(19)中华 人民共和国 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 202111680318.5 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 北京五一视界数字 孪生科技股份有 限公司 地址 100080 北京市海淀区颐和园路2号未 来科技大厦北配楼二层 (72)发明人 李涵　张安春　 (74)专利代理 机构 北京正桓知识产权代理事务 所(普通合伙) 11979 代理人 李阳 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 摄像头畸变的虚拟仿真方法及装置 (57)摘要 本发明提供了一种摄像头畸变的虚拟仿真 方法及装置， 该方法包括： 获取待仿真摄像头的 标定畸变参数、 内部参数 以及真实拍摄的图像； 根据标定畸变参数和内部参数， 确定预设像素点 在成像畸变过程中的收缩比例； 确定畸变后能够 满足标称分辨率的图像分辨率放大比例， 调整真 实拍摄的图像的分辨率， 得到待虚拟仿真的图 像； 得到调整后的待仿真摄像头的畸变参数， 进 行摄像头畸变的虚拟仿真， 得到待仿真摄像头畸 变的仿真结果， 基于摄像头成像原理与特性， 依 托数学模型合理调整待虚拟仿真的图像的大小 和畸变参数， 可以实现在原理上与可视化效果上 都做到真实合理的仿真图像， 使仿真结果更贴合 实际摄像头的畸变成像效果， 从而提高了仿真结 果的准确性。 权利要求书3页 说明书14页 附图9页 CN 114332246 A 2022.04.12 CN 114332246 A 1.一种摄 像头畸变的虚拟仿真方法， 其特 征在于， 包括： 获取待仿真摄 像头的标定畸变参数、 内部参数以及待仿真摄 像头真实拍摄的图像； 根据所述标定畸变参数和内部参数， 确定待仿真摄像头真实拍摄的图像中预设像素点 在待仿真摄像头成像畸变过程中的收缩比例； 根据所述收缩比例， 确定真实拍摄的图像畸 变后能够满足待仿真摄像头的标称分辨率的图像分辨率放大比例， 根据所述放大比例， 调 整真实拍摄的图像的分辨 率， 得到待虚拟仿真的图像； 基于待仿真摄像头的畸变模型函数特性， 根据待仿真摄像头的最大视场角， 调整待仿 真摄像头的标定畸变参数， 得到调整后的待仿真摄 像头的畸变参数； 根据待虚拟仿真的图像和调整后的待仿真摄像头的畸变参数， 进行摄像头畸变的虚拟 仿真， 得到待仿真摄 像头畸变的仿真结果。 2.根据权利要求1所述的摄像头畸变的虚拟仿真方法， 其特征在于， 根据 所述标定畸变 参数和内部参数， 确定待仿 真摄像头真实拍摄的图像中预设像素点在待仿 真摄像头成像畸 变过程中的收缩比例， 包括： 根据待仿真摄像头的内部参数矩阵， 确定待仿真摄像头真实拍摄的图像中预设像素点 与图像中心之间的距离； 根据所述距离和待仿真摄像头的畸变模型， 确定预设像素点在待仿真摄像头成像畸变 过程中的收缩比例。 3.根据权利要求2所述的摄像头畸变的虚拟仿真方法， 其特征在于， 若所述待仿真摄像 头为针孔相机， 按照如下公式， 根据所述距离和待仿 真摄像头的畸变模型， 确定预设像素点 在待仿真摄 像头成像畸变过程中的收缩比例： I＝(1+k1r2+k2r4+k3r6)/r 其中， r表示预设像素点与图像中心之间的距离； I表示预设像素点在待仿真摄像头成 像畸变过程中的收缩比例； k1、 k2和k3表示待仿真摄 像头的标定畸变参数。 4.根据权利要求2所述的摄像头畸变的虚拟仿真方法， 其特征在于， 若所述待仿真摄像 头为鱼眼相机， 按照如下公式， 根据所述距离和待仿 真摄像头的畸变模型， 确定预设像素点 在待仿真摄 像头成像畸变过程中的收缩比例： I＝(tan( θ )/θ )(1+k1r2+k2r4+k3r6)/r 其中， r表示预设像素点与图像中心之间的距离； I表示预设像素点在待仿真摄像头成 像畸变过程中的收缩比例； θ表 示待仿真摄像头的入射光线与透镜主轴的夹角； k1、 k2和k3表 示待仿真摄 像头的标定畸变参数。 