光學畸變模型

  計算機視覺的基本任務之一是以攝像機采集的圖像信息為
出發(fā)點來計算三維空間中物體的幾何信息，并據此重建和識別物體
，而三維空間中物體上某點的幾何位置與其在二維圖像中對應點之
間的映射關系是由一些參數決定的，這些參數稱為攝像機參數，由

攝像機參數即可建立攝像機成像的幾何模型。在大多數情況下，攝
像機參數必須通過實驗和計算才能得到，求解的過程稱為攝像機標
定(或定標)。標定過程就是確定攝像機固有的與光、電特征及幾何
結構有關的內參數，求解不同圖像間攝像機的運動參數，即外參數
。利用數字圖像處理技術進行圖像畸變校正，通常首先進行攝像機
標定，求出鏡頭的內外參數，然后在原模型關系中引人反映畸變影
響的修正參數，最后利用基于控制點或其他方法求解修正后圖像對
應的位置關系，對圖像進行校正。坐標系

  為了定量的描述攝像機模型和成像過程，引入了四個參考坐
標系：圖像坐標系，成像平面坐標系，攝像機坐標系和世界坐標系
。
  圖像坐標系。攝像機獲取的數字圖像通常以二維數組的形
式存儲在計算機內，每一個數組元素稱為一個像素(pixel)，數組
的下標分別表示該像素在數組中的列數和行數，數組中存儲的值為
其像素值(即灰度圖像的亮度值，或彩色圖像的R、G、B三種顏色的
強度值)。

非線性畸變模型
  攝像機成像過程中的非線性畸變來源于很多方面，如CCD的
制造誤差、鏡片的曲面誤差、鏡頭中鏡片間的軸向間距、多透鏡的
對中誤差。上述因素都是導致圖像產生非線性畸變的原因，但它們
各自的影響程度并不相同，實踐證明：上述影響因素中以鏡頭鏡片
組合間距誤差產生的形變最為嚴重，其次是各鏡片本身的曲線誤差
的影響。通常線性模型無法很精確地描述攝像機的成像關系，圖像
中不同位置畸變的程度不相同，距離圖像中心越遠，畸變越明顯。
因此，某些實際應用中需要使用非線性模型來準確描述成像幾何關
系。

(本文由上海光學儀器廠編輯整理提供, 未經允許禁止復制http://www.sgaaa.com)