一種多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電通信技術領域，尤其涉及一種多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的 方法。
【背景技術】
[0002] 長期以來，全景魚眼影片的拍攝都是利用攝影機機配合魚眼鏡頭進行的。這種方 式機器價格昂貴，例如一臺現(xiàn)階段最高端的SONY f65 8K攝像機，其CMOS的比例為1:4。 在利用魚眼鏡頭時，也只能夠拍攝2K*2K的魚眼影片。而無法達到現(xiàn)階段數(shù)字球幕影院的 4Κ*4Κ的放映標準。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法，從而解決 現(xiàn)有技術中存在的前述問題。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法，該方 法包括：
[0005] Sl，球面第一步映射
[0006] 選取位于0點的攝像機拍攝的全景影像中的任意一點a，設0點的 坐標為（〇, 〇, 〇)，a點坐標（XI，Yl，Zl)，獲取a點映射到球面上的A點的坐標
;其中，R表示球體的半徑；
[0007] S2,對所有攝像機拍攝的全景影像進行步驟Sl中所述球面第一步映射，得到全景 影像映射到三維球幕的球幕影像；
[0008] S3,對三維球幕的球幕影像進行等距投影變換以得到球幕魚眼影片；
[0009] S31，設球幕上投射點T點的直角坐標為T (X，y，z)，且，T點用三個有次序的數(shù)（r， Θ，嘮）確定，其中，r表示0點與T點間的距離；Θ為有向線段OT與z軸正向的夾角；f為 從正ζ軸來看自X軸按逆時針方向轉到OM所轉過的角，這里M為T點在指教坐標系中xOy 面上的投影；所述球幕上投射點T點即步驟SI中所述A點；
[0010] S32,設P點為T點在紋理畫面所在的紋理坐標系中對應的點，P點的紋理位置坐 標（ Xl，yi)，則P點的極坐標用兩個有次序的數(shù)（A，物）確定，根據(jù)等距投影的原理Γι，如 與r，θ，φ具有公式⑵和公式⑶所述關系：
[0011] Γ!= k Θ (2)；
[0012] (3);
[0013] 其中，巧為0點與P點間的距離；ψ?為有向線段OP與X軸正向的夾角；
[0014] 通過公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一個投射點在紋理畫面上的紋理 位置坐標，即為所求魚眼影片各像素的紋理位置坐標。
[0015] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，按照下述方法獲取A點的坐標：
[0016] S11，依據(jù)光線的直線傳播原理，a點在直線傳播下，映射到球面上為A點，A點為 Oa連線與球面的交點；A點為球空間內一點；
[0017] S12,已知0點坐標（0,0,0)，a點坐標（XI，Y1，Zl)，故存在公式（1):
[0018]
[0019] 由公式（1)，得出A點坐標為
[0020] 優(yōu)選地，在步驟Sl之前，還包括以下步驟：
[0021] 利用至少5個攝像機，獲取視野范圍的所有全景影像，所述全景影像通過五個方 向獲取，所述五個方向包括所處位置的前、后、左、右和上；
[0022] 上述每個方向拍攝的照片與1個或多個其他方向拍攝的照片有重疊。
[0023] 更優(yōu)選地，所述重疊包括：
[0024] 前、后、左、右中的任意一個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片存在兩部分重 合；
[0025] 前、后、左、右中的相鄰兩個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片存在三部分重 合。
[0026] 更優(yōu)選地，所述攝像機為4K運動攝像機。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 本發(fā)明利用多臺小型4K運動攝像機拍攝不同角度的動態(tài)畫面，最后利用本發(fā)明 中提到的算法，將其融合拼接成一幅完整的4K*4K的魚眼動態(tài)畫面。從而實現(xiàn)真正意義上 的4Κ魚眼影片拍攝工作。
