CN109544643B - 一种摄像机图像校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种摄像机图像校正方法及装置，其中，该方法包括：通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。本申请实施例简化了摄像机图像的校正过程。

Description

一种摄像机图像校正方法及装置

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种摄像机图像校正方法及装置。

背景技术

图像处理在智能视频监控和精密机器视觉领域中的广泛应用对摄像机的标定精度提出了更高的要求。但是，由光学镜头组、图像传感器和图像采集电路等引起的图像几何畸变的存在限制了精度的提高。因此，解决摄像机的几何畸变成为视觉应用中的关键问题。

目前主要是通过摄像机标定方法对摄像机图像进行校正，传统的标定方法一般采用参数化的摄像机模型，参数化标定方法要求解出摄像机的全部内外部参数。比如根据标定板是否共面，先用直接线性变换法或透视变换法求解出摄像机的大部分外部参数，并得到非线性优化参数的初始值，然后考虑径向畸变的影响，经过优化搜索得到目标函数的最小参数值。

可见，目前的标定方法存在对标定板位置摆放要求高、操作复杂、参数化计算复杂等问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种摄像机图像校正方法及装置，以简化摄像机图像的校正过程。

第一方明，本申请实施例提供了一种摄像机图像校正方法，包括：

通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；

获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；

基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；

基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的平移量，包括：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率，以及根据所述Y轴方向上不同直线上的图像坐标确定Y轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿X轴方向的水平平移分量，根据Y轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿Y轴方向的垂直平移分量。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量，包括：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机旋转角度；

根据所述旋转角度确定所述摄像机的旋转量。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数，包括：

根据所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距和所述摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定所述设定点在图像坐标系中的第一对应坐标；

根据所述设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定所述设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标；

根据第一对应坐标、第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正，包括：

获取到所述摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标；

根据所述待修正点的图像坐标、所述摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到所述待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标；

根据所述无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标；

基于所述无畸变图像对应的像素坐标对所述摄像机图像进行校正。

第二方面，本申请实施例提供了一种摄像机图像校正装置，包括：

摄像机参数确定模块，用于通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；

坐标转换模块，用于获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；

畸变参数确定模块，用于基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；

图像校正模块，用于基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，所述摄像机参数确定模块，具体用于：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率，以及根据所述Y轴方向上不同直线上的图像坐标确定Y轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿X轴方向的水平平移分量，根据Y轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿Y轴方向的垂直平移分量。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，所述摄像机参数确定模块，具体用于：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机旋转角度；

根据所述旋转角度确定所述摄像机的旋转量。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，所述畸变参数确定模块，具体用于：

根据所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距和所述摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定所述设定点在图像坐标系中的第一对应坐标；

根据所述设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定所述设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标；

根据所述第一对应坐标、所述第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数。

结合第二方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，所述图像校正模块，具体用于：

获取到所述摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标；

根据所述待修正点的图像坐标、所述摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到所述待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标；

根据所述无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标；

基于所述无畸变图像对应的像素坐标对所述摄像机图像进行校正。

与现有技术中相比，本申请实施例提供的摄像机图像的校正方法通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的旋转量和平移量，标定板上设置有网格；获取网格上的设定点的世界坐标，根据摄像机的旋转量和平移量确定设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；基于设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数；基于畸变参数对摄像机图像进行校正。

可见，本申请实施例给出的图像校正方法，先通过获取标定板中的网格图像，因为网格可以是预先按照一定规格设置的，利用网格图像可以很方便的得到网格图像中的直线斜率，从而确定摄像机的旋转量和平移量，另外网格图像中的点较容易确定，因而在确定摄像机成像的畸变参数也较为方便，故本申请提供的摄像机图像校正方法简化了摄像机图像的校正过程。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种摄像机图像校正方法流程图；

图2示出了本申请实施例所提供的确定摄像机平移量的方法流程示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的确定摄像机旋转量的方法流程示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的确定摄像机成像的畸变参数流程示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的针对待修正图像的校正方法流程图；

