鱼眼镜头图像畸变的校正方法

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

鱼眼镜头图像畸变的校正方法

吕丽军, 刘盟, 侍业

文章导航 > 红外与激光工程 > 2019 > 48(9): 926002-0926002(8)

吕丽军, 刘盟, 侍业. 鱼眼镜头图像畸变的校正方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

引用本文:

吕丽军, 刘盟, 侍业. 鱼眼镜头图像畸变的校正方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

Lu Lijun, Liu Meng, Shi Ye. Correction method of image distortion of fisheye lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

Citation:

Lu Lijun, Liu Meng, Shi Ye. Correction method of image distortion of fisheye lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

鱼眼镜头图像畸变的校正方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

1.
上海大学精密机械工程系,上海 200444

基金项目:

国家自然科学基金（11274223）

作者简介:
吕丽军(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事真空紫外、软X射线光学及超大视场光学系统方面的研究。Email:lulijun@shu.edu.cn

中图分类号: TH744

Correction method of image distortion of fisheye lens

1.
Department of Precision Mechanical Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China

摘要: 提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线，获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线；然后用傅立叶级数拟合该关系曲线；并求出该级数的逆函数，结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正；并用其中一个鱼眼镜头（尼康16 mm/F2.8）拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明，当设置投影平面和物平面重合时，恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小（小于0.25%）。实验证明了该方法是可行的。
- 鱼眼镜头 /
- 畸变矫正 /
- 光线追迹 /
- 光瞳球差
Abstract: A new method to correct the image distortion of a fisheye lens was presented. The relationship of radial position of the chief ray at a projection plane and image plane was obtained by tracing the chief ray through the optical system, then a Fourier series was applied to fit the relation curve. Finding the inverse function of the expression of the series, the image without distortion can be obtained in terms of the resultant distorted image. Correction of image distortion of two fisheye lenses was simulated numerically with the method, experiments of distortion correction of two pictures taken with one of fisheye lenses, Nikon 16 mm/F2.8 lenses, were performed. The results show that residual radial height error of the restored image to the object is quite small(less than 0.25%) when the projection plane coincides with the object plane. The experiments also demonstrate that the method is feasible.
- fisheye lens /
- distortion correction /
- ray tracing /
- pupil spherical aberration

[1]	Song Yang, Zhou Yali, Zhang Qizhi, et al. Correction method for radial distortion of fisheye lens[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2017, 38(4):1014-1023. (in Chinese)
[2]	Park J, Kim D, Kim D, et al. Non-dyadic fisheye lens correction model for image enhancement[J]. Journal of the Optical Society of America A, 2015, 32(11):2148.
[3]	Yang Zhongwei, Yang Ming. A fisheye image correction method based on ellipsoid model[J]. Optical Instruments, 2015, 37(2):127-131. (in Chinese)
[4]	Yang Xieliu, Fang Suping, Yang Yulin. Accurate template-based correction technology for lens distortion[J]. Optical Engineering, 2012, 51(10):3602.
[5]	Shah S, Aggarwal J K. Simple calibration procedure for fish-eye(high distortion) lens cameras[C]//International Conference on Robotics and Automation-ICRA, 1994:3422-3427.
[6]	Park J, Byun S C, Lee B U. Lens distortion correction using ideal image coordinates[J]. IEEE Trans Consum Electr, 2009, 55:987-991.
[7]	Lu Lijun, Deng Zhiyong. Geometric characteristics of aberrations of plane-symmetric optical systems[J]. Applied Optics, 2009, 48(36):6946- 6960.
[8]	Lu Lijun, Hu Xiaoyan, Sheng Cuiyuan. Optimization method for ultra-wide-angle and panoramic optical systems[J]. Applied Optics, 2012, 51(17):3776-3786. (in Chinese)
[9]	Sato Haruo. Fisheye Lens:Japan, 5-273459[P]. 1993-10-22.
[10]	Malacara D M Z. Handbook of lens design[Z]. Marcel Dekker, 1994.
[11]	Bi K, Huang F, Cheng W. An image correction method of fisheye lens based on bilinear interpolation[C]//International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation. IEEE, 2011:428-431.

