專利名稱：一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及圖像處理和全向視覺領(lǐng)域，特指一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法。
背景技術(shù)：
:全景圖像/視頻憑借360度全方位視角、能覆蓋大范圍場景的優(yōu)勢，在全景視頻監(jiān)控、機(jī)器人視覺導(dǎo)航、虛擬實(shí)景空間構(gòu)建等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的研究和應(yīng)用。魚眼全向成像是全景圖像獲取的重要途徑。但由于魚眼攝像頭的特殊設(shè)計(jì)，焦距越短，視角越大；視角越大，因光學(xué)原理產(chǎn)生的變形也就越強(qiáng)烈，魚眼鏡頭所拍攝的圖像除了畫面中心的景物保持不變，其他本應(yīng)水平或垂直的景物都發(fā)生了相應(yīng)的變化，這樣魚眼攝像機(jī)獲得的全方位圖像存在嚴(yán)重的扭曲現(xiàn)象。要有效的利用圖像信息進(jìn)行導(dǎo)航跟蹤，需恢復(fù)還原圖像。傳統(tǒng)方法上，將圓形全向圖展開為矩形全景圖的基本思想是:根據(jù)全向圖和矩形全景圖之間的投影變換關(guān)系，將展開后的矩形全景圖中每一像素點(diǎn)正向投影到原始的全向圖中，獲取全向圖中相應(yīng)點(diǎn)采樣的顏色值，再將該顏色值賦回給矩形全景圖中相應(yīng)的像素點(diǎn)，直至生成一幅完整的矩形全景圖像。目前，魚眼圖像畸變校正的方法有很多，其中基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法最為常見。依據(jù)該模型，人們提出各種圖像展開校正模型，例如文獻(xiàn)《基于柱面模型的魚眼影像校正方法的研究》(2008年10月28日《計(jì)算機(jī)應(yīng)用》雜志上公開)中描述的方法即為其中的一個(gè)典型方法，該文的作者為周輝、羅飛、李慧娟、馮炳樞，其核心內(nèi)容是從魚眼鏡頭球面成像模型出發(fā)，完成從像平面到物球面的坐標(biāo)變換，用等弧長映射方法將球面的影像投影到柱面上。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于鏡頭的安裝誤差以及畸變，基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法，雖然整體視角較廣，中心位置處的畸變校正效果比較好，但但是對接近邊緣區(qū)域的像素校正后彎曲現(xiàn)象嚴(yán)重，對于一些全景圖像攝取應(yīng)用，例如全景會(huì)議記錄儀等裝置，往往難以達(dá)到滿意的視覺效果，同時(shí)由于其變換的復(fù)雜性，在校正圖像生成速度方面仍有所欠缺，難以滿足實(shí)時(shí)處理要求
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于:針對將魚眼全向圖像展開為柱面全景圖像這個(gè)特定問題，為了消除全向成像裝置的鏡頭的安裝誤差以及畸變對全向圖展開過程中的不利影響，以及基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法邊緣處變形較大且變換處理復(fù)雜的問題，提出一種基于徑向特征的全向魚眼圖像展開方法，通過精確計(jì)算圓形全向圖像的徑向畸變，忽略切向畸變的方式對圖像上的任一像素做單向變換，得到一幅合適人眼瀏覽習(xí)慣的矩形二維全景圖像。本發(fā)明提出的方法具有算法簡單，視覺效果好，可以去除原始圖像中不規(guī)則等優(yōu)點(diǎn)，在控制圖像變形的同時(shí)保證了可用信息最大利用。為解決上述 技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種基于徑向特征的全向魚眼圖像展開方法，其特征是包括如下步驟:
I).根據(jù)拍攝魚眼全向圖像的結(jié)構(gòu)確定變換圖像的長軸R和短軸r ;2).將展開后的矩形全景圖像上的任意一列O' B'與魚眼全向圓形圖像上的一條半徑OB相對應(yīng)；3).對于步驟2中(V Bi上任意一點(diǎn)K在魚眼全向圓形圖像半徑OB上的對應(yīng)點(diǎn)可由標(biāo)準(zhǔn)魚眼變換等距公式得到:
權(quán)利要求
1.一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法，其特征是，包括如下步驟: 1).根據(jù)拍攝魚眼全向圖像的結(jié)構(gòu)確定變換圖像的長軸R和短軸r； 2).將展開后的矩形全景圖像上的任意一列O'B'與魚眼全向圓形圖像上的一條半徑OB相對應(yīng)； 3).對于步驟2中(VBi上任意一點(diǎn)K在魚眼全向圓形圖像半徑OB上的對應(yīng)點(diǎn)可由標(biāo)準(zhǔn)魚眼變換等距公式得到:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于徑向特征的魚眼圖像展開方法，其步驟I)中的魚眼全向圖像不限定為標(biāo)準(zhǔn)圓形形狀，可以為橢圓或者是不規(guī)則形狀，通過選擇合適的長軸R和短軸r可以消除以去除由于鏡頭安裝產(chǎn)生的遮擋區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于徑向特征的魚眼圖像展開方法，其特征是，所述步驟2)中將展開后的矩形全景圖像上的任意一列O' B'與魚眼全向圓形圖像上的一條半徑OB相對應(yīng)，僅考慮了魚眼鏡頭的徑向畸變而忽略其切向畸變，實(shí)際應(yīng)用中可以達(dá)到較好的視覺效果，克服了一般柱面、球面展開算法邊緣處形變較大的缺點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于徑向特征的魚眼圖像展開方法，其特征是，所述步驟3)中全景空間任一點(diǎn)魚眼成像到全向圖中的正向投影公式和全向圖中任一點(diǎn)逆向投影到全景圖像的坐標(biāo)映射關(guān)系均是根據(jù)魚眼成像全向成像系統(tǒng)的面型參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，通過光學(xué)成像幾何分析推導(dǎo)得到的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法。本方法僅考慮全向魚眼圖像的徑向畸變而不考慮其切向畸變，首先根據(jù)拍攝圖像的結(jié)構(gòu)確定變換圖像的長軸R和短軸r；然后將展開后的矩形全景圖像上的任意一列與魚眼全向圖像上的一條半徑相對應(yīng)，并利用魚眼變換公式矯正徑向方向上的畸變；最后輸出一幅合適人眼瀏覽習(xí)慣的矩形二維全景圖像。本發(fā)明所述方法避免了原始全向圖邊緣畸變較大的問題，消除了圖像中的徑向畸變，提高了全景展開圖的圖像質(zhì)量和視覺效果，在控制圖像變形的同時(shí)保證了可用信息最大利用率。
文檔編號(hào)G06T3/00GK103247020SQ20121002375
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者詹萬政 申請人:蘇州科澤數(shù)字技術(shù)有限公司