[發明專利]一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法

無效

• 申請號: 201210023754.X
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN103247020A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 詹萬政
• 申請（專利權）人: 蘇州科澤數字技術有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及圖像處理和全向視覺領域，特指一種基于徑向特征的魚眼圖像展開方法。

背景技術：

全景圖像/視頻憑借360度全方位視角、能覆蓋大范圍場景的優勢，在全景視頻監控、機器人視覺導航、虛擬實景空間構建等領域得到了越來越廣泛的研究和應用。魚眼全向成像是全景圖像獲取的重要途徑。但由于魚眼攝像頭的特殊設計，焦距越短，視角越大；視角越大，因光學原理產生的變形也就越強烈，魚眼鏡頭所拍攝的圖像除了畫面中心的景物保持不變，其他本應水平或垂直的景物都發生了相應的變化，這樣魚眼攝像機獲得的全方位圖像存在嚴重的扭曲現象。要有效的利用圖像信息進行導航跟蹤，需恢復還原圖像。

傳統方法上，將圓形全向圖展開為矩形全景圖的基本思想是：根據全向圖和矩形全景圖之間的投影變換關系，將展開后的矩形全景圖中每一像素點正向投影到原始的全向圖中，獲取全向圖中相應點采樣的顏色值，再將該顏色值賦回給矩形全景圖中相應的像素點，直至生成一幅完整的矩形全景圖像。

目前，魚眼圖像畸變校正的方法有很多，其中基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法最為常見。依據該模型，人們提出各種圖像展開校正模型，例如文獻《基于柱面模型的魚眼影像校正方法的研究》(2008年10月28日《計算機應用》雜志上公開)中描述的方法即為其中的一個典型方法，該文的作者為周輝、羅飛、李慧娟、馮炳樞，其核心內容是從魚眼鏡頭球面成像模型出發，完成從像平面到物球面的坐標變換，用等弧長映射方法將球面的影像投影到柱面上。然而在實際應用中，由于鏡頭的安裝誤差以及畸變，基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法，雖然整體視角較廣，中心位置處的畸變校正效果比較好，但但是對接近邊緣區域的像素校正后彎曲現象嚴重，對于一些全景圖像攝取應用，例如全景會議記錄儀等裝置，往往難以達到滿意的視覺效果，同時由于其變換的復雜性，在校正圖像生成速度方面仍有所欠缺，難以滿足實時處理要求。

發明內容：

本發明要解決的技術問題在于：針對將魚眼全向圖像展開為柱面全景圖像這個特定問題，為了消除全向成像裝置的鏡頭的安裝誤差以及畸變對全向圖展開過程中的不利影響，以及基于球面模型和基于柱面模型的魚眼鏡頭矯正方法邊緣處變形較大且變換處理復雜的問題，提出一種基于徑向特征的全向魚眼圖像展開方法，通過精確計算圓形全向圖像的徑向畸變，忽略切向畸變的方式對圖像上的任一像素做單向變換，得到一幅合適人眼瀏覽習慣的矩形二維全景圖像。本發明提出的方法具有算法簡單，視覺效果好，可以去除原始圖像中不規則等優點，在控制圖像變形的同時保證了可用信息最大利用。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是：一種基于徑向特征的全向魚眼圖像展開方法，其特征是包括如下步驟：

1).根據拍攝魚眼全向圖像的結構確定變換圖像的長軸R和短軸r；

2).將展開后的矩形全景圖像上的任意一列O′B′與魚眼全向圓形圖像上的一條半徑OB相對應；

3).對于步驟2中O′B′上任意一點P′在魚眼全向圓形圖像半徑OB上的對應點可由標準魚眼變換等距公式得到：

dis(O′P′)=c arctan(dis(OP)c)]]>

其中c為成像平面到光心的距離；

4).遍歷所選O′B′上每一個像素點，重復步驟3，直至得到完整的矩形全景圖像上的一列；

5).根據拍攝圖像的結構動態確定變換在全向圓形圖像半徑的長度，可由最長長度R到最短長度短軸r之間變化，以去除由于鏡頭安裝產生的遮擋區域；

6).遍歷全向圓形圖像上每一條半徑，重復步驟2-5，直至生成一幅完整的矩形全景圖像。