鱼眼图像校正算法的实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着高清摄像机的不断发展，人们对图像的要求不仅停留在清晰度上， 同时还希望能看的全面，有更好的视野。由于鱼眼镜头具有短焦距的特点，它的视角力求达到或超出人眼所能看到的范围，在虚拟实景、视频监控、智能交通、机器人导航等领域得到广泛的应用。在视频监控中，若用传统的摄像头拍摄全景图，则需要几只摄像头同时拍摄，增加了成本。采用鱼眼镜头可以有效解决这个问题。

鱼眼镜头是一种基于仿生学的超广角镜头，通过引入桶形畸变，对物理空间进行“压缩形变”，从而获得视角为180~270度的超广角成像，尽管物像间差异很大，但不影响分辨率，且能保证物点与像点的一一对应关系，可以实现大范围的清晰成像。但是鱼眼镜头所拍摄的图像有较大的变形，与我们眼中真实世界的景象存在很大的差别，因为我们在实际生活中看见的景物是有规则的固定形态，而通过鱼眼镜头产生的画面效果则带来了图像畸变的情况。因此，鱼眼图像的畸形校正也成为图像处理中的一个重要研究课题。

在计算机视觉、图像处理、目标跟踪与识别等应用领域，由于几何畸变影响图像的质量，给进一步的处理与分析带来困难，而且鱼眼镜头拍摄的图像具有非线性畸变，不容易使用简单的方法加以排除，因此人们对于这一问题进行了大量的研究，提出了许多对鱼眼图像进行畸形校正的方法。目前，国内外对鱼眼镜头的使用范围越来越大，对其清晰度和还原度有了更高的要求，所以对鱼眼镜头捕获的图像校正水平也不断提高。对畸变图像进行几何校正最基本的过程是建立校正函数，对图像中的像素逐个进行几何变换以及灰度重采样等。国内外研究的热点主要是图像校正模型的建立。常见方法主要有：基于平面圆坐标定位的方法、基于光学系统畸变原理的校正方法、基于等距模型的校正方法、基于正交投影的校正方法、基于等角立体投影的校正方法。研究的热点主要在于校正算法的优化与校正结果，即保证算法有效和快捷，保证校正后的图像更加清晰明了。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

鱼眼图像虽然视角宽阔但具有几何畸变，必须将其转换为人眼熟悉的平面图像。鱼眼图像的校正主要有两个关键的内容：①图像空间像素坐标的几何变换。即需要在几何畸变校正过程的输入图像（畸变图像）和输出图像（校正图像）上找一些其位置确切知道的点，然后利用这些点建立两幅图像间其它像素空间位置的对应关系，建立起函数关系式，将失真图像的坐标系变换到标准图像坐标系，从而实现失真图像按标准图像的几何位置校正。②变换后的标准图像空间的各灰度值的计算。图像经过几何位置校正后，校正图像的亮度值等于畸变图像的亮度值。但是校正后的像点不一定落点坐标点上，因此还需要重采样，得到坐标点的像素值，由此可以恢复出校正图像。

设计目标：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需鱼眼图像校正的原理和方法。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：翻译外文文献，掌握鱼眼图像校正算法的原理。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 贾永红．数字图像处理[m]．武汉：武汉大学出版社．2009．

[2]杨玲，成运．应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法[j]．工程图学学报，2010(6)：19-22．

[3]吴桂萍，吴巍，王成．基于双线性插值的鱼眼图像校正方法[j]．计算机应用与软件，2012(02):122-124．