【附圖說明】
[0029] 圖1是球面第一步映射示意圖；
[0030] 圖2是球面（魚眼）等距映射轉換示意圖；
[0031] 圖3是為球幕點投射點所在坐標系的示意圖；
[0032] 圖4是為紋理畫面中的點所在的紋理坐標系示意圖；
[0033] 圖5是多通道相機拍攝范圍包括前、左方向的第一示意圖；
[0034] 圖6是多通道相機拍攝范圍包括后、右方向的第二示意圖。
[0035] 其中，1、2、3、4分別代表前、左、后、右4個方向的拍攝方向，5代表上方向的拍攝方 向；I、II、III、IV代表1、2、3、4中任意一個拍攝方向與5拍攝方向的重合區(qū)域。a、b、c、d 代表1、2、3、4中相鄰兩個拍攝方向與5拍攝方向的三部分重合的區(qū)域。
【具體實施方式】
[0036] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明進 行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0037] 實施例
[0038] 多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法，該方法具體包括：
[0039] Sl，球面第一步映射（參照圖1)
[0040] 選取位于0點的攝像機拍攝的全景影像中的任意一點a，設0點的坐標為 (0, 0, 0)，a點坐標（XI，Yl，Zl)，獲取a點映射到球面上的A點的坐標

I;其中，R表示球體的半徑；
[0041] S2,對所有攝像機拍攝的全景影像進行步驟Sl中所述球面第一步映射，得到全景 影像映射到三維球幕的球幕影像；
[0042] S3,對垂直投影的球幕影像進行等距映射轉換（參照圖2)
[0043] S31，設球幕上投射點T點的直角坐標為T (X，y，z)，且，T點用三個有次序的數(shù)（r， Θ，淨,）確定（參照圖3)，其中，r表示0點與T點間的距離；Θ為有向線段OT與z軸正向 的夾角；Φ為從正z軸來看自X軸按逆時針方向轉到OM所轉過的角，這里M為T點在指教 坐標系中x〇y面上的投影；所述球幕上投射點T點即步驟Sl中所述A點；
[0044] S32,設P點為T點在紋理畫面所在的紋理坐標系中對應的點，P點的紋理位置坐 標（ Xl，yi)(參照圖4)，則P點的極坐標用兩個有次序的數(shù)（Γι，中〇確定，根據(jù)等距投影的 原理 Γι，與r，θ，φ具有公式（2)和公式（3)所述關系：
[0045] !T1= k Θ (2)；
[0046] (3 )；
[0047] 其中，^為0點與P點間的距離；Φι為有向線段OP與X軸正向的夾角；
[0048] 通過公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一個投射點在紋理畫面上的紋理 位置坐標，即為所求魚眼影片各像素的紋理位置坐標。
[0049] 在本實施例中，在步驟Sl中，按照下述方法獲取A點的坐標：
[0050] S11，依據(jù)光線的直線傳播原理，a點在直線傳播下，映射到球面上為A點，A點為 Oa連線與球面的交點；A點為球空間內一點；
[0051] S12,已知0點坐標（0,0,0)，a點坐標（XI，Y1，Zl)，故存在公式（1):
[0052]
[0053] 由公式（1)，得出A點坐標為
[0054] 在本實施例中，在步驟Sl之前，還包括以下步驟：
[0055] 利用至少5個4K運動攝像機。，獲取視野范圍的所有全景影像，所述全景影像通過 五個方向獲取，所述五個方向包括所處位置的前、后、左、右和上參照圖5和圖6 ;每個方向 拍攝的照片與1個或多個其他方向拍攝的照片有重疊。
[0056] 所述重疊包括：前、后、左、右中的任意一個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片 存在兩部分重合；前、后、左、右中的相鄰兩個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片存在三 部分重合。
[0057] 本實施例中，球幕（魚眼）的畫面是一副等距映射影像，第一步轉換過程中完成的 是一個拍攝畫面到三維球幕影像的映射過程，為了滿足魚眼影像的變形要求，這一步即對 所得到的三維球幕的影像進行等距投影變換，得到變形符合魚眼拍攝的二維魚眼影像。
