[發明專利]一種用編碼孔徑相機獲取全景圖方法

有效

• 申請號: 201310104917.1
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103177432B
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 張鈺鵬;翁冬冬;王涌天;劉越;胡翔
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

技術領域

本發明涉及全景圖拼接方法，具體涉及一種用編碼孔徑相機獲取全景圖方法。

背景技術

全景圖能夠極大地擴展相機的拍攝范圍，給人帶來視覺的震撼以及身臨其境的感覺，是 提高人在虛擬環境中沉浸感的一種重要手段。經典的全景圖拼接討論了拼接過程中圖像關鍵 點的選擇、圖像的注冊、校準與相互融合等問題，主要的工作是將所獲得的照片直接拼接融 合在一起，呈現拍攝時獲取的原始場景圖像，而并未對拼接中全景圖存在近景物體時的拼接 以及非對焦區域的離焦模糊等問題進行處理。

當前景物體存在于一個完美的場景里時，它會擋住場景的一部分，甚至導致拼接出現問 題，令原本完美的場景變得不完美。例如，在高處拍全景圖時，周圍距離特別近的欄桿可能 會出現在鏡頭中；拍攝的巨幅壁畫前，有一些其他景物（如樹木、電線桿或者行人）遮住了 壁畫的一部分；或者所關心的大樓前有運動的物體（如往來飛馳的汽車等），而無法通過拍照 獲得完全純凈的大樓的全景照片。在這樣的場景下拍攝的圖片用于全景圖拼接時，可能會給 拼接帶來不好的影響，全景圖中多出了若干不希望看到的近景物體，會影響整個全景圖的美 觀；再者由于一些運動前景物體位置的變化，可能會使全景圖中出現兩個或者更多該物體， 影響視覺效果；最后圖片中出現的近景物體會影響圖片匹配時SIFT關鍵點的匹配導致全景圖 出現錯誤，產生所謂的“鬼影”。

同時，目前的大范圍全景圖拼接大多沒有考慮場景中含有近景物體的問題，傳統的中心 柱狀或球狀全景圖在拍攝時通常將焦距固定在某一距離，由于對象場景通常較遠，場景遠近 物體的離焦量等一些相對變化量很小，此時近景物體在遠景物體中的影響可以忽略，而在拍 攝距離范圍較近場合下，離焦場景圖像的模糊問題就會凸顯出來。

全景圖中一類——多視點全景圖經常被用來獲取街區等長距離范圍的建筑景物等，難免 會在拍攝的過程遇到汽車、行人等非關心景物，現有的方法不僅沒有對其進行去除，反而將 這些前景物體拼接在全景圖中。如果需要連續視頻圖像序列作為輸入，來建立遠景全景圖或 對圖像進行清晰化處理，相比于用相機獲取照片源來說，在設備要求上比較高。即便生成了 含有深度信息的全景圖或對場景進行了重建，也未對圖片中前景對遠景的遮擋等問題進行處 理。

消去現實是一種能讓前景物體從現實中“消失”技術，但大多數的該類系統需要多臺攝 像機或者從一段有變化的視頻來獲取不同位置的信息。如果只用一臺攝像機視頻流的消去現 實系統，只能夠對于相對簡單的紋理獲得較好的效果，無法真正獲得前景物體后方的信息。

現今全景圖的拼接依然存在一些缺陷：

1.呈現拍攝時獲取的原始場景圖像時，并未對拼接中全景圖存在近景物體時的拼接以及 非對焦區域的離焦模糊等問題進行處理。

2.在拍全景圖時，周圍距離特別近的物體可能會出現在鏡頭中，再者背景前中距離的物 體也可能出現在鏡頭中，而且這些物體可能是靜止的也可能是運動的，從而無法通過拍照獲 得完全純凈的背景的全景照片。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用編碼孔徑相機獲取全景圖方法，能夠獲取純遠景以及各 處都清晰的全焦圖。

本發明的用編碼孔徑相機獲取全景圖方法，包括以下步驟：

步驟1，將編碼孔徑相機始終對于某一距離對焦，獲取目標場景圖片，并按照不同尺寸 點擴散函數所對應的深度將場景劃分為N個深度層，根據所需的深度，將圖像的對應區域選 出；若所需深度區域為對焦區域，則進行步驟3；若所需深度區域為未對焦區域，則進行步 驟2；

步驟2，若所需深度區域為未對焦區域，則根據計算深度層用k層所 對應的點擴散函數f_k對由于離焦產生模糊的圖像y進行反卷積，得到所需深度區域的清晰圖 像；其中，f_k為第k個深度層對應的點擴散函數，k=1,2,…,N；y為由于離焦 產生模糊的圖像，x_k為利用點擴散函數f_k對由于離焦產生模糊的圖像y進行反卷積的結果，λ_k為經驗參數；

步驟3，在不同的位置或者不同的角度對所需場景進行拍攝，獲得所需待拼接照片，重 復步驟1或重復步驟1、步驟2，將待拼接照片清晰化，并對所有圖片進行全景圖的拼接；