图6示出了本申请实施例所提供的一种摄像机图像校正装置结构示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的另一种摄像机图像校正装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中用到了像素坐标系、图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系，以及摄像机坐标系与世界坐标系转换关系、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及图像坐标系与像素坐标系转换关系。

像素坐标系：计算机中存储的图像信号是离散的数字信号，以像素为单位。对图像采样时，若每行为M个像素，每列为N个像素，则图像由一个M×N的矩阵组成，矩阵中每个元素的值就是该像素点的灰度。在像素坐标系中，用(u,v)表示每个像素点的位置。

图像坐标系：像素坐标系中的(u,v)仅表示计算机图像中的像素点在二维矩阵中的位置。通过图像上像素点横向和纵向间的距离参数可以建立以物理单位表示的图像坐标系。

摄像机坐标系：摄像机坐标系的原点为光心，x轴和y轴分别与图像坐标系的横纵轴平行，z轴为摄像机光轴，与图像平面垂直。摄像机坐标系可以通过世界坐标系的旋转和平移变换得到。

世界坐标系：在环境中选择一个任意的坐标系来表示摄像机的位置，称为世界坐标系。

下面是针对几种坐标系转换的公式说明：

(1)针对世界坐标系与摄像机坐标系转换关系的说明：

针对世界坐标系与设在世界坐标系中某点的坐标为(x_w,y_w,z_w)，该点经过旋转平移变换后在摄像机坐标系中的坐标为(x_c,y_c,z_c)。摄像机坐标系的原点为摄像机的光学中心，z_c轴与摄像机光轴重合。图像坐标系的原点为摄像机光轴与图像平面的交点，且坐标平面平行于摄像机坐标系平面。

(2)摄像机坐标系与世界坐标系的运动转换关系：

其中，公式(1)中的R为摄像机的旋转量，为3×3行列矩阵，具体地：

表示旋转后的新坐标各分量在原坐标系中X轴、Y轴和Z轴上的正交投影量。

公式(1)中的T为摄像机的平移量，具体地：

T_x,T_y,T_z分别表示沿X轴、Y轴和Z轴的平移量。

(3)针对摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，定义O'X_uY_u平面为图像坐标系中的成像平面，则摄像机坐标系中的空间点与成像平面间透视对应成比例，设空间点在成像平面上的坐标为(X_u,Y_u)，则有：

其中，f为摄像机的镜头焦距。

(4)针对图像坐标系与像素坐标系转换说明，如以下公式(3)所示：

上式中：N_x、N_y分别表示图像平面上横向、纵向每单位长度的像素数，由摄像机生产厂商给出。一般认为，图像传感器的横纵向的单位长度像素数相等。(u₀,v₀)是像素坐标系的中心，一般认为是图像坐标系的原点在像素坐标系中的投影点对应的像素坐标。(X_d,Y_d)是像素坐标系中实际的图像坐标。

摄像机成像畸变的数学模型，包括径向畸变、切向畸变和薄透镜畸变，通常情况下，与径向畸变和切向畸变相比，薄棱镜畸变较小，因此，本申请实施例中的畸变模型不考虑薄棱镜畸变。

径向畸变公式：

切向畸变公式：

其中，(x',y')是畸变点的图像坐标，(x,y)是对应非畸变点的图像坐标，r是图像点到畸变中心的距离，r²＝x²+y²。

实施例1

本申请实施例1提供了一种摄像机图像校正方法，如图1所示，具体步骤包括以下S100～S103：

S100，通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的旋转量和平移量，该标定板上设置有网格。

传统的标定过程认为摄像机和标定板是共轴共面符合要求的，这样实际操作中由摄像机和标定板相对位置引起的图像歪斜误差会叠加到切向畸变引起的畸变中去，给后面计算切向畸变系数带来不利影响，进而影响到最终的标定精度。

本申请实施例中的标定板图像采用白底黑色等间距网格线。标定板是二维平面，z方向厚度为0，中心区域图像基本无畸变。设y＝kx+b为直线方程，k为斜率，b为y轴截距。摄像机平移表现为图像上面两条水平平行线或垂直平行线的斜率不同，摄像机旋转表现为图像上水平直线的斜率不为0。可通过计算水平平行线和垂直平行线在x、y方向的斜率变化来确定图像x、y方向的平移量和旋转量。