[0058] 通過采用本發(fā)明公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果：本發(fā)明利用多臺 小型4K運動攝像機拍攝不同角度的動態(tài)畫面，最后利用該軟件中提到的算法，將其融合拼 接成一幅完整的4K*4K的魚眼動態(tài)畫面。從而實現(xiàn)真正意義上的4K魚眼影片拍攝工作。
[0059] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法，其特征在于，該方法包括： Sl，球面第一步映射選取位于O點的攝像機拍攝的全景影像中的任意一點a，設O點的坐標為 (0,0,0)，a點坐標（XI，Yl，Zl)，獲取a點映射到球面上的A點的坐標（;其中，R表示球體的半徑； 52, 對所有攝像機拍攝的全景影像進行步驟Sl中所述球面第一步映射，得到全景影像 映射到三維球幕的球幕影像； 53, 對三維球幕的球幕影像進行等距投影變換以得到球幕魚眼影片； S31，設球幕上投射點T點的直角坐標為T(x，y，z)，且，T點用三個有次序的數(shù) 泛，仏確定，其中，r表示O點與T點間的距離；0為有向線段OT與z軸正向的夾角； 箏為從正z軸來看自X軸按逆時針方向轉到OM所轉過的角，M為T點在指教坐標系中xOy 面上的投影；所述球幕上投射點T點即步驟SI中所述A點； S32,設P點為T點在紋理畫面所在的紋理坐標系中對應的點，P點的紋理位置坐標（Xl， yi)，則P點的極坐標用兩個有次序的數(shù)(IV欺t>確定，根據(jù)等距投影的原理 ri，爭A r， 0，巾具有公式（2)和公式（3)所述關系： T1= k 9 (2)；其中，！^為0點與P點間的距離；為有向線段OP與X軸正向的夾角； 通過公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一個投射點在紋理畫面上的紋理位置 坐標，即為所求魚眼影片各像素的紋理位置坐標。2. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，在步驟Sl中，按照下述方法獲取A點的坐 標： S11，依據(jù)光線的直線傳播原理，a點在直線傳播下，映射到球面上為A點，A點為Oa連 線與球面的交點；A點為球空間內一點； S12,已知0點坐標（0,0,0)，a點坐標（XI，Yl，Zl)，故存在公式（1):3. 根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，在步驟Sl之前，還包括以下步驟： 利用至少5個攝像機，獲取視野范圍的所有全景影像，所述全景影像通過五個方向獲 取，所述五個方向包括所處位置的前、后、左、右和上； 上述每個方向拍攝的照片與1個或多個其他方向拍攝的照片有重疊。4. 根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，所述重疊包括： 前、后、左、右中的任意一個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片存在兩部分重合； 前、后、左、右中的相鄰兩個方向拍攝的照片與上方向拍攝的照片存在三部分重合。5.根據(jù)權利要求3所述方法，其特征在于，所述攝像機為4K運動攝像機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道全景影像轉換球幕魚眼影片的方法，涉及電通信技術領域。該方法包括：S1，球面第一步映射：選取位于O點的攝像機拍攝的全景影像中的任意一點a，獲取a點映射到球面上的A點的坐標；S2，對所有攝像機拍攝的全景影像進行步驟S1中所述球面第一步映射，得到全景影像映射到三維球幕的球幕影像；S3，對三維球幕的球幕影像進行等距投影變換以得到球幕魚眼影片。本發(fā)明將多臺運動攝像機拍攝的不同角度的動態(tài)畫面，融合拼接成一幅完整的4K*4K的魚眼動態(tài)畫面，實現(xiàn)真正意義上的4K魚眼影片拍攝工作。
【IPC分類】G06T3/00, G03B37/04
【公開號】CN105139336
【申請?zhí)枴緾N201510512958
【發(fā)明人】孫德志
【申請人】北京莫高絲路文化發(fā)展有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月19日