Определение параметров нелинейных искажений объективов в зависимости от фокусного расстояния

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ. – 2008. – № 1(51) – 41–48

УДК 621.391:681.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НЕЛИНЕЙНЫХ

ИСКАЖЕНИЙ ОБЪЕКТИВОВ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ

С. В. НИКИТИН§

Рассмотрена задача определения зависимостей параметров нелинейных искажений (дисторсии) объективов цифровых фотоаппаратов от фокусного расстояния. Показано, что параметры нелинейных искажений, один раз определенные для тестовых снимков, могут применяться для коррекции изображений, получаемых цифровыми фотоаппаратами.

ВВЕДЕНИЕ

Для успешного решения задач привязки или создания панорамных изображений по набору цифровых снимков [1, 2] необходимо компенсировать геометрические искажения объективов цифровой фототехники. Из-за нелинейных искажений могут возникать двойные контуры, нерезкость в зоне перекрытия смежных снимков при панорамной фотографии и т. п. [1]. Нелинейные искажения, вносимые объективом, зависят от фокусного расстояния. Для их компенсации необходимо определить зависимость между параметрами нелинейных искажений и фокусным расстоянием, чтобы, один раз выполнив калибровку объектива по тестовому снимку, в дальнейшем использовать ее результаты для коррекции получаемых изображений.

Алгоритмы оценки параметров нелинейных искажений, разработанные ранее, относятся к задаче так называемой калибровки камеры. Измерения координат объектов по снимкам откалиброванной камеры отличаются высокой точностью (порядка 0,1 мм). Однако для достижения такой точности требуется создать довольно громоздкий калибровочный стенд с набором контрольных точек, координаты которых известны с аналогичной точностью [3, 4], а это делает практически невозможным применение указанных алгоритмов в бытовых условиях.

Кроме того, отсутствуют работы, в которых определялись бы зависимости параметров для всего диапазона фокусных расстояний объектива, а также приводилось бы их сравнение для различных моделей фотоаппаратов (для разных производителей фототехники эти зависимости, как показывает данная работа, могут заметно отличаться).

Целью данной работы является разработка простого и относительно недорогого метода для установления зависимостей параметров нелинейных искажений от фокусного расстояния с использованием несложного тестового изображения.

1. МОДЕЛЬ КАМЕРЫ

При фотографировании реальных объектов цифровой фотокамерой возникают проективные и нелинейные искажения. Предположим, что наблюдаемое изображение получено в результате проективного и нелинейного искажения идеального изображения (рис. 1).

Рис. 1

Проективные искажения описываются следующими уравнениями:

;

; (1)

,

где – координаты точек идеального изображения , – координаты проективно искаженного изображения и – вектор параметров проективных искажений.

Если Вы желаете скачать полную версию статьи, пройдите регистрацию на сайте http://sbornik. infoterra. ru/reg. php

§ Магистрант кафедры теоретических основ радиотехники