可选地，步骤S100中，通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的平移量，如图2所示，包括以下具体步骤S200～S202：

S200，获取标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标。

标定板网格图像的中心的畸变不大，可以假定图像中心区域图像满足成像的约束条件，这里选择标点板网格图像的中心区域的若干点。

S201，根据X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率，以及根据Y轴方向上不同直线上的图像坐标确定Y轴方向上两条直线的斜率。

通过公式y＝kx+b，X轴方向上不同直线上的图像点坐标以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标，可以分别确定X轴方向上两条直线的斜率K_x1和K_x2，确定Y轴方向上两条直线的斜率K_y1和K_y2。

S202，根据X轴方向上两条直线的斜率确定摄像机沿X轴方向的水平平移分量，根据Y轴方向上两条直线的斜率确定摄像机沿Y轴方向的垂直平移分量。

根据平移矩阵参数公式：T_x＝(K_x1-K_x2)/2和T_y＝(K_y1-K_y2)/2，分别确定摄像机沿X轴方向的水平平移分量以及沿Y轴方向的垂直平移分量。

因为Z＝0，则T_z＝0，故摄像机的平移量

可选地，步骤S100中，通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的旋转量，如图3所示，包括以下具体步骤S300～S303：

S300，获取标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标。

S301，根据X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率。

同样地，通过公式y＝kx+b，X轴方向上不同直线上的图像点坐标，可以分别确定X轴方向上两条直线的斜率K_x1和K_x2。

S302，根据X轴方向上两条直线的斜率确定摄像机旋转角度。

令K_x＝(K_x1+K_x2)/2，由三角函数关系可以计算出旋转角θ＝tan^-1Kx。

S303，根据旋转角度确定摄像机的旋转量。

因为z＝0，且公式(1)中旋转矩阵R是正交矩阵，由坐标系旋转正交投影关系可计算旋转矩阵为：

S101，获取网格上的设定点的世界坐标，根据摄像机的旋转量和平移量确定设定点在摄像机坐标系中的对应坐标。

这里网格上的设定点的世界坐标，然后根据公式(1)以及上述确定的摄像机的平移量和旋转量，即可确定设定点(x_w,y_w,z_w)在摄像机坐标系中的对应坐标(x_c,y_c,z_c)。

S102，基于设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数。

可选地，步骤S102中，基于设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数，如图4所示，具体包括以下步骤S400～S402：

S400，根据设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距和摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定设定点在图像坐标系中的第一对应坐标。

根据公式(2)可以确定设定点(x_w,y_w,z_w)在图像坐标系中的第一对应坐标(X_u,Y_u)。

S401，根据设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定设定点在图像坐标系中的第二对应坐标。

确定设定点在像素坐标系中的对应坐标(u,v)，以及公式(3)，可以反向确定设定点(x_w,y_w,z_w)在图像坐标系中的第二对应坐标(X_d,Y_d)

S402，根据第一对应坐标、第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数。

解公式(2)、公式(4)和公式(5)组成的方程，可得下述摄像机畸变公式：

这里r是图像点到畸变中心的距离，r²＝x²+y²。

然后，已知，以X_d,Y_d代替x和y，通过至少四组设定点，即可确定出畸变参数k₁,k₂,p₁,p₂。

S103，基于畸变参数对摄像机图像进行校正。

可选地，步骤S103中，基于畸变参数对所述摄像机图像进行校正，如图5所示，包括以下具体步骤S500～S503：

S500，获取到摄像机拍摄的待修正图像时，获取待修正图像中待修正点的图像坐标。

S501，根据待修正点的图像坐标、摄像机成像的畸变参数和摄像机畸变公式，得到待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标。

