航空变焦镜头非线性畸变快速校正技术

"该文提出了一种针对航空变焦距镜头非线性畸变的快速校正方法，结合地面离线标定和机上在线校正，利用单参数除式模型，通过变步长优化搜索求解不同焦距下的畸变参数，并建立畸变参数与焦距的经验公式。在飞行实验中，此方法能高效自动地校正图像，平均均方差约2.68像素，平均校正时间4.82秒，适用于工程应用。" 在航空成像系统中，镜头的非线性畸变会严重影响图像质量，尤其是在变焦距镜头中，这种畸变随着焦距的变化而变化，导致图像失真。文章提出的快速校正方法旨在解决这一问题。首先，他们利用单参数除式模型来描述镜头的畸变效应，这是一种数学模型，能够简洁地表示镜头造成的图像变形。接着，通过共线点的投影不变性这一几何特性，即在不失真的情况下，图像中同一平面上的点在经过镜头后仍应保持共线，文章采用变步长优化搜索算法来确定不同离散焦距下的畸变系数和畸变中心坐标。 在离线标定阶段，研究人员收集了多个焦距下的图像，通过算法求解出对应的畸变参数。通过对这些数据的分析，他们发现了畸变参数随焦距变化的规律，并构建了一个经验公式，该公式可以预测在任意焦距下的畸变情况。 在实际飞行中，当相机工作在某一特定焦距时，可以直接将该焦距代入经验公式，快速获取相应的畸变参数，然后实时校正拍摄到的图像。实验结果表明，这种方法在3幅不同焦距的720像素×576像素图像上进行校正时，平均均方差仅为2.68像素，表明校正效果良好，且平均校正时间仅为4.82秒，体现了方法的高效性和实时性。 关键词涉及的领域包括成像系统、畸变校正、除式模型、变焦距镜头和摄像机标定，这些都是光学成像技术中的核心概念。中图分类号V248.1表明这属于遥感技术与应用的范畴，文献标识码A则意味着这是一篇原创性的科研论文。通过DOI（Digital Object Identifier）10.3788/AOS201535.0411001，可以追踪到这篇具体的文章，便于后续研究引用或进一步阅读。