一种基于非线性的几何校正方法

摘要

本发明公开了一种基于非线性的几何校正方法，首先按照一定的线性变换关系，将待校正图像的四个边界像素点映射到校正图像中，也即确定校正图像的长宽属性值，保证校正图像的形状规范性，然后对待校正图像中的像素点的坐标位置在待校正图像的坐标系中的位置比例关系进行优化处理，再按优化处理后的位置比例关系映射到校正图像中，最后根据待校正图像中的各个像素点的像素值，确定校正图像中对应的像素点的像素值，并对校正图像中的空洞像素点进行填充，获得最终的校正图像，由于本发明方法对图像的像素点及像素点的像素值进行了线性及非线性处理，因此不仅实现简便，而且可以有效校正图像的非线性偏移，且能够满足图像识别和图像匹配的精度要求。

主权项

一种基于非线性的几何校正方法，其特征在于包括以下步骤：①假设待校正图像的四个边界像素点的坐标位置分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)，对(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)和(x₄,y₄)进行线性运算，得到待校正图像的四个边界像素点在校正图像中的对应的坐标位置，分别对应记为(x₁,y₁)、(x₂',y₁)、(x₂',y₂')、(x₁,y₂')，其中，${x_2}^{\prime }=x_1+\frac{\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}+\sqrt{{(y_4-y_3)}^2+{(x_4-x_3)}^2}}{2},$${y_2}^{\prime }=y_1+\frac{\sqrt{{(y_3-y_1)}^2+{(x_3-x_1)}^2}+\sqrt{{(y_4-y_2)}^2+{(x_4-x_2)}^2}}{2};$②对于待校正图像中的任一像素点，将其坐标位置记为(X,Y)，然后计算坐标位置(X,Y)在待校正图像的坐标系中的位置比例关系，再对坐标位置(X,Y)在待校正图像的坐标系中的位置比例关系进行优化处理，最后按坐标位置(X,Y)优化后的位置比例关系等比例映射到校正图像中，得到待校正图像中的坐标位置为(X,Y)的像素点在校正图像中的对应的坐标位置，记为(X',Y')；所述的步骤②的具体过程为：②‑1、对于待校正图像中的任一像素点，将其坐标位置记为(X,Y)；②‑2、计算坐标位置(X,Y)在待校正图像的坐标系中的位置比例关系，将坐标位置(X,Y)投影到待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点连接而成的边界直线上的投影点的位置比例关系记为λ₁，将坐标位置(X,Y)投影到待校正图像中由坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线上的投影点的位置比例关系记为λ₂，将坐标位置(X,Y)投影到待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点连接而成的边界直线上的投影点的位置比例关系记为β₁，将坐标位置(X,Y)投影到待校正图像中由坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线上的投影点的位置比例关系记为β₂，其中，A表示坐标位置(x₁,y₁)，B表示坐标位置(x₂,y₂)，C表示坐标位置(x₄,y₄)，D表示坐标位置(x₃,y₃)，a表示直线x=X与待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点连接而成的边界直线的交点，b表示直线y=Y与待校正图像中由坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线的交点，c表示直线x=X与待校正图像中由坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线的交点，d表示直线y=Y与待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点连接而成的边界直线的交点，Aa表示由A与a连接而成的线段，AB表示由A与B连接而成的线段，Dc表示由D与c连接而成的线段，DC表示由D与C连接而成的线段，Ad表示由A与d连接而成的线段，AD表示由A与D连接而成的线段，Bb表示由B与b连接而成的线段，BC表示由B与C连接而成的线段；②‑3、过坐标位置(X,Y)，非线性伸缩由a和c连接而成的纵向线段ac及由b和d连接而成的横向线段bd，将纵向线段ac经非线性伸缩后与待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点连接而成的边界直线的新交点记为a'，将纵向线段ac经非线性伸缩后与待校正图像中由坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线的新交点记为c'，将横向线段bd经非线性伸缩后与待校正图像中由坐标位置为(x₂,y₂)的边界像素点和坐标位置为(x₄,y₄)的边界像素点连接而成的边界直线的新交点记为b'，将横向线段bd经非线性伸缩后与待校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₃,y₃)的边界像素点连接而成的边界直线的新交点记为d'；然后根据a'、b'、c'和d'，计算坐标位置(X,Y)优化后的位置比例关系，将λ₁、λ₂、β₁、β₂各自对应的优化后的位置比例关系对应记为λ₁'、λ₂'、β₁'、β₂'，其中，Aa'表示由A与a'连接而成的线段，Dc'表示由D与c'连接而成的线段，Ad'表示由A与d'连接而成的线段，Bb'表示由B与b'连接而成的线段；②‑4、根据坐标位置(X,Y)优化后的位置比例关系λ₁'、λ₂'、β₁'、β₂'，按照和等比例映射到校正图像中，得到待校正图像中的坐标位置为(X,Y)的像素点在校正图像中的对应的坐标位置(X',Y')，其中，A'表示坐标位置(x₁,y₁)，B'表示坐标位置(x₂',y₁)，D'表示坐标位置(x₁,y₂')，a''表示直线x=X'与校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₂',y₁)的边界像素点连接而成的边界直线的交点，d''表示直线y=Y'与校正图像中由坐标位置为(x₁,y₁)的边界像素点和坐标位置为(x₁,y₂')的边界像素点连接而成的边界直线的交点；③根据待校正图像中的各个像素点的像素值及校正图像中的任一个像素点与待校正图像中对应的像素点的映射关系，确定校正图像中对应的像素点的像素值，具体过程为：对于校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点，如果校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点在待校正图像中仅有唯一的对应的坐标位置为(X,Y)的像素点，则确定这种关系为一一对应映射关系，并直接将待校正图像中的坐标位置为(X,Y)的像素点的像素值赋值给校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点；如果校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点在待校正图像中有多个对应的像素点，则确定这种关系为一对多映射关系，并将待校正图像中最后一次映射的像素点的像素值作为校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点的像素值；如果校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点在待校正图像中无对应的像素点，则确定校正图像中的坐标位置为(X',Y')的像素点为空洞像素点；④对校正图像中的空洞像素点进行局部均值填充处理，得到最终的校正图像。