相机畸变模型

畸变参数(与点集如何畸变的2D几何相关。)

采用理想针孔模型,由于通过针孔的光线少,摄像机曝光太慢,在实际使用中均采用透镜,可以使图像生成迅速,但代价是引入了畸变。

有两种畸变对投影图像影响较大: 径向畸变和切向畸变。

1、径向畸变
对某些透镜,光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲,产生“筒形”或“鱼眼”现象,称为径向畸变。

一般来讲,成像仪中心的径向畸变为0,越向边缘移动,畸变越严重。不过径向畸变可以通过下面的泰勒级数展开式来校正:

xcorrected = x(1+k1r2+k2r4+k3r6)

ycorrected = y(1+k1r2+k2r4+k3r6)

这里(x, y)是畸变点在成像仪上的原始位置,r为该点距离成像仪中心的距离,(xcorrected ,ycorrected )是校正后的新位置。

对于一般的摄像机校正,通常使用泰勒级数中的前两项k1和k2就够了;对畸变很大的摄像机,比如鱼眼透镜,可以使用第三径向畸变项k3

2、切向畸变

当成像仪被粘贴在摄像机的时候,会存在一定的误差,使得图像平面和透镜不完全平行,从而产生切向畸变。也就是说,如果一个矩形被投影到成像仪上时,

可能会变成一个梯形。切向畸变可以通过如下公式来校正:

xcorrected = x + [ 2p1y + p2 (r2 + 2x2) ]

ycorrected = y + [ 2p2p1 (r2 + 2y2) ]

这里(x, y)是畸变点在成像仪上的原始位置,r为该点距离成像仪中心的距离,(xcorrected ,ycorrected )是校正后的新位置。

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