Как правило, картинку с незначительными искажениями дают объективы с исправленной дисторсией (которые редко применяются в видеонаблюдении). Так же незначительные искажения имеют узконаправленные объективы (такими в видеонаблюдении, с матрицей 1/4"-1/2.5", можно считать объективы с фокусным расстоянием f=6...8мм и больше).
Все остальные объективы явно искажают картинку и данный тип искажений - наиболее заметный.
В зависимости от предъявляемых к изображению требований, во многих случаях этими искажениями можно пренебречь: дугообразная стена дома или вытянутый угол окна не сказываются на обнаружении проникновения на объект и могут быть только неприятны взору оператора, что в общем-то не существенно.
Чаще всего, до наиболее часто используемых объективов: f=3.6мм на матрицах 1/3"...1/2.5" и f=2.8мм на матрицах 1/4" - 1/3.6" включительно, этими искажениями пренебрегают, хотя их коррекция конечно не была-бы лишней.
Но есть ряд случаев, где наличие этих искажений уже является критичным.
Почти все широкоугольные объективы (объективы с горизонтальным углом более 90-110 градусов) имеют очень сильные сферические искажения, за счет которых становится уже сложно оценивать изображение.
В случае отображения объектов (например лица) крупным планом, искажения формы сильно уменьшают узнаваемость объекта.
Становится невозможным оценить соответствия расстояний и размеров объектов в разных частях изображения.
Бывает необходимо получать достаточно точную форму объектов на изображении.
То есть в подобных случаях исправление этих искажений уже является жизненно необходимым. Дальше будет описано:
- визуальное влияние сферических искажений на изображение
Существует два вида основных вида сферических искажений (дисторсии):
а) бочкообразное искажение; б) подушкообразное искажение;
Рисунок 1 — виды сферических искажений
При бочкообразном искажении наблюдается «выпуклый» эффект: увеличение изображения уменьшается с ростом расстояния от оптической оси. То есть, объекты в центре кажутся крупнее объектов на краях изображения. Для наблюдателя изображение выглядит так, будто оно было наложено на сферу. При подушкообразном искажении наоборот наблюдается «вогнутый» эффект: увеличение изображения увеличивается с ростом расстояния от оптической оси. То есть, объекты в центре кажутся меньше объектов на краях изображения. Для наблюдателя изображение выглядит так, будто затянуто в воронку, вдавлено внутрь. В видеонаблюдении чаще всего встречаются бочкообразные искажения (Рис.2).
Рисунок 2 — Пример бочкообразного искажения объектива с фокусным расстоянием 2.8
Подробнее о сферических искажениях можно ознакомиться по ссылкам:
Влияние искажений было описано раньше, они приводят к неверной оценке размеров предметов и расстояний до них; мешают работе детекторов распознавания и слежения.
Существует несколько методов решения проблемы сферических искажений: 1. Использование высококачественных объективов. В этом случае сильно возрастает стоимость видеокамеры. 2. Использование программного и/или аппаратного обеспечения. В таком случае возрастает нагрузка на вычислительную систему (процессор в ip--камере или сервер видеонаблюдения). В последнем случае будет использоваться специальный алгоритм коррекции изображения. Бочкообразное искажение в первую очередь радиально, поэтому она может быть скорректировано с использованием простой модели, компенсирующей большую часть изображения. Работа алгоритма основана на переносе пикселей исходного изображения на расчётную позицию.
Введем следующие обозначения:
При этом на величины r_src и r_corr накладываются ограничения:
r_src < min ((width-1)/2,(height-1)/2) (1)
r_corr < min ((width-1)/2,(height-1)/2) (2)
Для коррекции используются следующие математические выражения:
M(a,b,c,d,r_corr) = a *r_corr3 + b * r_corr2 + c * r_corr + d (3)
r_src = (a * r_corr3 + b * r_corr2 + c * r_corr + d) * r_corr (4)
где:
- a, b, c — коэффициенты искажения изображения;
- d — линейное масштабирование изображения.
Корректирующая функция M (1) является полиномом третьего порядка. Эта функция представляет собой расстояние между пикселем в центре исходного изображения (r_src) и соответствующем расстоянием в исправленном изображении (r_corr).
Коррекция с использованием только коэффициента а затрагивает только внешние пиксели изображения, в то время как коррекция с использованием коэффициента b является более однородной.
Использование отрицательных значений a, b и c сдвинет отдаленные точки от центра, что приведет к выравниванию бочкообразного искажения. Использование положительных значений a, b, c, переместит удаленные точки к центру, что приведет к устранению подушкообразного искажения.
При D = 1, a = b = c = 0 изображение останется неизменным. Выбор других значений D приведет к масштабированию изображения на эту величину. Лишние части изображения можно обрезать автоматически.
Для этого необходимо выполнение уравнения:
а + b + c + d = 1 (5)
Помимо перечисленного возможно совместное исправление бочкообразного и подушкообразного искажения на одном изображении: если внешние регионы подвержены бочкообразному искажению, а внутренние подушечкообразному, используются положительные а и отрицательные значения b. Приведенный алгоритм применим как для серых, так и для цветных изображений. Результат работы алгоритма со значением коэффициентов a=c=0, b=0.2 и d=0.8 приведено на Рис.3
Рисунок 3 — Пример устранения бочкообразного искажения
Назначение: Модуль предназначен для устранения сферических искажений на изображении, получаемом с камер систем видеонаблюдения, улучшения оценки (как оператором, так и модулями видеоаналитики) размеров предметов в зоне видимости камер, расстояний до них; повышение точности модулей видеоаналитики по распознаванию и слежению за объектами. Возможности модуля: Данный модуль исправляет следующие типы сферических искажений:
Для начала работы с модулем необходимо запустить ПО "Iviset".
Далее необходимо авторизоваться под именем пользователя.
Рис. 1 Вход в Iviset
Прим. Если после активации Вам не доступны настройки, то у Вашего пользователя не достаточно прав на работу с настройками и модулем. Для добавления прав Вашему пользователю обратитесь к администратору или руководству.