我为中国第一张火星照片做鱼眼矫正-技术圈

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本文转自|CVer

以下是昨日发布的内容。今天把代码整理了一下，放到GitHub。包含注释和空行，C++代码一共70行，欢迎测试及指正！代码链接：

https://github.com/ShiqiYu/mars-fisheye-correct

2021年5月19日18点多，中国火星探测器拍摄的第一张图片在互联网上发布。图片是火星车的前避障相机拍摄，为了追求广角，所以拍到的照片有鱼眼变形。火星地面成了曲面，而非平面，如下图。

作为一名计算机视觉的从业人员，我觉得应该用自己的知识做点什么。晚上陪孩子游泳回家就9点多了，马上动手！

为了表达敬意，不能用现成的程序来做这个事，我选择了C++和OpenCV库，纯手工制作，逐个像素计算和搬运！大约花了30分钟，矫正结果出来了，如下图。可以看到火星地平面变平了！

鱼眼矫正的原理图需要理解摄像机的小孔成像模型，以及了解一点立体几何知识，高中数学足够。成像原理示意图如下，然后再动手写个程序就可以了。

上图来自论文：Chan, Sixian & Zhou, Xiaolong & Huang, Chengbin & Chen, Shengyong & Li, Youfu. (2016). An improved method for fisheye camera calibration and distortion correction. 579-584. 10.1109/ICARM.2016.7606985.

为了更让大家更容易地理解鱼眼镜头成像，我手绘了如下示意图，时间仓促有点简陋，望谅解。

70行C++代码如下：

#include <opencv2/opencv.hpp>using namespace cv;using namespace std;// map the fisheye image position to the rectilinear image position// input:  src_x, src_y, center_x, center_y, R,// output: dst_x, dst_yint rectxy2fisheyexy(double src_x, double src_y,             double *dst_x, double *dst_y,            double center_x, double center_y,            int image_width,            double R){  double phi;  double theta;  double D = sqrt( R * R - image_width*image_width/4);
  src_x -= center_x;  src_y -= center_y;
  phi = atan( sqrt( double(src_x*src_x+src_y*src_y))/ D );  theta = atan2(src_y, src_x);
  *dst_x = R * sin(phi) * cos(theta) + center_x;  *dst_y = R * sin(phi) * sin(theta) + center_y;
  return 0;}int main(int argc, char ** argv){    if(argc != 2)    {        cout << "Usage: " << argv[0] << " filename.jpg" << endl;        return -1;    }  // read a fisheye image    Mat input = imread(argv[1]);  if(input.empty())  {    cerr << "Cannot read input image file " << argv[1] << endl;    return -1;  }  double fisheye_radius = 1500; //you can adjust the parameter in range [1500, +INF]    int input_width = input.cols;    int input_height = input.rows;  // the output image is 1.25x large    int output_width = cvRound(input_width*1.25);    int output_height = cvRound(input_height*1.25);    Mat output(output_height, output_width, input.type(), Scalar(0,0,0));  // copy each pixel from the fisheye image  // the current implementation is using NN  // bilinear interpolation can make the result more smooth    for ( int r = 0; r < output.rows; r++)        for ( int c = 0; c < output.cols; c++)        {            double src_r = 0;            double src_c = 0;            rectxy2fisheyexy(c-(output_width-input_width)/2 , r-(output_height-input_width)/2, &src_c, &src_r,            input_width/2.0, input_height/2.0,                      input_width, fisheye_radius);            // copy the current pixel if it's in the range            if ( src_r > 0 && src_r < input_height-1 && src_c > 0 && src_c < input_width-1)        //using pointer nor at() functioin can gain better performance                output.at<Vec3b>(r, c) = input.at<Vec3b>( cvRound(src_r), cvRound(src_c));        }  // save the result and show it in a window    imwrite("result.jpg", output);    imshow("result", output);    waitKey(0);    return 0;}

下载1：OpenCV-Contrib扩展模块中文版教程

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下载2：Python视觉实战项目52讲

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下载3：OpenCV实战项目20讲

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