图像特征提取方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及图像处理技术，且更具体地，涉及一种图像特征提取方法和系统。
【背景技术】
[0002] 由全景相机拍摄的全景图像、例如Equirectangular图像通常是变形的，特别是 在靠近两极的位置，如图1所示的例子。图1示出了利用全景相机拍摄的全景图像的一个 例子，从图1中可以看出，全景图像中的目标是变形的，特别是在图像的顶部和底部，比如 图像底部的人脸就是变形的。在这样的变形的全景图像中进行特征提取和目标检测是一项 十分困难的工作，尤其是针对靠近两极的位置的变形的部分而言。
[0003] 现有的在全景图像中进行目标检测的方法可以分为两类。第一类方法是首先进行 投影变换来校正全景图像中的上述变形，然后在校正变形后的图像中进行特征提取和目标 检测。这类方法的问题是仍然不存在一种完美的既能保持形状又能保持直线的投影变换方 式。当然，还可以通过在不同的位置分别进行投影变换来纠正变形，但是这是十分低效的。 第二类方法是在不用的位置分别采集样本进行训练，例如在靠近两极的位置的变形的部分 单独采集样本进行特征提取的训练，从而在目标检测时能够依据这样单独训练的样本。但 是这类方法的问题是采集样本的过程十分麻烦且甚至是困难的，特别是对各种不同类型的 目标来说是一项十分巨大的工程。
[0004] 为了高效且直接地在全景图中进行特征提取和目标检测，需要一新的方法无需进 行投影变换或者采集各位置的样本。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一个方面，提供一种图像特征提取方法，包括如下步骤：定义在输入 的球面图像的至少两个方向上的至少两种立体角的组合；确定所述至少两种立体角的组合 的各个取值，以使得由所述至少两种立体角的组合的各个取值分割所述球面图像所得到的 每个球面小块的球冠的表面积相同；利用所述至少两种立体角的组合的各个取值作为输 入，建立图像特征的特征模板，以进行图像特征的提取。
[0006] 根据本发明的另一方面，提供一种图像特征提取系统，包括：定义装置，被配置为 定义在输入的球面图像的至少两个方向上的至少两种立体角的组合；确定装置，被配置为 确定所述至少两种立体角的组合的各个取值，以使得由所述至少两种立体角的组合的各个 取值分割所述球面图像所得到的每个球面小块的球冠的表面积相同；建立装置，被配置为 利用所述至少两种立体角的组合的各个取值作为输入，建立图像特征的特征模板，以进行 图像特征的提取。
[0007] 如此，引入立体角的概念来度量球面，且可以提出了球面积分图来进行特征的计 算和提取。这种方法更加有效率且更加接近真实球面情况，应该会得到更好的特征提取和 目标检测结果。
【附图说明】
[0008] 图1示出了利用全景相机拍摄的全景图像的一个例子。
[0009] 图2示出了应用根据本发明的各个实施例的硬件框架示例图。
[0010] 图3示出了根据本发明的一个实施例的图像特征提取方法的示例流程图。
[0011] 图4示出了根据本发明的另一个实施例的图像特征提取系统的示例方框图。
[0012] 图5示出了根据本发明的再一具体实施例的图像特征提取方法的示例流程图。
[0013] 图6A示出了图5所示的方法中的从全景图像转换到球面图像的过程的流程图。
[0014] 图6B示出了从全景图像转换到球面图像的过程的示意图。
[0015] 图7示出了图5所示的方法中的在球面图像中进行特征提取的过程的流程图。
[0016] 图8A示出了图7所示的过程中的定义立体角的过程的流程图。
[0017] 图8B示出了定义的两种立体角的过程的示意图。
[0018] 图8C和8D示出了定义的两种立体角的唯一性和单调性。
[0019] 图9A示出了图7所示的过程中的确定立体角的取值的过程的流程图。
[0020] 图9B-9C示出了确定立体角的取值的过程的示意图。
[0021] 图9D示出了从全景图像的经纬线网格图转换为基于立体角划分之后的网格的示 意图。
[0022] 图10A示出了图7所示的过程中的基于球面积分图进行特征提取的过程的流程 图。
[0023] 图10B-10E示出了基于球面积分图进行特征提取的过程的示意图。
[0024] 图11A示出了图5所示的方法中的目标检测的过程的流程图。
