一种多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的 方法。
【背景技术】
[0002] 长期以来，全景鱼眼影片的拍摄都是利用摄影机机配合鱼眼镜头进行的。这种方 式机器价格昂贵，例如一台现阶段最高端的SONY f65 8K摄像机，其CMOS的比例为1:4。 在利用鱼眼镜头时，也只能够拍摄2K*2K的鱼眼影片。而无法达到现阶段数字球幕影院的 4Κ*4Κ的放映标准。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法，从而解决 现有技术中存在的前述问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明所述多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法，该方 法包括：
[0005] Sl，球面第一步映射
[0006] 选取位于0点的摄像机拍摄的全景影像中的任意一点a，设0点的 坐标为（〇, 〇, 〇)，a点坐标（XI，Yl，Zl)，获取a点映射到球面上的A点的坐标
;其中，R表示球体的半径；
[0007] S2,对所有摄像机拍摄的全景影像进行步骤Sl中所述球面第一步映射，得到全景 影像映射到三维球幕的球幕影像；
[0008] S3,对三维球幕的球幕影像进行等距投影变换以得到球幕鱼眼影片；
[0009] S31，设球幕上投射点T点的直角坐标为T (X，y，z)，且，T点用三个有次序的数（r， Θ，嘮）确定，其中，r表示0点与T点间的距离；Θ为有向线段OT与z轴正向的夹角；f为 从正ζ轴来看自X轴按逆时针方向转到OM所转过的角，这里M为T点在指教坐标系中xOy 面上的投影；所述球幕上投射点T点即步骤SI中所述A点；
[0010] S32,设P点为T点在纹理画面所在的纹理坐标系中对应的点，P点的纹理位置坐 标（ Xl，yi)，则P点的极坐标用两个有次序的数（A，物）确定，根据等距投影的原理Γι，如 与r，θ，φ具有公式⑵和公式⑶所述关系：
[0011] Γ!= k Θ (2)；
[0012] (3);
[0013] 其中，巧为0点与P点间的距离；ψ?为有向线段OP与X轴正向的夹角；
[0014] 通过公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一个投射点在纹理画面上的纹理 位置坐标，即为所求鱼眼影片各像素的纹理位置坐标。
[0015] 优选地，在步骤Sl中，按照下述方法获取A点的坐标：
[0016] S11，依据光线的直线传播原理，a点在直线传播下，映射到球面上为A点，A点为 Oa连线与球面的交点；A点为球空间内一点；
[0017] S12,已知0点坐标（0,0,0)，a点坐标（XI，Y1，Zl)，故存在公式（1):
[0018]
[0019] 由公式（1)，得出A点坐标为
[0020] 优选地，在步骤Sl之前，还包括以下步骤：
[0021] 利用至少5个摄像机，获取视野范围的所有全景影像，所述全景影像通过五个方 向获取，所述五个方向包括所处位置的前、后、左、右和上；
[0022] 上述每个方向拍摄的照片与1个或多个其他方向拍摄的照片有重叠。
[0023] 更优选地，所述重叠包括：
[0024] 前、后、左、右中的任意一个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片存在两部分重 合；
[0025] 前、后、左、右中的相邻两个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片存在三部分重 合。
[0026] 更优选地，所述摄像机为4K运动摄像机。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] 本发明利用多台小型4K运动摄像机拍摄不同角度的动态画面，最后利用本发明 中提到的算法，将其融合拼接成一幅完整的4K*4K的鱼眼动态画面。从而实现真正意义上 的4Κ鱼眼影片拍摄工作。
【附图说明】
[0029] 图1是球面第一步映射示意图；
[0030] 图2是球面（鱼眼）等距映射转换示意图；
[0031] 图3是为球幕点投射点所在坐标系的示意图；
[0032] 图4是为纹理画面中的点所在的纹理坐标系示意图；
[0033] 图5是多通道相机拍摄范围包括前、左方向的第一示意图；
[0034] 图6是多通道相机拍摄范围包括后、右方向的第二示意图。
[0035] 其中，1、2、3、4分别代表前、左、后、右4个方向的拍摄方向，5代表上方向的拍摄方 向；I、II、III、IV代表1、2、3、4中任意一个拍摄方向与5拍摄方向的重合区域。a、b、c、d 代表1、2、3、4中相邻两个拍摄方向与5拍摄方向的三部分重合的区域。
【具体实施方式】
[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0037] 实施例
[0038] 多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法，该方法具体包括：
[0039] Sl，球面第一步映射（参照图1)
[0040] 选取位于0点的摄像机拍摄的全景影像中的任意一点a，设0点的坐标为 (0, 0, 0)，a点坐标（XI，Yl，Zl)，获取a点映射到球面上的A点的坐标
I;其中，R表示球体的半径；
[0041] S2,对所有摄像机拍摄的全景影像进行步骤Sl中所述球面第一步映射，得到全景 影像映射到三维球幕的球幕影像；
[0042] S3,对垂直投影的球幕影像进行等距映射转换（参照图2)
[0043] S31，设球幕上投射点T点的直角坐标为T (X，y，z)，且，T点用三个有次序的数（r， Θ，淨,）确定（参照图3)，其中，r表示0点与T点间的距离；Θ为有向线段OT与z轴正向 的夹角；Φ为从正z轴来看自X轴按逆时针方向转到OM所转过的角，这里M为T点在指教 坐标系中x〇y面上的投影；所述球幕上投射点T点即步骤Sl中所述A点；
