(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210821464.3 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 周灿　戴宇思　王凯　朱红求　 王佳宁　彭磊　 (74)专利代理 机构 长沙启昊知识产权代理事务 所(普通合伙) 4326 6 专利代理师 谢珍贵 (51)Int.Cl. G06T 5/00(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种红外图像径向和 切向畸变矫 正方法 (57)摘要 本发明提供一种红外图像径向和切向畸变 矫正方法， 涉及图像畸变矫正技术领域。 该红外 图像径向和切向畸变矫正方法， 包括以下步骤： 在红外图像上选取关键特征点并明确其相对位 置关系； 选取畸变模型； 基于等式方程组和不等 式约束目标优化策略对畸变系数进行优化标定； 基于畸变系数优化值实现从畸变图像所有像素 到无畸变图像的映射； 基于无畸变图像中的空点 邻域的非空像素点填充空点； 得到最终矫正图 像。 通过基于红外图像单张图像中的关键特征点 标定畸变模 型中未知系数， 无需采用标定板或移 动成像设备， 扩大了方法适用场景， 可实现对大 畸变、 低分辨率红外图像的高精度矫正。 且新的 空点填充思路避免了复杂坐标映射， 更高效和高 质地还原了空点像素值。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115293979 A 2022.11.04 CN 115293979 A 1.一种红外图像径向和 切向畸变矫 正方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1.选取红外图像的关键特征点， 明确关键特征点之间的相对位置关系， 求解部分特征 点间的预期像素距离； S2.根据S1的关键特征点间的相对位置关系， 基于描述径向和切向畸变的多项式畸变 矫正模型进行等式方程组构造， 通过等式方程组求 解畸变模型的未知畸变系数； S3.确立畸变系数和预期像素距离变量为优化变量， 以预期像素距离值和等式方程组 求解的畸变系 数值为初值， 基于一种 带双层判定的不等式约束目标优化策略， 对畸变系 数 进行优化 求解； S3‑1、 基于关键特征点相对位置关系， 构建不等式约束目标优化问题的不等式约束和 目标函数； S3‑2、 从求解的优化变量初值出发， 基于非线性不等式约束目标优化方法优化畸变系 数； S3‑3、 对优化结果进行第二次判定， 如果目标函数值在优化终点未达到预期， 给当前畸 变系数值较小的扰动， 重复S 3‑2； 如果目标函数值达到预期， 取畸变系数的当前优化值为最 终矫正使用的畸变系数值； S4、 基于最终畸变系数值和对应 畸变模型矫正红外图像， 计算从所有原始畸变坐标到 无畸变坐标的映射， 其中非整 数坐标取整， 并赋值相应的无畸变像素， 得到一张保留了所有 原始的有畸变的红外图像 像素的无畸变红外图像； S5、 直接基于无畸变 图像， 利用空点邻域内的非空点值的均值或加权均值对空点进行 填补。 对于邻域全空的空点， 循环进行填补操作直至空点被填充； S5‑1、 标识无畸变图像中的空点和非空点； S5‑2、 基于空点邻域内的非空点， 以特定规则计算空点像素值， 包括但不限于对邻域的 非空点求均值或加权均值； 其中， 空点邻域的选取建议 为8‑邻域， 但不限于4 ‑、 8‑、 16‑邻域等； S5‑3、 针对邻域像素点全 空的空点， 重复S5 ‑1到S5‑2直至所有目标空点被填补， 其 中目 标空点指 期望被填补的空点。 2.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S1中的关键特 征点指红外图像中相对位置关系明显可知或可测的点。 3.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S1中的预期像素距离计算依据成像焦距、 像元尺寸、 高度和实际测量距离进行。 4.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S2中的畸变模型为多 项式畸变模型， 像素坐标系下的模型公式如下 所示： 式中， ki(i＝1， 2， ...)为径向畸变系数， pi(i＝1， 2， ...)为切向畸变系数， 对应项为径权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115293979 A 2向和切向畸变项； (uc， vc)为图像中心坐标。 像素坐标系以图像左上角为原点， v轴正向沿着 原点指向图像左下角， u轴正向沿着原点指向图像右上角。 5.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S3的约束目标优化策略具有双重判定， 目标优化过程可循环讲 行。 6.根据权利要求5所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 每次所 述目标优化循环前， 给新的优化 值一个扰动作为当前优化初始值， 扰动公式如下 所示： X0(ep)＝ δ X(ep). 式中， δ为扰动系数， 取值范围δ∈(0.7， 1)； X0为优化变量初值， X为优化变量值， ep为优 化代数。 7.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S4中的映射 实现的是从所有畸变坐标向无畸变坐标的映射， 无畸变图像保留了所有原始 畸变像素信息， 但是没有被完全填充。 8.根据权利要求1所述的一种红外图像径向和切向畸变矫正方法， 其特征在于： 所述步 骤S5的空点 填充仅基于无畸变图像进行， 不再利用原 始畸变图像进行任何操作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115293979 A 3