专利名称：一种基于径向特征的鱼眼图像展开方法
技术领域：
:本发明涉及图像处理和全向视觉领域，特指一种基于径向特征的鱼眼图像展开方法。
背景技术：
:全景图像/视频凭借360度全方位视角、能覆盖大范围场景的优势，在全景视频监控、机器人视觉导航、虚拟实景空间构建等领域得到了越来越广泛的研究和应用。鱼眼全向成像是全景图像获取的重要途径。但由于鱼眼摄像头的特殊设计，焦距越短，视角越大；视角越大，因光学原理产生的变形也就越强烈，鱼眼镜头所拍摄的图像除了画面中心的景物保持不变，其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化，这样鱼眼摄像机获得的全方位图像存在严重的扭曲现象。要有效的利用图像信息进行导航跟踪，需恢复还原图像。传统方法上，将圆形全向图展开为矩形全景图的基本思想是:根据全向图和矩形全景图之间的投影变换关系，将展开后的矩形全景图中每一像素点正向投影到原始的全向图中，获取全向图中相应点采样的颜色值，再将该颜色值赋回给矩形全景图中相应的像素点，直至生成一幅完整的矩形全景图像。目前，鱼眼图像畸变校正的方法有很多，其中基于球面模型和基于柱面模型的鱼眼镜头矫正方法最为常见。依据该模型，人们提出各种图像展开校正模型，例如文献《基于柱面模型的鱼眼影像校正方法的研究》(2008年10月28日《计算机应用》杂志上公开)中描述的方法即为其中的一个典型方法，该文的作者为周辉、罗飞、李慧娟、冯炳枢，其核心内容是从鱼眼镜头球面成像模型出发，完成从像平面到物球面的坐标变换，用等弧长映射方法将球面的影像投影到柱面上。然而在实际应用中，由于镜头的安装误差以及畸变，基于球面模型和基于柱面模型的鱼眼镜头矫正方法，虽然整体视角较广，中心位置处的畸变校正效果比较好，但但是对接近边缘区域的像素校正后弯曲现象严重，对于一些全景图像摄取应用，例如全景会议记录仪等装置，往往难以达到满意的视觉效果，同时由于其变换的复杂性，在校正图像生成速度方面仍有所欠缺，难以满足实时处理要求
发明内容
:本发明要解决的技术问题在于:针对将鱼眼全向图像展开为柱面全景图像这个特定问题，为了消除全向成像装置的镜头的安装误差以及畸变对全向图展开过程中的不利影响，以及基于球面模型和基于柱面模型的鱼眼镜头矫正方法边缘处变形较大且变换处理复杂的问题，提出一种基于径向特征的全向鱼眼图像展开方法，通过精确计算圆形全向图像的径向畸变，忽略切向畸变的方式对图像上的任一像素做单向变换，得到一幅合适人眼浏览习惯的矩形二维全景图像。本发明提出的方法具有算法简单，视觉效果好，可以去除原始图像中不规则等优点，在控制图像变形的同时保证了可用信息最大利用。为解决上述 技术问题，本发明采取的技术方案是:一种基于径向特征的全向鱼眼图像展开方法，其特征是包括如下步骤:
I).根据拍摄鱼眼全向图像的结构确定变换图像的长轴R和短轴r ;2).将展开后的矩形全景图像上的任意一列O' B'与鱼眼全向圆形图像上的一条半径OB相对应；3).对于步骤2中(V Bi上任意一点K在鱼眼全向圆形图像半径OB上的对应点可由标准鱼眼变换等距公式得到:
权利要求
1.一种基于径向特征的鱼眼图像展开方法，其特征是，包括如下步骤: 1).根据拍摄鱼眼全向图像的结构确定变换图像的长轴R和短轴r； 2).将展开后的矩形全景图像上的任意一列O'B'与鱼眼全向圆形图像上的一条半径OB相对应； 3).对于步骤2中(VBi上任意一点K在鱼眼全向圆形图像半径OB上的对应点可由标准鱼眼变换等距公式得到:
2.根据权利要求1所述基于径向特征的鱼眼图像展开方法，其步骤I)中的鱼眼全向图像不限定为标准圆形形状，可以为椭圆或者是不规则形状，通过选择合适的长轴R和短轴r可以消除以去除由于镜头安装产生的遮挡区域。
3.根据权利要求1所述基于径向特征的鱼眼图像展开方法，其特征是，所述步骤2)中将展开后的矩形全景图像上的任意一列O' B'与鱼眼全向圆形图像上的一条半径OB相对应，仅考虑了鱼眼镜头的径向畸变而忽略其切向畸变，实际应用中可以达到较好的视觉效果，克服了一般柱面、球面展开算法边缘处形变较大的缺点。
4.根据权利要求1所述基于径向特征的鱼眼图像展开方法，其特征是，所述步骤3)中全景空间任一点鱼眼成像到全向图中的正向投影公式和全向图中任一点逆向投影到全景图像的坐标映射关系均是根据鱼眼成像全向成像系统的面型参数和结构尺寸，通过光学成像几何分析推导得到的。
全文摘要
本发明公开了一种基于径向特征的鱼眼图像展开方法。本方法仅考虑全向鱼眼图像的径向畸变而不考虑其切向畸变，首先根据拍摄图像的结构确定变换图像的长轴R和短轴r；然后将展开后的矩形全景图像上的任意一列与鱼眼全向图像上的一条半径相对应，并利用鱼眼变换公式矫正径向方向上的畸变；最后输出一幅合适人眼浏览习惯的矩形二维全景图像。本发明所述方法避免了原始全向图边缘畸变较大的问题，消除了图像中的径向畸变，提高了全景展开图的图像质量和视觉效果，在控制图像变形的同时保证了可用信息最大利用率。
文档编号G06T3/00GK103247020SQ20121002375
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者詹万政 申请人:苏州科泽数字技术有限公司