[0044] S32,设P点为T点在纹理画面所在的纹理坐标系中对应的点，P点的纹理位置坐 标（ Xl，yi)(参照图4)，则P点的极坐标用两个有次序的数（Γι，中〇确定，根据等距投影的 原理 Γι，与r，θ，φ具有公式（2)和公式（3)所述关系：
[0045] !T1= k Θ (2)；
[0046] (3 )；
[0047] 其中，^为0点与P点间的距离；Φι为有向线段OP与X轴正向的夹角；
[0048] 通过公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一个投射点在纹理画面上的纹理 位置坐标，即为所求鱼眼影片各像素的纹理位置坐标。
[0049] 在本实施例中，在步骤Sl中，按照下述方法获取A点的坐标：
[0050] S11，依据光线的直线传播原理，a点在直线传播下，映射到球面上为A点，A点为 Oa连线与球面的交点；A点为球空间内一点；
[0051] S12,已知0点坐标（0,0,0)，a点坐标（XI，Y1，Zl)，故存在公式（1):
[0052]
[0053] 由公式（1)，得出A点坐标为
[0054] 在本实施例中，在步骤Sl之前，还包括以下步骤：
[0055] 利用至少5个4K运动摄像机。，获取视野范围的所有全景影像，所述全景影像通过 五个方向获取，所述五个方向包括所处位置的前、后、左、右和上参照图5和图6 ;每个方向 拍摄的照片与1个或多个其他方向拍摄的照片有重叠。
[0056] 所述重叠包括：前、后、左、右中的任意一个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片 存在两部分重合；前、后、左、右中的相邻两个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片存在三 部分重合。
[0057] 本实施例中，球幕（鱼眼）的画面是一副等距映射影像，第一步转换过程中完成的 是一个拍摄画面到三维球幕影像的映射过程，为了满足鱼眼影像的变形要求，这一步即对 所得到的三维球幕的影像进行等距投影变换，得到变形符合鱼眼拍摄的二维鱼眼影像。
[0058] 通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明利用多台 小型4K运动摄像机拍摄不同角度的动态画面，最后利用该软件中提到的算法，将其融合拼 接成一幅完整的4K*4K的鱼眼动态画面。从而实现真正意义上的4K鱼眼影片拍摄工作。
[0059] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法，其特征在于，该方法包括： Sl，球面第一步映射选取位于O点的摄像机拍摄的全景影像中的任意一点a，设O点的坐标为 (0,0,0)，a点坐标（XI，Yl，Zl)，获取a点映射到球面上的A点的坐标（;其中，R表示球体的半径； 52, 对所有摄像机拍摄的全景影像进行步骤Sl中所述球面第一步映射，得到全景影像 映射到三维球幕的球幕影像； 53, 对三维球幕的球幕影像进行等距投影变换以得到球幕鱼眼影片； S31，设球幕上投射点T点的直角坐标为T(x，y，z)，且，T点用三个有次序的数 泛，仏确定，其中，r表示O点与T点间的距离；0为有向线段OT与z轴正向的夹角； 箏为从正z轴来看自X轴按逆时针方向转到OM所转过的角，M为T点在指教坐标系中xOy 面上的投影；所述球幕上投射点T点即步骤SI中所述A点； S32,设P点为T点在纹理画面所在的纹理坐标系中对应的点，P点的纹理位置坐标（Xl， yi)，则P点的极坐标用两个有次序的数(IV欺t>确定，根据等距投影的原理 ri，爭A r， 0，巾具有公式（2)和公式（3)所述关系： T1= k 9 (2)；其中，！^为0点与P点间的距离；为有向线段OP与X轴正向的夹角； 通过公式（2)和公式（3)，求出球幕影像的任意一个投射点在纹理画面上的纹理位置 坐标，即为所求鱼眼影片各像素的纹理位置坐标。2. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤Sl中，按照下述方法获取A点的坐 标： S11，依据光线的直线传播原理，a点在直线传播下，映射到球面上为A点，A点为Oa连 线与球面的交点；A点为球空间内一点； S12,已知0点坐标（0,0,0)，a点坐标（XI，Yl，Zl)，故存在公式（1):3. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤Sl之前，还包括以下步骤： 利用至少5个摄像机，获取视野范围的所有全景影像，所述全景影像通过五个方向获 取，所述五个方向包括所处位置的前、后、左、右和上； 上述每个方向拍摄的照片与1个或多个其他方向拍摄的照片有重叠。4. 根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述重叠包括： 前、后、左、右中的任意一个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片存在两部分重合； 前、后、左、右中的相邻两个方向拍摄的照片与上方向拍摄的照片存在三部分重合。5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述摄像机为4K运动摄像机。
【专利摘要】本发明公开了一种多通道全景影像转换球幕鱼眼影片的方法，涉及电通信技术领域。该方法包括：S1，球面第一步映射：选取位于O点的摄像机拍摄的全景影像中的任意一点a，获取a点映射到球面上的A点的坐标；S2，对所有摄像机拍摄的全景影像进行步骤S1中所述球面第一步映射，得到全景影像映射到三维球幕的球幕影像；S3，对三维球幕的球幕影像进行等距投影变换以得到球幕鱼眼影片。本发明将多台运动摄像机拍摄的不同角度的动态画面，融合拼接成一幅完整的4K*4K的鱼眼动态画面，实现真正意义上的4K鱼眼影片拍摄工作。
【IPC分类】G06T3/00, G03B37/04
【公开号】CN105139336
【申请号】CN201510512958
【发明人】孙德志
【申请人】北京莫高丝路文化发展有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月19日