光學(xué)畸變模型

  計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本任務(wù)之一是以攝像機(jī)采集的圖像信息為
出發(fā)點(diǎn)來(lái)計(jì)算三維空間中物體的幾何信息，并據(jù)此重建和識(shí)別物體
，而三維空間中物體上某點(diǎn)的幾何位置與其在二維圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之
間的映射關(guān)系是由一些參數(shù)決定的，這些參數(shù)稱為攝像機(jī)參數(shù)，由

攝像機(jī)參數(shù)即可建立攝像機(jī)成像的幾何模型。在大多數(shù)情況下，攝
像機(jī)參數(shù)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算才能得到，求解的過(guò)程稱為攝像機(jī)標(biāo)
定(或定標(biāo))。標(biāo)定過(guò)程就是確定攝像機(jī)固有的與光、電特征及幾何
結(jié)構(gòu)有關(guān)的內(nèi)參數(shù)，求解不同圖像間攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，即外參數(shù)
。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行圖像畸變校正，通常首先進(jìn)行攝像機(jī)
標(biāo)定，求出鏡頭的內(nèi)外參數(shù)，然后在原模型關(guān)系中引人反映畸變影
響的修正參數(shù)，最后利用基于控制點(diǎn)或其他方法求解修正后圖像對(duì)
應(yīng)的位置關(guān)系，對(duì)圖像進(jìn)行校正。坐標(biāo)系

  為了定量的描述攝像機(jī)模型和成像過(guò)程，引入了四個(gè)參考坐
標(biāo)系：圖像坐標(biāo)系，成像平面坐標(biāo)系，攝像機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系
。
  圖像坐標(biāo)系。攝像機(jī)獲取的數(shù)字圖像通常以二維數(shù)組的形
式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，每一個(gè)數(shù)組元素稱為一個(gè)像素(pixel)，數(shù)組
的下標(biāo)分別表示該像素在數(shù)組中的列數(shù)和行數(shù)，數(shù)組中存儲(chǔ)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(qiáng)度值)。

非線性畸變模型
  攝像機(jī)成像過(guò)程中的非線性畸變來(lái)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(duì)中誤差。上述因素都是導(dǎo)致圖像產(chǎn)生非線性畸變的原因，但它們
各自的影響程度并不相同，實(shí)踐證明：上述影響因素中以鏡頭鏡片
組合間距誤差產(chǎn)生的形變最為嚴(yán)重，其次是各鏡片本身的曲線誤差
的影響。通常線性模型無(wú)法很精確地描述攝像機(jī)的成像關(guān)系，圖像
中不同位置畸變的程度不相同，距離圖像中心越遠(yuǎn)，畸變?cè)矫黠@。
因此，某些實(shí)際應(yīng)用中需要使用非線性模型來(lái)準(zhǔn)確描述成像幾何關(guān)
系。

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