第23卷第10期 2015年10月
文章编号
1004-924X(2015)10-2927-16
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.23No.10
Oct,2015
航空变焦距斜视成像几何畸变的自动校正
周前飞1.2，刘晶红1·，王宣1.2，孙明超1
（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空
光学成像与测量重点实验室，吉林长春130033：
2，中国科学院大学，北京100049）
摘要：针对变焦距航空摄像机斜视成像产生的几何变形，提出一种同时校正斜视梯形失真和变焦距镜头非线性畸变的自动校正方法，根据直线透视投影不变性原理，利用单参数除式模型通过变步长优化搜索方法得到不同焦距对应的镜头畸变系数和畸变中心坐标；研究了焦距变化对畸变的影响规律，校正了镜头畸变使其满足针孔成像模型；引人飞机位置、态和摄像机视轴指向方位等因素，将航空图像重投影到地图坐标系中，对坐标变换后的像素亮度值进行重采样得到校正斜视变形和镜头畸变后的正射投影图像，对不同焦距和位置姿态下拍摄的地面靶标畸变图像和实际航空变焦距斜视图像进行了校正。结果表明，该方法能够有效准确地校正图像的几何变形，当飞行高度为2500m时，在文中给定的位置姿态精度下的图像几何校正均方误差约为2m，较好地满足了后续图像拼接需求。该方法效率高，便于自动化实现，
对提高图像拼接精度和实现目标精确定位与实时稳定跟踪具有重要意义。关键词：变焦距斜视成像；几何校正；镜头畸变；除式模型；摄像机标定
中图分类号：V248.3;TP391
文献标识码：A
doi;10.3788/OPE.20152310.2927
Automaticcorrectionofgeometricdistortion
in aerial zoom squint imaging
ZHOU Qian-fei'-2, LIU Jing-hong',WANG Xuan'-2,SUN Ming-chao
(l.Key Laboratoryof Airborne Optical ImagingandMeasurement,ChangchunInstitute ofOptics,
FineMechanics andPhysics，ChineseAcademy of Sciences，Changchun130033,China
2.Universityof ChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)
*Correspondingauthor,E-mail:liu1577@126.com
Abstract:For geometric distortion caused by squint imaging of a zoom aerial camera,an automatic simultaneously correction method for both squint trapezoidal distortion and nonlinear distortion of the zoom lens was proposed. Based on the same geometric type between straight line and its ideal projec-tion image, the one-parameter division model was adopted to estimate the distortion coefficient and the distortion center coordinates at different focal lengths by an optimization searching method of variant step length, The effects of focal distance change on the distortion coefficient and distortion center co-e
收稿日期：2014-11-07；修订日期：2014-12-22.
基金项目：吉林省重大科技攻关项目（No,11ZDGG001)；总装预研基金资助项目（No.402040203)；国家林业公益性
行业科研专项基金资助项目（No.201204515）