[0025] 图11B示出了级联分类器目标检测的一个示意例子。
【具体实施方式】
[0026] 现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结 合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆 盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这 里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被 实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
[0027] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和【具体实施方式】对本发 明作进一步详细说明。
[0028] 图2示出了应用根据本发明的各个实施例的硬件框架示例图。
[0029] 例如，可以使用具有电荷稱合器件（charge-coupleddevice,CCD)摄像头的全景 图像照相机来拍摄全景图像，然后经过解码器来输出拍摄的全景图像，将全景图像输入到 数字信号处理器中，从/向存储设备取出/存储所需的数据，并进行图像处理，从而得到例 如图像特征的特征模板、提取的特性特征、目标检测或目标识别等处理结果，将结果发送给 显示器以用于在显示器上显示，例如显示目标检测结果等，和/或发送给控制器，以便进一 步控制其他设备的操作，例如控制车辆的驾驶等。
[0030] 当然，也可以向数字信号处理器直接输入通过全景图像转换得到的、或通过特殊 拍摄得到的球面图像，而省略CCD摄像头。另外，本发明的各个实施例的方法和系统可以应 用于该数字信号处理器中。
[0031] 图3示出了根据本发明的一个实施例的图像特征提取方法的示例流程图。
[0032] 图3所示的方法300包括如下步骤：步骤S301，定义在输入的球面图像的至少两 个方向上的至少两种立体角的组合；步骤S302,确定所述至少两种立体角的组合的各个取 值，以使得由所述至少两种立体角的组合的各个取值分割所述球面图像所得到的每个球面 小块的球冠的表面积相同；步骤S303,利用所述至少两种立体角的组合的各个取值作为输 入，建立图像特征的特征模板，以进行图像特征的提取。
[0033] 如此，通过定义球面图像的立体角并确定其取值，能够对球面图像进行合理分割， 使得分割后的球面图像的失真（或变形）减少或甚至无失真，并利用这样取值的立体角作 为输入建立合适的图像特征模板来进行图像特征提取、甚至进一步的目标检测等功能。
[0034] 该方法300还可以包括如下步骤：从全景图像转换得到所述球面图像。也就是说， 直接输入的可以不是该球面图像，而是直接输入利用全景相机拍摄的全景图像，然后通过 图像处理来将从全景图像转换得到所述球面图像，进而在球面图像上进行后续处理。
[0035] 在一个实施例中，所述全景图像可以是Equirectangular图像，且可以通过如下 公式（1)来将所述全景图像转换为球面图像：
[0036]
[0037]
[0038] 其中，λ表示全景图像的经度，φ表示全景图像的纬度^表示全景图像到球面图 像的映射，R表示球面图像的半径。
[0039] 当然，以上公式仅是将Equirectangular全景图像转换为球面图像的一种方式， 而如果全景图像是其他类型的，则可以利用其他已知公式来进行向球面图像的转换，在此 不--详述。
[0040] "立体角"是本领域的公知概念，是指在一点所作的三个或三个以上不同平面的平 面角所围成的空间部分。
[0041] 在一个实施例中，该至少两种立体角的组合的至少两个方向包括所述球面图像的 X轴、Y轴和Z轴中的至少两个。X、Y、Z轴通常表示本领域技术公知的横轴、纵轴和坚轴。 例如，在一个例子中，可以定义两个立体角，X轴上的立体角和Z轴上的立体角。如此，从不 同方向上定义不同立体角，可以从两个方向上同时描述该球面图像，从而能够有助于基本 上唯一地利用至少两个立体角来表示球面图像，从而为之后的图像特征的特征模板的建立 和特征提取、甚至目标检测奠定基础。
[0042] 在一个实施例中，所述定义在输入的球面图像的至少两个方向上的至少两种立体 角的组合的步骤S301可以包括：利用如下公式（2)和（3)定义两种立体角：
[0043]