[發明專利]基于柱面的多平面二次投影消除全景攝像機圖像畸變的方法

有效

• 申請號: 201310016791.2
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103945103B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張建偉;吳文評
• 申請（專利權）人: 成都國翼電子技術有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/265
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及一種基于柱面的多平面二次投影消除全景攝像機圖像畸變的方法。

背景技術

攝像機是監控系統的一個重要部件，由于鏡頭拍攝角度的限制，目前市面上常見的單攝像頭攝像機都只能拍攝有限角度內的場景，我們只能按照該攝像頭的拍攝角度采集有限角度范圍內的圖像，視場角小、盲區多，無法滿足道路、橋梁、廣場、樓頂等室外監控的需求。

基于多攝像頭的全景攝像機可避免單個攝像機監控的不足，通常在同一攝像機上安裝多個攝像頭，可實現較大角度范圍內的拼接成像，從而達到全景監控的目的。

然而，在多攝像頭全景攝像機的成像過程中，全景圖像通常會存在一定的水平直線彎曲畸變。目前，在全景圖像中產生畸變的情況主要有兩種：（1）基于魚眼透鏡的全景圖像產生的畸變；（2）基于柱面的全景圖像產生的畸變。其中，第一種魚眼透鏡全景圖像所產生的畸變的校正算法十分復雜，且實時性差，矯正系統設計與實現的成本相對較高；第二種情況在實際應用中涉及較為廣泛。

水平直線彎曲的畸變會直接影響基于柱面的全景圖像的成像效果和可視性，為了改善全景攝像機的成像效果，如何尋求一種高效、矯正效果好的畸變消除方法是當前全景攝像機領域研究的重要課題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型的基于柱面的多平面二次投影消除全景攝像機圖像畸變的方法，利用基于柱面的多平面二次投影方法消除全景圖像的畸變，有效減少全景圖像的畸變，特別是消除水平直線完全的畸變，使得全景攝像機所采集到的全景圖像效果更好、可視性更高。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：基于柱面的多平面二次投影消除全景攝像機圖像畸變的方法，它包括以下步驟：

S1：將全景攝像機的各攝像頭光軸按照相同圓心、相同夾角排列；

S2：分別讀出各攝像頭在同一時刻的一幀圖像；

S3：對每一幅圖像進行柱面投影；

S4：將各柱面投影圖像融合成一個柱面全景圖像；

S5：根據視場內容對柱面全景圖像進行X方向劃分；

S6：重新按照劃分區域對圖像進行多平面反柱面投影。

進一步地，攝像頭的數量為三個。

進一步地，步驟S1所述的夾角的角度為3θ/4～5θ/6，其中，θ為鏡頭的水平視場角。

進一步地，步驟S5所述的X方向劃分的步驟包括以下子步驟：

S501：在柱面全景圖像上找到與攝像頭成像平面平行的主要平面；

S502：在圖像中找到平面之間的垂線；

S503：各垂線的橫坐標值即為X方向的劃分坐標。

進一步地，步驟S6所述的多平面反柱面投影的步驟包括以下子步驟：

S601：按照X方向的劃分坐標將融合好的全景圖像重新分割為若干圖像；

S602：對每個圖像進行柱面到平面的反柱面投影；

S603：對圖像進行裁剪形成最終的矩形全景圖像。

本發明的有益效果是：利用基于柱面的多平面二次投影方法消除全景圖像的畸變，可有效減少全景圖像的畸變，特別是消除水平直線完全的畸變，可使全景攝像機所采集到的全景圖像效果更好，提高全景圖像的可視性。

附圖說明

圖1為本發明圖像處理方法流程圖；

圖2為全景圖像X方向劃分的結構示意圖；

圖3為弧面AB投影到平面AB的示意圖；

圖4為畸變矯正前的全景圖像；

圖5為畸變矯正后的全景圖像。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，基于柱面的多平面二次投影消除全景攝像機圖像畸變的方法，它包括以下步驟：

S1：將全景攝像機的三個攝像頭光軸按照相同圓心、相同夾角排列，夾角的角度為3θ/4～5θ/6，其中，θ為鏡頭的水平視場角；

S2：分別讀出各攝像頭在同一時刻的一幀圖像；

S3：對每一幅圖像進行柱面投影；

S4：將各柱面投影圖像融合成一個柱面全景圖像；

S5：根據視場內容對柱面全景圖像進行X方向劃分；

S6：重新按照劃分區域對圖像進行多平面反柱面投影。

步驟S5所述的X方向劃分的步驟包括以下子步驟：

S501：在柱面全景圖像上找到與攝像頭成像平面平行的主要平面，如圖2中所示的平面A、B、C；

S502：在圖像中找到平面之間的垂線，如圖2中所示的X1、X2；