智能车图像处理去畸变+逆透视教程

时间：2022-11-01 16:54:47

逆透视请参考：智能车逆透视教程(含上位机、源码)_LoseHu的博客-CSDN博客

去畸变请参考：智能车去畸变教程(含上位机、源码)_LoseHu的博客-CSDN博客

逆透视+去畸变：如下

1.简介

        在前两个博文中已经分别说明了单独去畸变、逆透视的方法。为了同时实现畸变+逆透视，利用之前博文的教程分两步求取矩阵，进行变换。原图以及效果图：

智能车图像处理去畸变+逆透视教程智能车图像处理去畸变+逆透视教程

 正如逆透视以及去畸变那样，这种综合的方法自然是保留了两者的特点，例如可以去除图像的畸变，仍然可以利用透视更改图片缩放、图片大小、视野大小。。。。

2.优点

        兼具了去畸变与逆透视的优点

3.原理

        参考去畸变与逆透视的原理

4.通过上位机求取变换参数

        通过上位机分两步完成，具体每一步请参考：

        1.逆透视：智能车逆透视教程(含上位机、源码)_LoseHu的博客-CSDN博客

        2.去畸变：智能车去畸变教程(含上位机、源码)_LoseHu的博客-CSDN博客

去畸变+逆透视演示

        如视频中的那样，每一步都需要将剪切板中的参数保存下来，如

double cameraMatrix[3][3]={{296.482019,0.000000,152.664982},{0.000000,286.375269,104.540031},{0.000000,0.000000,1.000000}};
double distCoeffs[5]={-0.459946,0.283675,0.002304,0.002566,-0.109265};
int move_xy[2]={55,32};
double change_un_Mat[3][3] ={{-1.762057,1.446330,-48.051135},{0.111681,0.215732,-90.406315},{0.000404,0.006296,-1.003619}};

注意事项：

        1.每一步注意事项参考对应的博客

        2.记得保存去畸变后用于逆透视的图片与两步的参数

5.在智能车上完成去畸变+逆透视

        使用时，只需在图像初始化中调用一次ImageChange_Init()函数即可，如去畸变与逆透视一样，这个初始化函数在整个程序中应该只被调用一次。后续使用ImageUsed获取图像像素值。

        记得替换其中的参数

代码如下：

//
// Created by RUPC on 2022/10/29.
//
#define RESULT_ROW 100 //结果图的行列
#define RESULT_COL 114
#define         USED_ROW                120  //用于变换图的行列
#define         USED_COL                188
typedef unsigned char uint8_t;                                              // 无符号  8 bits
uint8_t *PerImg_ip[RESULT_ROW][RESULT_COL];
#define PER_IMG     mt9v03x_image_dvp//mt9v03x_image_dvp:用于透视变换的图像 也可以使用二值化图
#define ImageUsed   *PerImg_ip//*PerImg_ip定义使用的图像，ImageUsed为用于巡线和识别的图像
static uint8_t BlackColor = 255;	//无内容部分像素值
/******************变换参数******************************/
//去畸变参数
double cameraMatrix[3][3] = {{296.482019, 0.000000,   152.664982},
                             {0.000000,   286.375269, 104.540031},
                             {0.000000,   0.000000,   1.000000}};
double distCoeffs[5] = {-0.459946, 0.283675, 0.002304, 0.002566, -0.109265};
int move_xy[2] = {10, 0};
//逆透视参数
double change_un_Mat[3][3] = {{2.936703,  0.314530, -60.814898},
                              {-0.263326, 2.308885, -108.340381},
                              {-0.000835, 0.000896, 0.969316}};
/*******************************************************/
void find_xy(int x, int y, int local[2]) {
    double fx = cameraMatrix[0][0]
    , fy = cameraMatrix[1][1]
    , ux = cameraMatrix[0][2]
    , uy = cameraMatrix[1][2]
    , k1 = distCoeffs[0]
    , k2 = distCoeffs[1]
    , k3 = distCoeffs[4]
    , p1 = distCoeffs[2]
    , p2 = distCoeffs[3];
    double xCorrected = (x - ux) / fx;
    double yCorrected = (y - uy) / fy;
    double xDistortion, yDistortion;
    double r2 = xCorrected * xCorrected + yCorrected * yCorrected;
    double deltaRa = 1. + k1 * r2 + k2 * r2 * r2 + k3 * r2 * r2 * r2;
    double deltaRb = 1 / (1.);
    double deltaTx = 2. * p1 * xCorrected * yCorrected + p2 * (r2 + 2. * xCorrected * xCorrected);
    double deltaTy = p1 * (r2 + 2. * yCorrected * yCorrected) + 2. * p2 * xCorrected * yCorrected;
    xDistortion = xCorrected * deltaRa * deltaRb + deltaTx;
    yDistortion = yCorrected * deltaRa * deltaRb + deltaTy;
    xDistortion = xDistortion * fx + ux;
    yDistortion = yDistortion * fy + uy;
    if (yDistortion >= 0 && yDistortion < USED_ROW && xDistortion >= 0 && xDistortion < USED_COL) {
        local[0] = (int) yDistortion;
        local[1] = (int) xDistortion;
    } else {
        local[0] = -1;
        local[1] = -1;
    }
}

