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一種魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法

文檔序號(hào):8362114閱讀:1108來(lái)源:國(guó)知局
一種魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提出了一種基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法,屬于圖像處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視像系統(tǒng)的迅速發(fā)展已經(jīng)大量視像應(yīng)用的出現(xiàn),隨之而來(lái)涌現(xiàn)出大量的算法 設(shè)計(jì)和圖像處理方面的硬件設(shè)備。其中一項(xiàng)就是一種廣角鏡頭的應(yīng)用一一魚(yú)眼鏡頭。魚(yú) 眼鏡頭具有短焦距、大視角的優(yōu)點(diǎn),在虛擬實(shí)景、視頻監(jiān)控、只能交通、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域得 到廣泛的應(yīng)用。但魚(yú)眼鏡頭也有其自身的缺點(diǎn),這種鏡頭拍攝的圖像具有嚴(yán)重的變形,如果 要利用這些具有嚴(yán)重變形圖像的投影信息,需要將這些變形的圖像校正為符合人們視覺(jué)習(xí) 慣的頭像。對(duì)魚(yú)眼圖像的校正,雖然在很多領(lǐng)域像視頻監(jiān)控,全景瀏覽中都用到該技術(shù),但 相關(guān)理論的研究比較分散。從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看一般從幾個(gè)方面來(lái)概括魚(yú)眼圖像的校正 算法: (1)球面投影型是一種常用的方法,把魚(yú)眼鏡頭成像面看成一個(gè)球面。該算法是英向華 和胡國(guó)義提出。其算法思想就是:在球面成像投影模型下,利用空間直線的球面透視投影為 大院這樣約束來(lái)恢復(fù)魚(yú)眼變形校正。通過(guò)魚(yú)眼變形校正模型,可以將魚(yú)眼圖像所有圖像點(diǎn) 都映射到球面上,而這些休眠點(diǎn)必須滿足球面投影約束,也就是空間直線的魚(yú)眼投影曲線 必須被映射為球面上的一個(gè)大圓。
[0003] (2)拋物面成像模型相對(duì)球面投影模型更加復(fù)雜,它把魚(yú)眼鏡頭成像面看成一個(gè) 拋物面。在恢復(fù)場(chǎng)景深度時(shí)可以得到更加精彩的效果,但用該模型計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。實(shí)際當(dāng) 中很少應(yīng)用。
[0004] (3)經(jīng)度坐標(biāo)校正算法最早由T. Nathan Mundhenk提出,其算法思想是:首先對(duì)魚(yú) 眼圖像求取中心點(diǎn)和半徑并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)圓轉(zhuǎn)換。魚(yú)眼圖像中扭曲的場(chǎng)景可以用地球儀上的經(jīng) 度線來(lái)表示,即每一條經(jīng)度上的不同像素在扭曲校正過(guò)的圖像中具有相同的列坐標(biāo)值。同 一經(jīng)度上的像素點(diǎn)在的場(chǎng)景中具有相同的橫坐標(biāo),經(jīng)度越大的經(jīng)線,其扭曲程度越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出了一種基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法,該算法呈現(xiàn)了一種既快速 又精確的算法。這種算法是結(jié)合了經(jīng)緯度校正算法和球型算法這兩種算法的優(yōu)勢(shì),從而在 時(shí)間和精確度上都有所改善。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1魚(yú)眼鏡頭成像模型 圖2魚(yú)眼校正步驟流程圖 圖3 -個(gè)魚(yú)眼圖像的模型 圖4魚(yú)眼圖像的上下左右四個(gè)頂點(diǎn) 圖5 P是魚(yú)眼圖像中的任意一點(diǎn),P與圓心的距離為r 圖6映射模型。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 魚(yú)眼圖像的形成 魚(yú)眼鏡頭可近似于半球面,魚(yú)眼攝像頭的攝像方向OZ軸為光軸,XOY為成像方向,如圖 1所示。對(duì)于空間場(chǎng)景中的一點(diǎn)Λ,連1?交辦球面于Λ,過(guò)點(diǎn)Λ做Z軸的平行線,交地 面圓于點(diǎn)_|$,則點(diǎn)就是空間點(diǎn)Λ所成魚(yú)眼圖像的像素點(diǎn)。因此,對(duì)魚(yú)眼圖像來(lái)說(shuō),所拍 攝到得圖像是一個(gè)圓形圖像。我們都知道魚(yú)眼圖像具有視角大,信息量豐富的特點(diǎn)。魚(yú)眼 鏡頭的視角越大,其彎曲畸變就越大,只有鏡頭中心部分的直線可以保持原來(lái)狀態(tài)。
