[發明專利]用于圖像拼接的魚眼圖像校正方法

無效

• 申請號: 201110159291.5
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102222337A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 張小洪;楊夢寧;洪明堅;徐玲;林曉澤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種用于圖像拼接的魚眼圖像校正方法。

背景技術

在全景展示、地貌采集、虛擬現實等眾多圖像處理的領域中，通常要求單幅照片的視角越寬越好，以便利用較少的圖像資源和較短的時間完成圖像數據的采集和處理。魚眼圖像，即利用魚眼鏡頭拍攝的圖像，由于其視域范圍較寬，根據魚眼鏡頭的不同，魚眼圖像最大視角可以達到180°甚至220°，因此在眾多領域得到了廣泛應用，特別是在全景圖像采集領域。

在全景圖像采集領域，借助魚眼圖像視角較大、視域較寬的優勢，可以通過拍攝數量很少的幾張魚眼圖像來得到全景圖像。以水平采集全景圖像為例，在拍攝時將攝像鏡頭軸心平行于水平面，以鏡頭為圓心，每水平旋轉一特定角度拍攝一張魚眼圖像，所旋轉的特定角度的大小則根據拍攝魚眼圖像的視角大小確定，通常選擇為30°～60°，由此獲得數張魚眼圖像，每相鄰兩幅魚眼圖像需要有部分圖像相重疊，以便于后期借助該圖像重疊區域進行拼接處理，得到全景圖像。由于魚眼圖像因光學成像原理會產生變形失真，使得魚眼圖像與人眼的透視效果圖像相比存在較大的差異，因此需要先將魚眼圖像進行失真校正處理為透視平面圖像。如圖1所示，圖1(1A)為一幅球形魚眼圖像，其中禮堂的門、柱子等原本垂直的線條都出現了明顯的變形失真；圖1(1B)為經過失真校正處理后得到的透視平面圖像，可以看出，失真校正處理后禮堂的門、柱子等線條恢復了垂直狀態，使得圖像更接近于人眼的透視效果。得到兩幅魚眼圖像的透視平面圖像后，再根據兩幅透視平面圖像中相匹配的像素點得到二者的圖像重疊區域，按圖像重疊區域將兩幅透視平面圖像進行重合拼接，即得到拼接圖像，由此逐一拼接處理得到全景圖像。

目前的失真校正處理，通常都是針對單幅魚眼圖像而進行的，處理時并沒有考慮魚眼圖像拍攝時的俯仰角度問題。然而，在實際拍攝環境中，由于人為抖動、拍攝點地面平整度較差、拍攝點地面有所傾斜、拍攝時鏡頭旋轉的細微抖動等諸多客觀因素，極容易導致魚眼圖像拍攝時存在俯仰角度，俯仰角度的存在導致魚眼圖像直接經過失真校正處理后的透視平面圖像中，原本垂直的線條依然無法完全恢復垂直而存在小角度的傾斜，并且相鄰兩幅魚眼圖像處理得到的兩幅透視平面圖像中，圖像重疊區域的小角度的傾斜方向是相反的，使得這兩幅透視平面圖像拼接時圖像重疊區域不能完全重合而出現重影現象，嚴重影響了全景圖像的拼接質量。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種用于圖像拼接的魚眼圖像校正方法，以校正拍攝時俯仰角度的誤差對魚眼圖像的全景拼接處理所帶來的負面影響。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術手段：

用于圖像拼接的魚眼圖像校正方法，對于存在部分圖像重疊的兩幅魚眼圖像Q₁和Q₂，通過計算機進行校正處理，所述校正處理包括如下步驟：

a)將魚眼圖像Q₁和Q₂分別映射到以相機焦距f為半徑的球面坐標UVW上，其中U軸表示水平方向，V軸表示豎直方向，W軸表示鏡頭軸心方向；球面坐標上的映射點(u，v，w)與魚眼圖像上第n行第m列像素點(m，n)的映射關系為：