OpenCV相机标定与3D重建(63)校正图像的畸变函数undistort()的使用

操作系统：ubuntu22.04
OpenCV版本：OpenCV4.9
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

算法描述

转换图像以补偿镜头畸变。

该函数通过变换图像来补偿径向和切向镜头畸变。

此函数仅仅是 initUndistortRectifyMap（使用单位矩阵 R）和 remap（使用双线性插值）的组合。有关执行的具体变换详情，请参阅前者函数。

对于在源图像中没有对应像素的目的图像中的像素，将用零（黑色）填充。

可以通过 newCameraMatrix 来调节源图像中哪些特定子集将在校正后的图像中可见。你可以使用 getOptimalNewCameraMatrix 来根据你的需求计算适当的 newCameraMatrix。

相机矩阵和畸变参数可以使用 calibrateCamera 确定。如果图像的分辨率与标定阶段使用的分辨率不同，则需要相应地缩放 fx, fy, cx 和 cy，而畸变系数保持不变。

cv::undistort 是 OpenCV 库中的一个函数，用于校正图像的畸变。它根据提供的相机内参矩阵 (cameraMatrix) 和畸变系数 (distCoeffs) 来移除图像中的径向和切向畸变。如果提供了新的相机矩阵 (newCameraMatrix)，则还可以对图像进行重新映射以适应不同的视角或裁剪区域。

函数原型

void cv::undistort	
(
	InputArray 	src,
	OutputArray 	dst,
	InputArray 	cameraMatrix,
	InputArray 	distCoeffs,
	InputArray 	newCameraMatrix = noArray() 
)

参数

src：输入（畸变）图像。
dst：输出（校正）图像，该图像具有与 src 相同的尺寸和类型。
cameraMatrix：输入相机矩阵 $\begin{bmatrix} f_x & 0 & c_x \\ 0 & f_y & c_y \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$
distCoeffs：输入的畸变系数向量，包含 4、5、8、12 或 14 个元素，具体为 (k1, k2, p1, p2 [,k3 [,k4, k5, k6 [,s1, s2, s3, s4 [,τx, τy]]]])。如果该向量为 NULL 或空，则假定畸变系数为零。
newCameraMatrix：畸变图像的相机矩阵。默认情况下，它与 cameraMatrix 相同，但你可以通过使用不同的矩阵来额外缩放和平移结果。

代码示例

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;
using namespace std;

void addRadialDistortion( const Mat& src, Mat& dst, double k1 = 0.001 )
{
    Mat map_x( src.size(), CV_32FC1 );
    Mat map_y( src.size(), CV_32FC1 );

    // 获取中心点
    Point2f center( src.cols / 2.0, src.rows / 2.0 );

    for ( int y = 0; y < src.rows; ++y )
    {
        for ( int x = 0; x < src.cols; ++x )
        {
            // 计算从中心点的距离
            float dx = x - center.x;
            float dy = y - center.y;
            float r2 = dx * dx + dy * dy;

            // 应用径向畸变公式
            float factor              = 1 + k1 * r2;
            map_x.at< float >( y, x ) = factor * dx + center.x;
            map_y.at< float >( y, x ) = factor * dy + center.y;
        }
    }

    // 应用映射
    remap( src, dst, map_x, map_y, INTER_LINEAR );
}

int main()
{
    // 读取原始图像（确保路径正确）
    Mat src = imread( "/media/dingxin/data/projects/ir/bin/shape.png" );
    if ( src.empty() )
    {
        cerr << "Error: Could not open or find the image!" << endl;
        return -1;
    }

    // 创建带有人工畸变的图像
    Mat distorted;
    addRadialDistortion( src, distorted, 0.002 );  // 调整k1值来控制畸变强度

    // 显示结果
    imshow( "Original Image", src );
    imshow( "Artificially Distorted Image", distorted );

    waitKey( 0 );  // 等待按键关闭窗口

    // 保存畸变图像以便后续使用
    imwrite( "distorted_image.png", distorted );

    return 0;
}

运行结果

在这里插入图片描述
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