S502，根据无畸变图像坐标和图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标。

S503，基于无畸变图像对应的像素坐标对摄像机图像进行校正。

当拍摄到新的待修正图像时，可以获取待修正图像中待修正点的图像坐标，然后通过式(6)，反向计算无畸变图像坐标。然后通过图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标。图像像素一般需要插值处理，本申请实施例可采用线性插值法。

实施例2

本申请实施例提供了一种摄像机图像校正装置600，如图6所示，包括：

摄像机参数确定模块601，用于通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；

坐标转换模块602，用于获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；

畸变参数确定模块603，用于基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；

图像校正模块604，用于基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

可选地，所述摄像机参数确定模块601，具体用于：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率，以及根据所述Y轴方向上不同直线上的图像坐标确定Y轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿X轴方向的水平平移分量，根据Y轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机沿Y轴方向的垂直平移分量。

可选地，所述摄像机参数确定模块601，具体用于：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标；

根据所述X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率；

根据所述X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机旋转角度；

根据所述旋转角度确定所述摄像机的旋转量。

可选地，所述畸变参数确定模块603，具体用于：

根据所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距和所述摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定所述设定点在图像坐标系中的第一对应坐标；

根据所述设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定所述设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标；

根据所述第一对应坐标、所述第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数。

可选地，所述图像校正模块604，具体用于：

获取到所述摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标；

根据所述待修正点的图像坐标、所述摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到所述待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标；

根据所述无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标；

基于所述无畸变图像对应的像素坐标对所述摄像机图像进行校正。

实施例3

本申请实施例3还提供了一种摄像机图像校正装置700，如图7所示，该摄像机图像校正装置700包括：处理器701、存储器702和总线703，存储器702存储执行指令，当装置运行时，处理器701与存储器702之间通过总线703通信，处理器701执行存储器702中存储的如下执行指令：

通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的旋转量和平移量，标定板上设置有网格。

获取网格上的设定点的世界坐标，根据摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标。

基于设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数。

基于畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

可选地，处理器701执行的执行指令具体包括：

获取标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标。

根据X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率，以及根据Y轴方向上不同直线上的图像坐标确定Y轴方向上两条直线的斜率。

根据X轴方向上两条直线的斜率确定摄像机沿X轴方向的水平平移分量，根据Y轴方向上两条直线的斜率确定摄像机沿Y轴方向的垂直平移分量。

可选地，处理器701执行的执行指令具体包括：

获取标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标。

根据X轴方向上不同直线上的图像点坐标确定X轴方向上两条直线的斜率。

根据X轴方向上两条直线的斜率确定所述摄像机旋转角度。

根据旋转角度确定所述摄像机的旋转量。

可选地，处理器701执行的执行指令具体包括：

根据设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距和摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定设定点在图像坐标系中的第一对应坐标。

根据设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标。

根据第一对应坐标、第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数。

可选地，处理器701执行的执行指令具体包括：

获取到摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标。

根据待修正点的图像坐标、摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标。

根据无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标。

基于无畸变图像对应的像素坐标对摄像机图像进行校正。

对应于图1至图5中的摄像机图像校正方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述摄像机图像校正方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述摄像机图像校正方法，从而解决现有技术中的标定方法存在对标定板位置摆放要求高、操作复杂、参数化计算复杂等问题。

与现有技术中相比，本申请实施例提供的摄像机图像的校正方法通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定摄像机的旋转量和平移量，标定板上设置有网格；获取网格上的设定点的世界坐标，根据摄像机的旋转量和平移量确定设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；基于设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定摄像机成像的畸变参数；基于畸变参数对摄像机图像进行校正。

可见，本申请实施例给出的图像校正方法，先通过获取标定板中的网格图像，因为网格可以是预先按照一定规格设置的，利用网格图像可以很方便的得到网格图像中的直线斜率，从而确定摄像机的旋转量和平移量，另外网格图像中的点较容易确定，因而在确定摄像机成像的畸变参数也较为方便，故本申请提供的摄像机图像校正方法简化了摄像机图像的校正过程。

本申请实施例所提供的进行摄像机图像校正方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本申请实施例所提供的摄像机图像校正装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种摄像机图像校正方法，其特征在于，包括：

