接進(jìn)行

缺點(diǎn)：僅能在魚眼圖像與校正圖像之間直接映射，很明顯的局限性，180°視角校正時(shí)已不能適用，只對(duì)中心區(qū)域圖像的校正

3D校正模型---建立像高r和入射角θ之間關(guān)系，根據(jù)需要在空間中放置投影平面，由入射光線反投影到投影平面上獲得校正圖像

（多校正面投影）

---3D模型的基本形式

內(nèi)容的校正----根據(jù)景物中的具體物體進(jìn)行校正，對(duì)圖像中的具體物體進(jìn)行基于內(nèi)容的校正----基于用戶輸入的校正系統(tǒng)>>>需要用戶指出圖片中可用來校正的信息，然后該系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)用戶提供的信息進(jìn)行校正
模型約束---求解模型都需要一定的約束作為條件--約束建立了模型參數(shù)與魚眼圖片信息之間的聯(lián)系>>>根據(jù)校正信息求出模型的參數(shù)----約束要有視角不變性
1.保線性約束--保線性指景物中的直線在校正后仍為直線的約束--使魚眼圖像中主觀的直線變?yōu)樾Ｕ龍D像上的實(shí)際直線---對(duì)每條直線上的點(diǎn)列共線方程組

---->

2.極點(diǎn)約束---對(duì)同一景物的兩個(gè)不同投影點(diǎn)，共三個(gè)點(diǎn)均在同一坐標(biāo)系下

3.單應(yīng)型約束---同一景物的兩個(gè)不同投影點(diǎn)（x1,y1）,(x2,y2)有如下關(guān)系：H為單應(yīng)形矩陣，
帶參模型求解三要素----模型形式+模型約束+圖像信息

先找一個(gè)較簡單的接近實(shí)際的模型，對(duì)該模型求解；圖像信息指的是拍攝圖像中已知的信息。

拍攝標(biāo)定板是一種有效獲得已知數(shù)據(jù)的方法；識(shí)別出圖案后，加上預(yù)知的圖案的相對(duì)位置關(guān)系，軟件就能夠根據(jù)這些信息進(jìn)行校正

魚眼圖像校正系統(tǒng)方案
HDTV@60fps精確校正

圓形魚眼&對(duì)角魚眼圖像（圓形圖像校正包含了對(duì)象圖像的校正）

>>>圓形魚眼圖像是將所拍視野全部放入照片范圍內(nèi)的圖像----對(duì)角魚眼圖像僅在照片的對(duì)角處達(dá)到了最大視野，是全部圖像的一部分

魚眼圖像的校正瓶頸---1.坐標(biāo)運(yùn)算量較大帶來的速度瓶頸。2.圖像質(zhì)量問題。由于校正圖像在源圖像上的不同位置的采樣密度不同那么輸出圖像上的不同位置的圖像質(zhì)量不同。--所以采樣密度大的位置，圖像質(zhì)量較好，采樣密度小的位置反之。

坐標(biāo)計(jì)算---利用模塊計(jì)算圖像坐標(biāo)。---向后映射中，輸入是校正圖像坐標(biāo)，輸出是魚眼圖像坐標(biāo)。

---向前映射中，輸入輸出相反。--坐標(biāo)計(jì)算的結(jié)果特點(diǎn)：計(jì)算具有重復(fù)性，計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)量較大。

重復(fù)性---當(dāng)鏡頭安裝好以后，魚眼圖像與校正平面相對(duì)位置關(guān)系不變的情況下，坐標(biāo)計(jì)算過程與結(jié)果對(duì)于每一幀是完全一樣的。

圖像插值

-----由于計(jì)算出的魚眼圖像坐標(biāo) 不是 整數(shù)坐標(biāo)，故必須由插值算法 從周圍像素信息中 恢復(fù)出坐標(biāo)處的 分量信息。

常用的插值算法：1.鄰近插值法---直接用離坐標(biāo)處最近的點(diǎn)作為插值結(jié)果>>>改進(jìn)：將鄰近點(diǎn)進(jìn)行細(xì)分，然后再進(jìn)行鄰近插值

2. 雙線性插值法

----假設(shè)任意坐標(biāo)的圖像分量是周圍像素分量的線性組合，線性加權(quán)系數(shù)與該坐標(biāo)與附近像素點(diǎn)的垂直和水平距離成反比。

3. 雙三次插值法

----高次插值法。 復(fù)雜度最高，插值效果最好。

插值子模塊設(shè)計(jì)---接收到1組插值信息>>>插值坐標(biāo)+其周圍的四個(gè)像素點(diǎn)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的图像处理--鱼眼图像的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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