[1]	俞兵, 储隽伟, 范纪红, 腾国奇, 王曼, 杨传森, 郭磊, 袁林光, 李燕, 金伟其. 基于光线追迹法的低温辐射计光吸收腔设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210918-1-20210918-6. doi: 10.3788/IRLA20210918
[2]	彭利荣, 程强, 曾雪锋, 周晓勤. 高次离轴凸非球面反射镜组合加工（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220611-1-20220611-7. doi: 10.3788/IRLA20220611
[3]	张继艳, 孙丽婷, 秦腾. 长波红外鱼眼凝视光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220430-1-20220430-8. doi: 10.3788/IRLA20220430
[4]	孙日明, 杨苡辰, 马永峰, 孔祥宇, 李常贤. 空间失稳目标的高精度运动估计方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20200104-1-20200104-9. doi: 10.3788/IRLA20200104
[5]	张发强, 张维光, 万文博. 基于光线追迹的红外探测光学系统杂散辐射研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904006-0904006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904006
[6]	任晓坜, 王继红, 任戈, 翟嘉, 谭玉凤. 气动光学效应对激光扩束系统的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201948.S106001
[7]	王稼禹, 李英超, 史浩东, 江伦, 王超, 刘壮, 李冠霖. 折反式望远系统全视场全口径偏振特性研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318004-0318004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0318004
[8]	孙日明, 李江道, 林婷婷, 李荣华, 季霖. 空间失稳目标线阵成像畸变校正方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 926003-0926003(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0926003
[9]	熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐. 三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
[10]	佀同岭, 朴燕, 李敏. 基于光线追迹的LED裸眼三维显示技术准直性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 603002-0603002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0603002
[11]	常浩, 叶继飞, 李南雷, 周伟静. 一种应用于激光微烧蚀的光学聚焦系统简化设计方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906007-0906007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0906007
[12]	丁超, 唐力伟, 曹立军, 邵新杰, 邓士杰. 复杂深孔内轮廓结构光图像畸变矫正算法 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1217008-1217008(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1217008
[13]	程洪涛, 吴勇翀, 吕杰, 张培茗, 郭世俊, 李恒宇. 超大视场变焦仿生眼光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 818004-0818004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0818004
[14]	邹百英, 赵慧洁, 张颖, 李建华. 离轴抛物面镜准直输出辐照度特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 688-692.
[15]	郝永平, 赵龙飞, 张嘉易. 非球面变焦距曲面复眼的优化研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 157-161.
[16]	黄选平, 许东, 包实秋, 谭晓颂. 温度和应力动态变化对球形头罩的光传输影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1818-1822.
[17]	郑勇辉, 孙华燕, 赵延仲, 张令军. 基于Zemax的探测激光气动光学畸变快速仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 80-85.
[18]	李冰, 赵跃进, 张超, 郭小虎, 张镜水, 孔令琴. 非成像式激光告警系统的光学设计及优化 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1511-1516.
[19]	周伟, 程德文, 许晨, 禹璐, 王庆丰, 王涌天, 金国藩. NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3313-3320.
[20]	胡欣, 张文攀, 殷瑞光, 李慧, 赵琳锋, 刘艳芳. 激光在锥形多模光纤中的耦合效率与传输模式 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 372-375.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 908
HTML全文浏览量: 141
PDF下载量: 86
被引次数: 0

鱼眼镜头图像畸变的校正方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0926002

1. 上海大学精密机械工程系,上海 200444

作者简介:
吕丽军(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事真空紫外、软X射线光学及超大视场光学系统方面的研究。Email:lulijun@shu.edu.cn

收稿日期: 2019-04-05
修回日期: 2019-05-03
刊出日期: 2019-09-25

基金项目:

国家自然科学基金（11274223）

中图分类号: TH744

关键词:

摘要: 提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线，获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线；然后用傅立叶级数拟合该关系曲线；并求出该级数的逆函数，结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正；并用其中一个鱼眼镜头（尼康16 mm/F2.8）拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明，当设置投影平面和物平面重合时，恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小（小于0.25%）。实验证明了该方法是可行的。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (11)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回