通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；其中，通过以下方式确定所述摄像机的平移量和旋转量：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标；

根据公式y＝kx+b，X轴方向上不同直线上的图像点坐标以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标，分别确定X轴方向上两条直线的斜率K_x1和K_x2，确定Y轴方向上两条直线的斜率K_y1和K_y2；其中，k为斜率，b为y轴截距；

根据平移矩阵参数公式T_x＝(K_x1-K_x2)/2和T_y＝(K_y1-K_y2)/2，分别确定摄像机沿X轴方向的水平平移分量以及沿Y轴方向的垂直平移分量，以得到摄像机的平移量其中，T_z＝0；

根据三角函数关系可以计算出旋转角θ＝tan^-1Kx，其中，K_x＝(K_x1+K_x2)/2，并且利用所述旋转角，根据坐标系旋转正交投影关系计算出所述摄像机的旋转量

获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；

基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；

基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数，包括：

根据所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距和所述摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定所述设定点在图像坐标系中的第一对应坐标；

根据所述设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定所述设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标；

根据所述第一对应坐标、所述第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正，包括：

获取到所述摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标；

根据所述待修正点的图像坐标、所述摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到所述待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标；

根据所述无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标；

基于所述无畸变图像对应的像素坐标对所述摄像机图像进行校正。

4.一种摄像机图像校正装置，其特征在于，包括：

摄像机参数确定模块，用于通过摄像机拍摄标定板得到的网格图像中的直线斜率，确定所述摄像机的旋转量和平移量，所述标定板上设置有网格；其中，其中，通过以下方式确定所述摄像机的平移量和旋转量：

获取所述标定板网格图像的中心区域中的X轴方向上不同直线上的图像点坐标，以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标；

根据公式y＝kx+b，X轴方向上不同直线上的图像点坐标以及Y轴方向上不同直线上的图像坐标，分别确定X轴方向上两条直线的斜率K_x1和K_x2，确定Y轴方向上两条直线的斜率K_y1和K_y2；其中，k为斜率，b为y轴截距；

根据平移矩阵参数公式T_x＝(K_x1-K_x2)/2和T_y＝(K_y1-K_y2)/2，分别确定摄像机沿X轴方向的水平平移分量以及沿Y轴方向的垂直平移分量，以得到摄像机的平移量其中，T_z＝0；

根据三角函数关系可以计算出旋转角θ＝tan^-1Kx，其中，K_x＝(K_x1+K_x2)/2，并且利用所述旋转角，根据坐标系旋转正交投影关系计算出所述摄像机的旋转量

坐标转换模块，用于获取所述网格上的设定点的世界坐标，根据所述摄像机的旋转量和平移量确定所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标；

畸变参数确定模块，用于基于所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系、图像坐标系与像素坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数；

图像校正模块，用于基于所述畸变参数对所述摄像机图像进行校正。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述畸变参数确定模块，具体用于：

根据所述设定点在摄像机坐标系中的对应坐标、所述摄像机的镜头焦距和所述摄像机坐标系与图像坐标系转换关系，确定所述设定点在图像坐标系中的第一对应坐标；

根据所述设定点在像素坐标系中的对应坐标以及图像坐标系与像素坐标系转换关系，确定所述设定点在所述图像坐标系中的第二对应坐标；

根据所述第一对应坐标、所述第二对应坐标、摄像机坐标系与图像坐标系转换关系以及摄像机畸变公式，确定所述摄像机成像的畸变参数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述图像校正模块，具体用于：

获取到所述摄像机拍摄的待修正图像时，获取所述待修正图像中待修正点的图像坐标；

根据所述待修正点的图像坐标、所述摄像机成像的畸变参数和所述摄像机畸变公式，得到所述待修正点的图像坐标对应的无畸变图像坐标；

根据所述无畸变图像坐标和所述图像坐标系与像素坐标系转换关系，得到无畸变图像对应的像素坐标；

基于所述无畸变图像对应的像素坐标对所述摄像机图像进行校正。