[發明專利]基于球面模型的全景視頻拼接方法

有效

• 申請號: 201811268474.9
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109272445B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 魏大洲;王經典;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T3/40;G06T7/80
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發明公開了一種基于球面模型的全景視頻拼接方法，包括以下步驟：一：獲取攝像機的內部參數和外部參數的標定；二：把6個攝像機在一個球面范圍內拍攝到的原始平面圖像進行去除波紋，獲取平面去波圖像；三：將位置臨近的兩張平面去波圖像分別進行特征點提取之后，將提取的特征點按照特征距離最近規則進行匹配和配對；四：將平面去波圖像投影成相應的球面圖像，在球面坐標系上，根據配對結果將球面圖像進行拼接得到初步球面全景圖；五：對初步球面全景圖中的重疊區域進行融合，使拼接后的圖像在視覺上能夠保持一致，得到最終的球面全景圖。本發明所生成球面虛擬空間全景圖像,具有不受上下觀察范圍限制等優點,從而克服了柱面虛擬空間的不足。

技術領域

本發明涉及圖像拼接技術領域。

背景技術

高分辨率的全景圖像生成技術一直是計算機視覺、計算機圖形學、遙感圖像、遠程監控和虛擬現實等領域的研究熱點。人們在日常生活中，通過普通數碼相機獲取圖像時，如果目標場景過于龐大，如大型建筑物、遠處連綿不絕的山峰、巨型湖泊等，那么為了將整個場景囊括在一幅圖像中，攝影師只能通過調整焦距犧牲分辨率來達到要求。此外，在航空航天、礦產探測等特殊領域，由于拍攝條件和拍攝距離的限制，即使采用專業的設備也很難將一些超大規模的場景和目標用一張圖片囊括。圖像拼接技術解決了成像設備的分辨率與成像場景的規模大小之間的互斥問題。不僅與人們日常生活娛樂和工作息息相關，而且在科學研究和實際生產建設中有著廣泛的應用

全景圖像拼接近些年來受到國內外大量學者的關注，全景圖像拼接涉及到的關鍵技術也得到迅速的發展，其主要過程包含幾何配準和光學配準兩個部分。幾何配準主要是依據計算機幾何學原理，通過匹配的待拼接圖像之間的關系計算出反映圖像之間坐標變換關系的單應矩陣，通過單應矩陣將兩幅圖像變換到同一坐標系上，完成圖像幾何上的配準。幾何配準的主要流程包括：選取圖像幾何變換模型、求解變換模型參數、插值變換到同一坐標系。光學配準(圖像融合)則主要是處理拼接結果圖像重疊區域的像素點灰度值，消除拼接痕跡和圖像亮度上的差異。

發明內容

全景圖像拼接技術由于涉及到多路視頻圖像的處理和矯正，實現實時拼接需要的運算量非常大，對于一般的嵌入式系統難以達到實時處理效果，本發明提出了一種基于球面模型的全景視頻拼接方法，以解決現有技術的不足。

本發明的發明目的通過以下技術方案實現：

一種基于球面模型的全景視頻拼接方法，包括以下步驟：

步驟一：獲取攝像機的內部參數和外部參數的標定；

步驟二：把6個攝像機在一個球面范圍內拍攝到的原始平面圖像進行去除波紋，獲取平面去波圖像；

步驟三：將位置臨近的兩張平面去波圖像分別進行特征點提取之后，將提取的特征點按照特征距離最近規則進行匹配和配對；

步驟四：將平面去波圖像投影成相應的球面圖像，在球面坐標系上，根據配對結果將球面圖像進行拼接得到初步球面全景圖；

步驟五：對初步球面全景圖中的重疊區域進行融合，使拼接后的圖像在視覺上能夠保持一致，得到最終的球面全景圖。

優選地，步驟一通過在多視點圖像間建立特征點匹配關系，從而獲取攝像機的內部參數和外部參數的標定，并同時獲取特征點的空間位置。

優選地，步驟二利用逐行掃描方式獲取原始平面圖像的奇場和偶場，通過對奇場和偶場取差值去除波紋現象。

優選地，步驟五對初步球面全景圖中的重疊區域的像素灰度值先進行加權計算，再疊加像素灰度值來計算像素灰度平均值，從而得出重疊區域的像素灰度值，完成融合。

附圖說明

圖1是基于球面模型的全景圖像拼接方法的流程圖示意圖。

圖2是球面圖像拼接示意圖。

圖3是平面去波圖像轉換球面圖像示意圖。