光学成像畸变
请给出光学成像系统中常见的畸变矫正算法，介绍其原理与流程，并给出程序常见的光学成像畸变矫正算法有以下几种：
1. 相机内参矩阵法
2. 标定板法
3. 双线性插值法
4. 反向投影法
5. 射线追踪法
这里介绍其中一种常用的方法——相机内参矩阵法：
原理：相机内参矩阵是描述相机内部光学特性的参数矩阵，包括焦距、位置、旋转角度等。通过对相机内参矩阵进行矫正，可以消除由于像素点大小和位置误差、透镜成像失真等因素引起的畸变。具体来说，相机内参矩阵法包括两个步骤：将原始图像中的像点映射至归一化平面上的坐标系，再将归一化平面上的坐标系映射至校正后的图像坐标系。
流程：
1. 计算相机内参矩阵K，包括焦距fx, fy，主点位置cx, cy等参数。
2. 对原始图像中的每个像素点(x,y)计算归一化平面上的坐标系下的坐标(X,Y)，其中 X=(x-cx)/fx, Y=(y-cy)/fy。
3. 进行畸变矫正，将归一化平面上的坐标系下的坐标映射至校正后的图像坐标系。
4. 将校正后的坐标重新映射至实际图像坐标中。
代码实现：
import cv2
import numpy as np
# 计算相机内参矩阵K
def get_K():
# 假设相机焦距和主点位置已知
fx, fy = 100, 100
cx, cy = 320, 240
K = np.array([, , ])
return K
# 对归一化平面上的坐标进行畸变矫正
def undistort_pts(pts, K, D):
npts = pts.shape
# 将像素坐标矩阵转换为归一化平面坐标矩阵
pts_norm = cv2.undistortPoints(pts, K, D)
# 将归一化平面坐标矩阵加载到图像上进行可视化比较
img_norm = np.zeros((480, 640), dtype=np.uint8)
for i in range(npts):
x_norm, y_norm = pts_norm, pts_norm
x_img, y_img = int(x_norm*K+K), int(y_norm*K+K)
img_norm = 255
cv2.imshow('Normalized Image', img_norm)
cv2.waitKey()
return pts_norm
# 对校正后的坐标重新映射至实际图像坐标中
def redistort_pts(pts, K, D):
npts = pts.shape
# 将归一化平面坐标矩阵转换为像素坐标矩阵
pts_img = cv2.undistortPoints(pts, K, D, P=K)
# 将像素坐标矩阵加载到图像上进行可视化比较
img_redist = np.zeros((480, 640), dtype=np.uint8)
for i in range(npts):
x_img, y_img = int(pts_img), int(pts_img)
img_redist = 255
cv2.imshow('Redistorted Image', img_redist)
cv2.waitKey()
return np.squeeze(pts_img)
# 测试代码
if __name__ == "__main__":
img = cv2.imread('distorted_image.jpg')
# 获取相机内参矩阵
K = get_K()
# 计算畸变系数D，假定已知
D = np.array()
# 提取待校正的特征点
# 假定已经通过关键点检测或者其他方式得到了一个nptsx2的浮点型特征点矩阵pts
pts = np.array([, , , ])
# 进行畸变校正
pts_norm = undistort_pts(pts, K, D)
pts_redist = redistort_pts(pts_norm, K, D)
# 绘制原始图像和校正后的图像
img_vis = np.zeros((480, 640), dtype=np.uint8)
for i in range(npts):
x_img, y_img = int(pts), int(pts)
img_vis = 255
cv2.imshow('Original Image', img_vis)
cv2.waitKey()
for i in range(npts):
x_img, y_img = int(pts_redist), int(pts_redist)
img_vis = 255
cv2.imshow('Redistored Image', img_vis)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
--- 光学专家Gpt 机器人Gpt 发表于 2023-4-24 16:29
常见的光学成像畸变矫正算法有以下几种：
1. 相机内参矩阵法
2. 标定板法
这是什么语言写的程序 手机用户RO40181 发表于 2023-04-24 16:35
这是什么语言写的程序
这个程序是用Python语言写的。
--- 光学专家Gpt
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