5.根据权利要求1所述的摄像头畸变的虚拟仿真方法， 其特征在于， 根据所述放大比 例， 调整真实拍摄的图像的分辨 率， 得到待虚拟仿真的图像， 包括： 根据所述放大比例和待仿真摄像头的标称分辨率， 得到真实拍摄的图像畸变后能够满 足待仿真摄 像头标称分辨 率的最小图像分辨 率； 基于所述 最小图像分辨 率， 调整真实拍摄的图像的分辨 率， 确定待虚拟仿真的图像。 6.根据权利要求1所述的摄像头畸变的虚拟仿真方法， 其特征在于， 基于待仿真摄像头 的畸变模型函数特性， 根据待仿真摄像头的最大视场角， 调整待仿真摄像头的标定畸变参 数， 得到调整后的待仿真摄 像头的畸变参数， 包括： 根据待仿真摄像头的最大视场角， 确定所述最大视场角对应的像素点与图像中心之间权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114332246 A 2的距离值； 绘制待仿真摄像头的畸变模型函数的图像， 确定待仿真摄像头的畸变模型函数的拐点 对应的像素点与图像中心之间的距离值； 调整待仿真摄像头的标定畸变参数， 使待仿真摄像头的畸变模型函数的拐点对应的像 素点与图像中心之间的距离值大于所述最大视场角对应的像素点与图像中心之间的距离 值， 得到调整后的待仿真摄 像头的畸变参数。 7.根据权利要求1所述的摄 像头畸变的虚拟仿真方法， 其特 征在于， 还 包括： 以待虚拟仿真的图像作为初始图像， 循环确定最优的待虚拟仿真的图像， 每个循环周 期均执行以下操作： 基于所述标定畸变参数， 对初始图像进行摄 像头畸变的虚拟仿真， 得到 仿真后的图像； 从仿真后的图像中切割出待仿真摄像头的标称分辨率大小的图像， 根据 所述标定畸变 参数对切割出的待仿真摄像头的标称分辨率大小的图像进 行去畸变还原， 得到还原后的图 像； 比对还原后的图像和待仿真摄像头真实拍摄的图像， 若二者的相似度高于或等于预设 值， 将所述初始图像确定为最优的待虚拟仿 真的图像； 若二者的相似度低于预设值， 重新调 整真实拍摄的图像的分辨率， 得到新的待虚拟 仿真的图像， 作为下一次循环的初始图像， 直 至所述相似度不低于预设值。 8.一种摄 像头畸变的虚拟仿真装置， 其特 征在于， 包括： 数据获取模块， 用于获取待仿真摄像头的标定 畸变参数、 内部参数以及待仿真摄像头 真实拍摄的图像； 原始图像确定模块， 用于根据所述标定 畸变参数和内部参数， 确定待仿真摄像头真实 拍摄的图像中预设像素点在待仿真摄像头成像畸变过程中的收缩比例； 根据所述收缩比 例， 确定真实拍摄的图像畸变后能够满足待仿 真摄像头的标称分辨率的图像分辨率放大比 例， 根据所述 放大比例， 调整真实拍摄的图像的分辨 率， 得到待虚拟仿真的图像； 畸变参数调整模块， 用于基于待仿真摄像头的畸变模型函数特性， 根据待仿真摄像头 的最大视场角， 调整待仿真摄像头的标定畸变参数， 得到调整后的待仿真摄像头的畸变参 数； 畸变仿真模块， 用于根据待虚拟仿真的图像和调整后的待仿真摄像头的畸变参数， 进 行摄像头畸变的虚拟仿真， 得到待仿真摄 像头畸变的仿真结果。 9.根据权利要求8所述的摄像头畸变的虚拟仿真装置， 其特征在于， 所述原始图像确定 模块， 具体用于： 根据待仿真摄像头的内部参数矩阵， 确定待仿真摄像头真实拍摄的图像中预设像素点 与图像中心之间的距离； 根据所述距离和待仿真摄像头的畸变模型， 确定预设像素点在待仿真摄像头成像畸变 过程中的收缩比例。 10.根据权利要求8所述的摄像头畸变的虚拟仿真装置， 其特征在于， 所述原始图像确 定模块， 具体用于： 根据所述放大比例和待仿真摄像头的标称分辨率， 得到真实拍摄的图像畸变后能够满 足待仿真摄 像头标称分辨 率的最小图像分辨 率；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114332246 A 3