[發(fā)明專利]一種平面目標圖像透視變形的矯正方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110435841.1
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103177250A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾培祥
• 申請（專利權(quán)）人: 北大方正集團有限公司;方正國際軟件（北京）有限公司
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平面目標圖像透視變形的矯正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的透視矯正專利技術(shù)，是根據(jù)平面圖像的矩形邊界的全部或局部、根據(jù)平面圖像中的框線、文字行、列等能標示透視變形特征的信息，檢測確定透視變形參數(shù)，并加以矯正。當平面目標圖像沒有可利用的信息時，則無法實現(xiàn)透視矯正；另外檢測過程也降低了矯正的速度。

《透視變形文檔圖像的矯正裝置和矯正方法》(中國專利申請?zhí)枺?00710088355.0，公開日：2008.09.17)；美國專利6,873,732，C.R.Dance，《Method?and?apparatus?forresolving?perspective?distortion?in?a?documentimage?and?for?calculating?linesunm?in?images》是比較接近本發(fā)明的兩項專利技術(shù)。上述專利文獻所公開的技術(shù)以文檔透視變形圖像為對象，通過檢測文檔圖像的矩形邊界的全部或局部、根據(jù)文檔圖像中的框線、文字行、列等能標示透視變形特征的信息，確定水平消失點和垂直消失點。依據(jù)水平消失點和垂直消失點計算得到矯正轉(zhuǎn)換矩陣，并完成文檔的透視變形矯正。該項技術(shù)的復(fù)雜性是在確定水平消失點和垂直消失點的過程中。當文檔圖像字跡不清楚、信息缺失等情況下，確定水平消失點和垂直消失點是十分困難的，專利中有很復(fù)雜的處理過程，需要通過復(fù)雜的圖像處理技術(shù)和統(tǒng)計分析方法。即使這樣，對所需檢測信息不好的圖像，仍然很難實現(xiàn)正確矯正。申請?zhí)枮?00710088355.0的中國專利介紹取得較好的效果，主要也是在確定水平消失點和垂直消失點的過程，有些特殊的處理技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)是依據(jù)透視變形矯正的傳統(tǒng)思想來實現(xiàn)的，存在處理過程復(fù)雜、計算量大、處理速度較慢、對圖像的要求較高的缺點。對于有些不能提供規(guī)則邊緣信息的圖像還無法實現(xiàn)透視變形矯正。

在平面幾何形狀識別過程中，如果一個任意的平面幾何形狀發(fā)生了透視變形，就無法對其進行識別了，在沒有可利用的邊緣、線框等可用信息的情況下，怎樣矯正它的透視變形。這是一個現(xiàn)實需要解決的問題。提出一套不依賴圖像內(nèi)任何圖像信息，只依賴于攝像環(huán)境參數(shù)(對平面目標的攝像角度、距離等參數(shù))就可實現(xiàn)透視變形矯正的方法，是解決這一現(xiàn)實問題的有效措施。由于這一方法不依賴圖像內(nèi)任何圖像信息，在某些應(yīng)用環(huán)境下，它也是更具普遍意義的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠簡化矯正計算過程、降低矯正過程的計算量、提高矯正速度的平面目標圖像透視變形的矯正方法及系統(tǒng)。對于光學(xué)裝置在非垂直角度攝取平面目標圖像時，獲得的存在透視變形的圖像，在已知少量攝像相關(guān)的技術(shù)參數(shù)的情況下，通過本發(fā)明所述的方法及系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對透視變形圖像的矯正，獲得接近垂直角度攝取的平面目標圖像。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種平面目標圖像透視變形的矯正方法，包括以下步驟：

(1)提取攝像裝置在與目標平面成非垂直角度攝取的圖像，并設(shè)定攝像環(huán)境參數(shù)；

(2)根據(jù)攝像環(huán)境參數(shù)確定垂直變形方向，選擇與垂直變形方向相垂直的方向作為水平變形方向；

(3)根據(jù)步驟1得到的攝像環(huán)境參數(shù)以及步驟2選擇的垂直變形方向、水平變形方向，根據(jù)投影射線在垂直變形方向的不同位置i，計算相對應(yīng)的垂直變形系數(shù)v[i]和水平變形系數(shù)h[i]；

(4)利用步驟3獲得的垂直變形系數(shù)v[i]和水平變形系數(shù)h[i]，對步驟1攝取的圖像進行矯正計算，獲得攝像裝置在垂直角度攝取的平面目標圖像。

進一步，步驟1中，所述的攝像環(huán)境參數(shù)的提取方法如下：確定攝像裝置透視中心過成像平面中心p₁₀點到目標平面一點p₁，確定攝像裝置透視中心到p₁點的直線與目標平面的夾角s₁，選定透視中心到p₁點的直線在目標平面投影線上的一點p₂，確定攝像裝置透視中心到目標平面p₂點直線與目標平面的夾角s₂，確定透視中心到p₂點的直線與成像平面的交點p₂₀點，所述成像平面中心p₁₀點是透視中心p₀點對成像平面的正交點；

步驟2中，選擇由成像平面上p₁₀到p₂₀點所確定的直線作為垂直變形方向；