CN102903092A - 一种基于四点变换的图像自适应校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易于实现及移植，操作简单，使用方便，校正精度高的基于四点变换的图像自适应校正方法。本发明图像校正方法通过获取双视图像，以其中一幅图作为原图，在原图像上分别获取四点并提取一个原像点，四点连接形成任意四边形，通过映射关系，在另一幅图像上获得相应的四点、原像点及任意的四边形，通过双鼠标对应并遍历图像，从而实现对图像的校正；在进行任意四边形的构建过程中，采用外扩二次法或内缩二点法保证在任意四边形外的区域不会出现盲点或盲区，实现自适应校正，使得图像校正的高效、精确。本发明可应用于图像校正领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于四点变换的图像自适应校正方法。
背景技术
在现代工业迅猛发展的大背景下，电力、化工、冶金等许多行业正在使用着大量的各种摄像头，其中不乏红外及普通双视摄像。然而，由于两摄像头焦距不同、两镜头位置无法重叠，且无法保证轴平行及安装角度完全同步，其拍摄的红外图像及普通图像无法完全对应。两图的不同不便于依据红外图像找到温度超高的设备位置。
现有的图像校正技术（类似四点转正、同素变换等任意四边形的变形技术），几乎都用到了八阶矩阵，高斯消元等复杂算法，消耗的时间复杂度及空间复杂度很高，且使用多次除法，容易出现分母为零等意外情况。另外，很多类似的校正技术仅仅是将任意四边形与正规矩形相互对应，且完全忽略了四边形外部的邻近区域。但在现实中，图像在正规矩形内部的情况很少，使用范围太窄，用在现场实用中往往不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于实现及移植，操作简单，使用方便，校正精度高的基于四点变换的图像自适应校正方法。
本发明所采用的技术方案是：本发明是一种基于四点变换的图像自适应校正方法，该方法采用四点映射对双图像进行双鼠标对应定位计算并采用遍历图像方式进行校正，该方法包括以下步骤：
（1） 图像获取，利用双视摄像机对现场环境进行普通图像和红外图像获取，所述普通图像和所述红外图像由所述双视摄像机的两个镜头同时从相差不大的两个视角对同一现场进行拍摄获得；
（2） 提取映射点，以所述普通图像和所述红外图像的其中一幅图作为原图，另一幅图像作为映射图，在所述原图上，采用人工框选四点所含区域，获得灰度图像，灰度图像拉伸并放大若干倍，手动任意点选四点形成任意四边形并存储，从而完成四点提取；
（3） 坐标系建立，在所述原图上以原图左上角顶点为坐标系的原点，X轴向右为正，Y轴向下为正，建立XY坐标系；
（4） 在所述XY坐标系选取一个原像点M并获取其坐标M（x,y）,用数值计算方法解方程获得点M在该任意四边形映射下的邻边比例α和β的值；
（5） 计算鼠标对应点，获得双鼠标：根据上述步骤（4）获得的邻边比例α和β的值，实时计算鼠标所在原像点M在所述映射图上的相应的四边形映射下的坐标M’（x’,y’），M’即为双鼠中的第二鼠标；
（6） 变形校正，遍历所述原图和所述映射图上的坐标，完成变形校正。
在所述步骤（4）中，所述α和β的计算过程如下：
（a） 计算映射，原图中任意四点（P0P1P2P3）变换后，对应到目标图中四点（P0’P1’P2’P3’），根据这种映射规则，任意点坐标M（x,y）经过四点变换后，获得点M’（x’,y’）。设M相对于P0P1的位置比例为α，相对于P0P3的比例为β，其中，点P0、P1、P2、P3是所述步骤（2）中手动点选的任意四点，点M在P0P1直线上的对应点设置为a，在P2P3上的对应点设置为b，在P0P3上的对应点设置为c，在P1P2上的对应点设置为d，则 
（b） 方程建立，由向量和的方程联立，代入焦点M，可解得比例α、β的方程式：
（c） 系数计算，α的三个系数K1,K2,K3的值计算如下：
β的三个系数T1, T2, T3的值如下：
其中，P0.x表示P0点的x坐标，P0.y表示P0点的y坐标；P1.x表示P1点的x坐标，P1.y表示P1点的y坐标；P2.x表示P2点的x坐标，P2.y表示P2点的y坐标；P3.x表示P3点的x坐标，P3.y表示P3点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；
（d） 求解α和β值，用一元二次方程求解公式求α、β，根号内分别代入
该两值在四点自适应调整情况下不为负数，可确保得实数开根，分母代入2* K1，b代入K2，此值是在四点无重叠的情况下不为零，从而得到α和β的值。
在所述步骤（5）中从点M到点M’（x’,y’）的映射过程如下：