[0008] 我們用如圖2的流程圖的方式介紹圖像校正的步驟: 1提取魚(yú)眼有效范圍 魚(yú)眼照片往往中間魚(yú)眼圖像處有很高的亮度,而其周?chē)橇炼戎岛艿偷暮谏?。要校?魚(yú)眼圖像,首先要把魚(yú)眼圖像的有效部分提取出來(lái)。圖3所示為一個(gè)魚(yú)眼圖像的模型。要 提取出這個(gè)圓形的魚(yú)眼區(qū)域,我們需要得出它的上下頂點(diǎn)和左右頂點(diǎn)。
[0009] 首先尋找他的上下頂點(diǎn)。我們可以逐行掃描每個(gè)像素的亮度值,由于邊緣是黑色 的邊框,我們首先掃描到得是亮度值很低的點(diǎn)。亮度值最低的點(diǎn)的亮度值為1匿,遇到的 亮度值最大的點(diǎn)的亮度值為I ilff,當(dāng)遇到第一個(gè)亮度值,使|/ιβτ~Λκ|>Γ時(shí),說(shuō)明這是魚(yú) 眼圖像最上方的頂點(diǎn)。用同樣的方法從下往上逐行掃描,可以找到魚(yú)眼圖像最下方的點(diǎn)。 如圖4所示,我們找到了魚(yú)眼圖像的上下左右四個(gè)頂點(diǎn)。iX名.Jf), i\(名iXJi/i), Λρυ?,通過(guò)以上四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo),我們可以算出圓形魚(yú)眼圖像的半徑和中心點(diǎn)。設(shè)魚(yú) 眼圖像的中心點(diǎn)為c(x〇, γ?) 坐標(biāo)公式為:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法,該算法呈現(xiàn)了一種既快速又精確的算法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法,是結(jié)合了經(jīng)締度校正算 法和球型算法該兩種算法的優(yōu)勢(shì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法中,我們通過(guò)圖像插值技 術(shù)將空點(diǎn)填補(bǔ),實(shí)現(xiàn)完整的校正,得到一種在正常平面內(nèi)適合人眼正常視圖習(xí)慣的校正圖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于魚(yú)眼鏡頭校正的全景視圖算法中,魚(yú)眼校正步驟分為: 提取魚(yú)眼有效范圍、計(jì)算崎變點(diǎn)與中也的距離和角度和將崎變圖像像素矩陣映射到正常平 面等3步。
5. 為了矯正圖像崎變,我們采用了笛卡爾坐標(biāo)平面轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)平面的方法。
【專利摘要】隨著視像系統(tǒng)的迅速發(fā)展已經(jīng)大量視像應(yīng)用的出現(xiàn),隨之而來(lái)涌現(xiàn)出大量的算法設(shè)計(jì)和圖像處理方面的硬件設(shè)備。其中一項(xiàng)就是一種廣角鏡頭的應(yīng)用——魚(yú)眼鏡頭。魚(yú)眼鏡頭具有短焦距、大視角的優(yōu)點(diǎn),在虛擬實(shí)景、視頻監(jiān)控、只能交通、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但魚(yú)眼鏡頭也有其自身的缺點(diǎn),這種鏡頭拍攝的圖像具有嚴(yán)重的變形,如果要利用這些具有嚴(yán)重變形圖像的投影信息,需要將這些變形的圖像校正為符合人們視覺(jué)習(xí)慣的頭像。本發(fā)明呈現(xiàn)了一種既快速有精確的算法。這種算法是結(jié)合了經(jīng)緯度校正算法和球型算法這兩種算法的優(yōu)勢(shì),從而在時(shí)間和精確度上都有所改善。
【IPC分類(lèi)】G06T7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104680505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310621072
【發(fā)明人】陸婷
【申請(qǐng)人】陸婷
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日
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