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專利名稱：一種應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法
技術領域：
本發明涉及一種應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法，特別涉及一種應用在簡易數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法。
背景技術：
目前各種類型的數碼相機已越來越普及，但簡易數碼相機(例如手機照相機)由于結構和價格限制，通常采用廉價的鏡頭。這類鏡頭的問題在于幾何和光學畸變較大，造成桶形或枕形畸變以及暗角現象。為了校正這些畸變效果，需要對鏡頭進行光學標定。其中一項重要的標定參數是鏡頭的光學中心。光學中心指的是鏡頭光軸在所拍攝圖像上的對應位置。根據光學中心的定義，在拍攝一張具有均勻光照的平整白紙時，光學中心點應位于圖像最亮點。但是在實際情況下，由于圖像噪聲和感光元件的感光范圍所限，圖像最亮點往往是一個區域，而不是單一像素點。簡單的通過求最亮區域的中值點(median)或均值點(mean)可以得到一個單一像素點作為光學中心的預測位置。但是這種方法容易受到圖像噪聲的影響而產生偏離。準確標定光學中心對于幾何校正(桶形、枕形)和光學校正(暗角現象)都非常重要。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法，能較好的消除圖像噪聲的影響而準確定位鏡頭的光學中心。
為解決上述技術問題，本發明采用了五個步驟步驟一，用待測數碼相機拍攝一幅均勻光照下平整白紙的數碼圖像；步驟二，對步驟一中所得數碼圖像做歸一化取反處理；步驟三，對步驟二輸出圖像在縱向方向上求所有掃描行的行平均向量，長度為圖像寬度；在橫向方向上求所有掃描列的列平均向量，長度為圖像高度；步驟四，對所述行平均向量和列平均向量分別做曲線擬合；步驟五，按兩個曲線擬合的中心點為所求光學中心的行列坐標。
本發明由于采用了以上的光學數據處理方法，能比較有效地消除圖像噪聲的影響，而準確定位鏡頭的光學中心。


圖1是本發明曲線擬合的示意圖；圖2是本發明一個實施例的效果圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
本發明方法的主要步驟包括1)用待測數碼相機拍攝一幅均勻光照下平整白紙的數碼照片。在理想情況下，所拍攝圖像應亮度均勻。但是由于鏡頭的暗角現象，圖像亮度會從靠近中心的最亮處向四周以圓形衰減。
2)對步驟1中拍攝的圖像做歸一化取反處理Inew(i，j)＝Imax/I(i，j)
其中Imax是圖像中最亮點的像素值；I(i，j)是原圖像各點的像素值(i，j是圖像行列坐標值)；Inew(i，j)是歸一化取反處理后圖像各點的像素值。該步驟的偽代碼如下Imax＝max(I)；//the maximum pixel value in image IFor(i＝0；i＜iWidth；i++){For(j＝0；j＜iHeight；j++){Inew(i，j)＝Imax/I(i，i)；}}3)求步驟2輸出圖像中所有掃描行的平均向量(長度為圖像寬度)及所有掃描列的平均向量(長度為圖像高度)。該步驟等效于將所拍攝的二維測試圖像投影為行、列兩個一維向量。該向量各點的值代表了在投影方向上該行(或列)的平均像素值，表現為兩邊高，中間低，如附圖所示。該步驟的偽代碼如下//計算行平均向量LineVectorFor(i＝0；i＜iWidth；i++){LineVector(i)＝0；For(j＝0；j＜iHeight；j++){
LineVector(i)＝LineVector(i)+Inew(j，i)；}LineVector(i)＝LineVector(i)/iHeight；}//計算列平均向量RowVectorFor(i＝0；i＜iHeight；i++){RowVector(i)＝0；For(j＝0；j＜iWidth；j++){RowVector(i)＝RowVector(i)+Inew(i，j)；}RowVector(i)＝RowVector(i)/iWidth；}4)分別對行平均向量和列平均向量用以下函數做曲線擬合y＝cosh(a(x-x0))+c曲線擬合的方法請參考高等數學書籍或數學手冊。該步驟用Matlab實現的代碼如下vf＝inline(‘cosh(p(1)*(x-p(3)))+p(2)’，’p’，’x’)；p0(1)＝1；p0(2)＝0；p0(3)＝0.5；x＝1size(I，2)；x＝x./size(I，2)；
p＝nlinfit(x，LineVector，vf，p0)；CenterPixel_x＝p(3)；x＝1size(I，1)；x＝x./size(I，1)；p＝nlinfit(x，RowVector，vf，p0)；CenterPixel_y＝p(3)；5)兩個曲線擬合的中心點為所求光學中心的行列坐標，如圖1所示。
圖2為本發明應用于Nokia7610手機數碼相機上的實施例。如圖所示，十字點和星號點為簡單的中值和均值方法所求光學中心，圓圈點為本算法得到的光學中心。由圖可見，用本發明方法得到的點更接近于實際的鏡頭光學中心點。
權利要求
1.一種應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，用待測數碼相機拍攝一幅均勻光照下平整白紙的數碼圖像；步驟二，對步驟一中所得數碼圖像做歸一化取反處理；步驟三，對步驟二輸出圖像在縱向方向上求所有掃描行的行平均向量，長度為圖像寬度；在橫向方向上求所有掃描列的列平均向量，長度為圖像高度；步驟四，對所述行平均向量和列平均向量分別做曲線擬合；步驟五，按兩個曲線擬合的中心點為所求光學中心的行列坐標。
2.根據權利要求書1所述的應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法，其特征在于所述步驟二中歸一化取反處理即對數碼圖像按函數Inew(i，j)＝Imax/I(i，j)做線性變換，其中Imax是圖像中最亮點的像素值，I(i，j)是原圖像各點的像素值，Inew(i，j)是歸一化取反處理后圖像各點的像素值，所述(i，j)是圖像行列坐標值；所述步驟四中曲線擬合按公式y＝cosh(a(x-x0))+c進行。
全文摘要
本發明公開了一種應用在數碼相機上標定鏡頭光學中心的方法，包括五個步驟步驟一，用待測數碼相機拍攝一幅均勻光照下平整白紙的數碼圖像；步驟二，對步驟一中所得數碼圖像做歸一化取反處理；步驟三，對步驟二輸出圖像在縱向方向上求所有掃描行的行平均向量，長度為圖像寬度；在橫向方向上求所有掃描列的列平均向量，長度為圖像高度；步驟四，對行平均向量和列平均向量分別做曲線擬合；步驟五，按兩個曲線擬合的中心點即為光學中心的行列坐標。本發明能比較有效地消除圖像噪聲的影響，而準確定位鏡頭的光學中心。
文檔編號G01M11/02GK1873389SQ20051002644
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月3日 優先權日2005年6月3日
發明者馮曉光, 張本好, 林福輝 申請人:展訊通信(上海)有限公司