技術(shù)大講堂：最有效的鏡頭畸變校正“大法”

鏡頭畸變的產(chǎn)生是由于透鏡特性（凸透鏡匯聚光線、凹透鏡發(fā)散光線）在成像過程中對真實(shí)鏡像的一種透視失真，在鏡頭的制造過程中，如果想要消除鏡頭畸變，需要從鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)入手，選取高質(zhì)量的光學(xué)玻璃來制造鏡片，然而，這些手段并不能完全消除畸變，攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

攝像機(jī)標(biāo)定是通過建立攝像機(jī)成像的幾何模型，確定空間物體表面的三維幾何位置與其對應(yīng)的圖像中的點(diǎn)之間的關(guān)系，最終得到相機(jī)參數(shù)。攝像機(jī)標(biāo)定方法分為傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定、主動視覺攝像機(jī)標(biāo)定和攝像機(jī)自標(biāo)定三種方法。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用精度要求及操作復(fù)雜度等，目前最常用的畸變校正算法為模板法，其原理是：利用一個事先做好的模板（通常為黑白棋盤格），然后對模板進(jìn)行拍攝，通過對拍攝前后提取的對應(yīng)的特征點(diǎn)，根據(jù)事先建立的成像模型，通過數(shù)學(xué)方法對參數(shù)進(jìn)行求解，再將求得的參數(shù)恢復(fù)沒有畸變的源圖像。

算法基本流程
鏡頭標(biāo)定：出廠前，通過自己編寫的軟件對每一個鏡頭進(jìn)行標(biāo)定，確定每個鏡頭的畸變參數(shù)。

校正：確定每個鏡頭的畸變系數(shù)，每次拍攝時通過硬件把圖像或幀校正后再輸出

畸變方程
根據(jù)小孔成像原理，建立成像方程：

其中[R t]是成像過程中的旋轉(zhuǎn)和平移的外參，A就是需要標(biāo)定的相機(jī)畸變內(nèi)參。

?校正方程：

鏡頭標(biāo)定
?通過拍攝的若干張照片建立方程組，求參數(shù)最優(yōu)解

校正—坐標(biāo)映射
?標(biāo)定過程就是通過鏡頭標(biāo)定求得參數(shù)得到坐標(biāo)間的映射關(guān)系。

校正—插值