[發明專利]模擬鏡頭畸變的三維模型投影方法及裝置

無效

• 申請號: 200910243931.3
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102110300A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 謝宏
• 申請（專利權）人: 新奧特（北京）視頻技術有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T7/00;H04N5/262
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本發明涉及電視節目制作的技術領域，特別是涉及一種模擬鏡頭畸變的三維模型投影方法及一種模擬鏡頭畸變的三維模型投影裝置。

背景技術

虛擬演播室是近年發展起來的一種獨特的電視節目制作技術。它的實質是將計算機制作的虛擬三維模型與攝像機現場拍攝的物體活動圖像進行數字化的實時合成，使物體圖像與虛擬背景能夠同步變化，從而實現兩者的融合，以獲得完美的合成畫面。虛擬演播室技術是在傳統色鍵摳像技術的基礎上，充分利用了計算機三維圖形技術和視頻合成技術，根據攝像機的位置與參數，使三維虛擬場景的透視關系與前景保持一致，經過色鍵合成后，使得前景中的圖像看起來完全處于計算機所產生的三維虛擬場景中，而且能在其中運動，從而創造出逼真的、立體感很強的電視演播室效果。

相應地，在虛擬演播室系統中，我們需要把虛擬的三維模型按照當前攝像機的姿態投影到二維圖像中去，從而實現虛實的結合。對于攝像機的姿態，一般都是基于機器視覺中針孔成像模型的透視投影成像原理確定，公知的是，它具有把直線映射成直線的特點。

然而，實際上真實的鏡頭并非理想的針孔成像模型，往往還帶有微小的畸變，如圖1所示，真實的鏡頭往往會把現實場景中的直線投影成圖像上的一條帶弧度的曲線。此時，若直接把虛擬的三維模型投影到圖像上去，直線仍是直線，就會顯得跟圖像中的場景不協調，缺少真實感。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種模擬鏡頭畸變的三維模型投影方法，以使三維模型與圖像中的真實場景相匹配，實現更真實、自然的虛實結合。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了一種模擬鏡頭畸變的三維模型投影方法，包括：將三維模型按針孔成像模型投影到像平面上，獲得圖像坐標系下的圖像坐標(u，v)；

獲取圖像坐標的變換關系，并依據所述變換關系計算圖像坐標(u，v)對應的攝像機坐標系下的歸一化圖像坐標(x，y)；

根據所述歸一化的圖像坐標(x，y)計算畸變后的歸一化圖像坐標

將所述畸變后的歸一化圖像坐標投影到像平面上，獲得畸變后的圖像坐標

將三維模型經過投影所述畸變后的圖像坐標后，疊加到真實的二維圖像中。

優選的，所述獲取圖像坐標變換關系的步驟包括：

生成攝像機內參數投影矩陣為：

K=fx0u00fyv0001;]]>

通過如下公式把歸一化坐標變換為圖像坐標：