[發明專利]一種在全景圖中提取直線的方法

有效

• 申請號: 201310751202.5
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103729850B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 李姝潔
• 申請（專利權）人: 楚天科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明主要涉及到圖像處理技術領域，特指一種在全景圖中提取直線的方法。

背景技術

一般來說，直線投影在全景圖中會產生畸變現象。通常的直線提取算法，如霍夫變換（Hough?transform）只適用于普通的平面圖像，無法識別出全景圖中發生畸變的直線。而一些基于霍夫變換的直線提取算法（Hough?transform-based?methods）只能從水平或垂直方向提取全景圖中的直線，除此以外，此類算法還存在不能確定直線端點、會檢測出虛假直線等缺陷。

直線是圖像中的重要特征，也是機場、街道、建筑物等許多與生產生活相關的重要場景的組成部分。全景圖中的直線提取方法可廣泛用于場景的可視化和三維建模，如大范圍街景圖、故宮全景圖等，通過該技術，可以對場景進行三維重構，恢復圖像中的重要信息，為生產生活或科學研究提供寶貴資料。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、易實現、精確度高、可靠性好的在全景圖中提取直線的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種在全景圖中提取直線的方法，其步驟為：

（1）、計算原始輸入圖像的梯度圖像；

（2）、計算原始輸入圖像的邊緣圖像；

（3）、識別出直線目標；結合二維坐標、球面坐標、笛卡爾坐標的轉換公式，并利用邊緣像素的特征，采用有效的邊緣提取算法群集所有能構成直線的邊緣像素，從而識別出直線目標。

作為本發明的進一步改進：在步驟（1）中，利用Sobel算子獲得原始輸入圖像的梯度圖像；所述Sobel算子包含兩組3*3的矩陣G_x和G_y，將這兩個算子分別在橫向x方向和縱向y方向與原始輸入圖像進行卷積運算，即可獲得x方向與y方向的亮度差分近似值。

作為本發明的進一步改進：在步驟（2）中，采用canny邊緣提取算法計算原始輸入圖像的二值邊緣圖像。

作為本發明的進一步改進：所述步驟（3）的詳細步驟為：

（3.1）、直線邊緣像素的確定；首先確定直線邊緣的起始像素：當某像素的幅值大于某給定的全局閾值τ，且該像素在邊緣圖像上的值為1，則選定此像素為起始像素；確定直線的第二個像素：在確認了起始像素的位置之后，在以起始像素為中心的3乘3的像素矩陣中尋找第二個像素點，鄰域中具有最大幅值的像素點為目標像素；用同樣的方式，以此類推，尋找接下來的所有可能的直線邊緣像素點；

（3.2）坐標的變換：對于步驟（3.1）中找到的所有可能的直線邊緣像素點，進行坐標的變換；假設有一個單位球面恰好能被原始輸入圖像完全覆蓋，則對于在上一步中找到的每一個可能的像素點P進行二維平面坐標(u,v)與球面坐標的坐標變換，公式如下：

其中，w、h分別表示原始輸入圖像寬和高，ρ表示單位球的球心(origin)到點P的歐幾里得距離(Euclidean?distance)記為1.0，θ是從球心到點P的連線與正z-軸的夾角，是從球心到點P的連線在xy-平面的投影線與正z-軸的夾角；

（3.3）平面擬合：

運用笛卡爾坐標和標準的平面方程進行計算，設像素點的笛卡爾坐標為(x,y,z)，球面坐標與笛卡爾坐標之間的轉換公式如下：

標準平面方程為：

Ax+By+Cz+D=0

其中，D=0，將x,y,z代入平面方程中，通過求解線性方程組，解出系數A，B和C；

（3.4）確定直線的終點像素：計算像素點到所擬合平面的距離，當求出的距離大于某給定的距離閾值d′，則說明直線終止；設某像素點坐標為(x_i,y_i,z_i)到平面的距離d的計算公式如下：