void find_xy1(int x, int y, int local[2]) {
    int local_x = (int) ((change_un_Mat[0][0] * x
                          + change_un_Mat[0][1] * y + change_un_Mat[0][2])
                         / (change_un_Mat[2][0] * x + change_un_Mat[2][1] * y
                            + change_un_Mat[2][2]));
    int local_y = (int) ((change_un_Mat[1][0] * x
                          + change_un_Mat[1][1] * y + change_un_Mat[1][2])
                         / (change_un_Mat[2][0] * x + change_un_Mat[2][1] * y
                            + change_un_Mat[2][2]));
    if (local_x
        >= 0 && local_y >= 0) {
        local[0] = local_y;
        local[1] = local_x;
    } else {
        local[0] = -1;
        local[1] = -1;
    }
}

void ImageChange_Init() {
    for (int i = 0; i < RESULT_ROW; i++) {
        for (int j = 0; j < RESULT_COL; j++) {
            int local_xy[2] = {-1};
            find_xy1(j, i, local_xy);
            if (local_xy[0] != -1 && local_xy[0] != -1) {
                int local_xy1[2] = {-1};
                find_xy(local_xy[1] - move_xy[0], local_xy[0] - move_xy[1], local_xy1);
                if (local_xy1[0] != -1 && local_xy1[1] != -1) {
                    PerImg_ip[i][j] = &mt9v03x_image_dvp[local_xy1[0]][local_xy1[1]];
                } else PerImg_ip[i][j] = &BlackColor;
            } else PerImg_ip[i][j] = &BlackColor;
        }
    }
}
/*ImageUsed[0][0]代表图像左上角的值*/

/*完成摄像头初始化后，调用一次ImagePerspective_Init，此后，直接调用ImageUsed   即为去畸变结果*/

  屏幕显示去畸变+逆透视后的灰度图DEMO：

int main(void)
{
 
    All_Init();//屏幕、摄像头、以及其他外设初始化
    ImageChange_Init();
    while(1)
    {
        if (mt9v03x_finish_flag_dvp == 1) {
            uint8_t show[RESULT_ROW][RESULT_COL];
                for(int i=0;i<RESULT_ROW;i++)
                {
                    for(int j=0;j<RESULT_COL;j++)
                    {
                        show[i][j]=ImageUsed[i][j];
                    }
                }
            ips114_show_gray_image(0,0,show[0],RESULT_COL,RESULT_ROW,RESULT_COL,RESULT_ROW,0);
            mt9v03x_finish_flag_dvp = 0;
 
        }
    }
}

6.资源文件

        其中包含了测试图包

        CSDN:https://download.csdn.net/download/wu58430/86399773

        推荐github：https://github.com/wu58430/RUBO-IPM

        如果只使用用途，下载github中Release即可。

        现在已经完成了逆透视、去畸变、逆透视+去畸变的操作，除非程序有重大bug，后续不会考虑更新。此三种只是图片处理方法，如此软件只适用于简化和降低操作的门槛，以便大家共同进步，图像处理方法无好坏之分，但确实有精妙与粗糙之别。

版权声明：

        此软件仅用于竞赛、学习交流，禁止任何商业用途，包括有营利性的、商业的教学指导活动。

7.更新日志

        2022.8.23        修复了不同版本windows兼容问题

        2022.8.27        修复中文路径、视图大小异常问题，缩小程序体积

        2022.9.23        增加了彩色图像显示，输出格式改为数组

        2022.10.7        代码迁移至QT6.3.1环境，加入去畸变，加入保存图片功能
        2022.10.29        融合两种方法，修复保存图像色彩错误问题

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