其中，P0’.x表示P0’点的x坐标，P0’.y表示P0’点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；P2’.x表示P2’点的x坐标，P2’.y表示P2’点的y坐标；P3’.x表示P3’点的x坐标，P3’.y表示P3’点的y坐标。
在所述步骤（d）中，当把
分别代入公式
，根号内出现负值时，即在所述XY坐标系内的任意四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，出现边重叠，在任意四边形P0P1P2P3外出现盲区，则采用外扩法重新在所述XY坐标系内选定新的点，具体为：
① 用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置；
② 判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线；
③ 计算该对角线两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和，距离和较短的点为方向向量终点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点；
④ 进行第一次外扩，任取四边形中与上述对角线向量的终点相邻的两点中的一点Pk，若点Pk到上述对角线向量的终点所得的向量与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ符合以下条件：45°>θ>-45°||225°>θ>135°，则以点Pk的y坐标作为上述步骤①中的非Pk点所在的那条延长线的y坐标，以此y坐标确定延长线上的点N1；若45°<θ<135°||225°<θ<315°，则以点Pk的x坐标作为上述步骤①中的非Pk点所在的那条延长线的x坐标，以此x坐标确定延长线上的点N1，从而确定第一外扩点N1；
⑤ 进行第二次外扩，取四边形中与步骤③的对角线向量的终点相邻的除上述步骤④的Pk点外的点Pn，以点Pn的x坐标作为Pk N1延长线上的x坐标，以此x坐标确定Pk N1延长线上的点N2，从而确定第二外扩点N2；
⑥ 用上述第二外扩点N2代替步骤②中的快速趋向盲区对角线向量的终点，从而完成外扩变换，得到新的四边形。
对所述映射图进行如所述步骤①～⑥的外扩变换，得到新的外扩点N2’，进而得到新的映射四边形。
在所述步骤（d）中，当把
分别代入公式
，根号内出现负值时，即在所述XY坐标系内的任意四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，出现边重叠，在任意四边形P0P1P2P3外出现盲区，则采用内缩两点法重新在所述XY坐标系内选定新的点，具体为：
A. 用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置；
B. 判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线；
C. 计算该对角线两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和，距离和较短的点为方向向量终点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点；
D. 进行第一点内缩，任取四边形中与上述对角线向量的终点相邻的两点中的一点Pk，若点Pk到上述对角线向量的终点所得的向量与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ符合以下条件：45°>θ>-45°||225°>θ>135°，则以所述对角线向量的终点的y坐标作为上述步骤A中点Pk所在的那条延长线的y坐标，以此y坐标确定x坐标，进而确定该延长线上的点N1；若45°<θ<135°||225°<θ<315°，则以所述对角线向量的终点的x坐标作为上述步骤A中点Pk所在的那条延长线的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的点N1，从而确定第一内缩点N1，新得到的点N1即为Pk的内缩映射点；
E. 进行第二点内缩，取四边形中与上述步骤C的对角线向量的终点相邻的除上述步骤D的Pk点外的点Pn，以点Pn的x坐标作为Pn所在的，而非所述对角线向量终点所在的延长线上的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的内缩点N2，新得到的点N2即为Pn的内缩映射点；
F. 用上述第一内缩点N1和第二内缩点N2分别代替Pk点和Pn点，从而完成内缩变换，得到新的四边形。
对所述映射图进行如所述步骤A～F的内缩变换，得到新的内缩点N1’和N2’，进而得到新的映射四边形。
