[發明專利]一種基于GPU的魚眼校正方法

在審

• 申請號: 201710731255.9
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107527327A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 唐自興;李智;孟濤;楊亮亮;江發欽;宋慶豐;李志洋;申雷;鄒小蓉
• 申請（專利權）人: 珠海安聯銳視科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于GPU的魚眼校正方法，包括：魚眼模型的建立、魚眼校正算法的獲取、圖像獲取、UI控制、魚眼校正范圍的確定以及虛擬PTZ等過程，本發明以GPU作為硬件支持，基于opengl以及D3D庫開發，對魚眼圖像作為紋理加載到GPU中，建立魚眼的立體模型，并分別對不同的校正模式推導相對應的校正公式，將校正公式在GPU的著色器中實現，運用GPU的著色器來進行校正運算得到校正后結果，與傳統的CPU計算相比，本發明在加載魚眼圖像數據到GPU作為紋理的過程中，采用共享內存方法，可以大大的提高魚眼圖像從CPU到GPU的傳輸效率，通過在GPU的著色器中進行魚眼校正，對于魚眼校正能夠達到實時處理的效果。

技術領域

本發明涉及視頻監控技術領域，具體涉及一種基于GPU的魚眼校正方法。

背景技術

魚眼鏡頭是模擬水下魚類仰視水面效果的一種超廣角鏡頭，其典型視場角為180°，還有的超過180°、大于220°，甚至達到270°。魚眼鏡頭的好處很多：視角大，可容納場景多，且可以適應狹小空間拍攝，因此在虛實景技術、機器人導航、視覺監控等許多計算機視覺領域中被廣泛應用。從結構上來說，魚眼鏡頭確實也是類似于魚眼的結構，并且魚眼鏡頭派生出兩種類型，一種稱為為Circular Image Fisheye(圓形魚眼)，另外一種稱為FullFrame Fisheye(全幅魚眼)，其設計的視角基本是180°。采用魚眼鏡頭拍攝的圖像由于視角超廣，因此其桶形彎曲畸變非常大，畫面周邊的成像呈現嚴重變形，直線彎曲，只有鏡頭中心部分的內容可以保持原來的狀態。

在安防監控領域，家庭、公共場所、交通樞鈕、商場與娛樂等場合需要使用全景魚眼攝像機來實現360°×180°的大范圍高質量無死角的全景實時監控，通常使用單個魚眼攝像機可以代替多個安裝角度不同的普通攝像頭，魚眼攝像機的優勢在于視場角很大但是由于其視場角大會導致嚴重的畸變，不符合人眼的觀察習慣，所以魚眼較正技術變得尤為重要，傳統的魚眼校正技術多采用CPU進行校正，但是采用CPU進行校正存在很多缺陷：一方面是局限CPU的內存計算法要求，不能對較大圖像如4k圖像進行校正，另一方面不能保證圖像校正的實時性，而且在校正的過正中存在對CPU性能消耗大、校正模式單一、不容易對各個局部進行觀測等問題。

公開號為CN103996172A的中國專利申請公開了“一種基于多步校正的魚眼圖像校正方法”，該方法使用校正模型計算出的結果使用表格記錄圖像像素的位置變動情況，將延拓模型復雜的校正過程同工程實際應用隔離開，最大程度地提高了魚眼圖像校正的實時性，保證了嵌入式設備對實時性的要求，但是該方法的校正的過程中依舊存在對CPU性能消耗大、校正模式單一、不容易對各個局部進行觀測等問題。

公開號為CN101783011A的中國專利申請公開了“一種魚眼鏡頭的畸變校正方法”，該方法采用修正的球面校正模型，針對不同的魚眼鏡頭設置不同的參數值并產生不同的坐標映射表，以此提高魚眼校正的準確性，將映射表放入存儲器內之后，對于該魚眼鏡頭獲取的所有魚眼圖像，均可采用查表的方式進行目標圖恢復，采用這種方法后，圖像處理時間將不再受算法的復雜度限制，而主要由存儲器的存取時間來決定，大大提升了魚眼圖像畸變校正的速度與效率，具備工業應用中的實時性要求。但是該方法校正模式單一、不能夠對各個局部進行觀測。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于GPU的魚眼校正方法，本技術采用GPU(圖形圖像處理器)對魚眼圖像進行校正，豐富了魚眼圖像的校正模式，可以對各個局部進行觀測，并且保證魚眼校正能夠達到實時處理的效果。

為實現上述技術方案，本發明提供了一種基于GPU的魚眼校正方法，具體包括如下步驟，