本发明的有益效果是：本发明通过数值计算求解出原像点所在任意四边形内的比例α、β，并代入新的四边形，将两个任意四边形及其以外的区域点对点一一对应，且时间复杂度仅为Ο(1)，空间复杂度仅为S(22)，提高了工作效率、排除了分母为零等意外情况；另外，任意四边形的比例所形成坐标系与笛卡尔坐标系不同，其是有限、非正交坐标系，此情况是由于：四边形以外的区域，某两边延长线会出现相交，这会使四点映射在该点处降秩退化，算法会遇到负数开根，实数范围内无解的情况，图像在这种情况下将形成校正盲区。对此，本发明采用外扩二次式或内缩两点式的方法能正确调整四点变换的映射点，避免图像范围内盲区的产生，校正快速准确，效果满意。
本发明与双视摄像机运动无关，只与焦距、与双视摄像头的相对位置及相对角度有关。只在安装视频设备并调好焦距后，程序初始化时，需要分别对普通视频和红外视频人工选取一次四点，以后都可自行记忆并自适应校正，可真正实现实时双鼠标对应技术，实现两图像变形及校正。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2 是本发明中由原像图到映射图的变换关系是示意图；
图3是图像出现盲区情况的示意图；
图4是本发明中采用外扩二次法进行图像处理的简易示意图；
图5是本发明中采用内缩二点法进行图像处理的简易示意图；
图6是图像中所取的点构成的四边形为凹四边形的情况示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例中，本发明是一种基于四点变换的图像自适应校正方法，在该方法中，采用四点映射对双图像进行双鼠标对应定位计算并采用遍历图像方式进行校正。双图像包括普通图像和红外图像。该方法包括以下步骤：
（1） 图像获取，利用双视摄像机对现场环境进行普通图像和红外图像获取，所述普通图像和所述红外图像由所述双视摄像机的两个镜头同时从相差不大的两个视角对同一现场进行拍摄获得，焦距可以不同；
（2） 提取映射点，以所述普通图像和所述红外图像的其中一幅图作为原图，另一幅图像作为映射图，在所述原图上，采用人工框选四点所含区域，获得灰度图像，灰度图像拉伸并放大若干倍，手动任意点选四点形成任意四边形并存储，从而完成四点提取；在本实施例中，以所述普通图像作为原图，而以所述红外图像作为映射图；
（3） 坐标系建立，在所述原图上以原图左上角顶点为坐标系的原点，X轴向右为正，Y轴向下为正，建立XY坐标系；
（4） 在所述XY坐标系选取一个原像点M并获取其坐标M（x,y）,用数值计算方法解方程获得点M在所述任意四边形映射下的邻边比例α和β的值；
（5） 计算鼠标对应点，获得双鼠标：根据上述步骤（4）获得的邻边比例α和β的值，实时计算鼠标所在原像点M在所述映射图上的相应的四边形映射下的坐标M’（x’,y’），M’即为双鼠标中的第二鼠标，如图2所示；
（6） 变形校正，遍历所述原图和所述映射图上的坐标，完成变形校正。
所述步骤（4）中，所述α和β的计算过程如下：
（a） 计算点坐标，所述坐标点M（x,y）经过四点（P0P1P2P3）变换后，获得点M’（x’,y’），四点（P0P1P2P3）变换后为（P0’P1’P2’P3’），设M相对于P0P1的位置比例为α，相对于P0P3的比例为β，其中，点P0、P1、P2、P3是所述步骤（2）中手动点选的任意四点，点M在P0P1直线上的对应点设置为a，在P2P3上的对应点设置为b，在P0P3上的对应点设置为c，在P1P2上的对应点设置为d，则
（b） 方程建立，由向量和的方程联立，代入焦点M，可解得比例α、β的方程式： 
其中K1、K2、K3、T1、T2、T3均是常数系数；
（c）系数计算，α的三个系数K1，K2，K3的值计算如下：
其中，P0.x表示P0点的x坐标，P0.y表示P0点的y坐标；P1.x表示P1点的x坐标，P1.y表示P1点的y坐标；P2.x表示P2点的x坐标，P2.y表示P2点的y坐标；P3.x表示P3点的x坐标，P3.y表示P3点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；下同；
（d）求解α和β值，用一元二次方程求解公式求α、β，根号内分别代入
，该两值在四点自适应调整情况下不为负数，可确保得实数开根，分母代入2* K1，b代入K2，此值是在四点无重叠的情况下不为零，从而得到α和β的值。
在所述步骤（d）中，当把
分别代入公式
，根号内出现负值时，即在所述XY坐标系内的任意四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，出现边重叠，在任意四边形P0P1P2P3外出现盲区。当出现盲区时则采用外扩二次法或内缩两点法重新在所述XY坐标系内选定新的点。以下情况都会导致盲区的产生。
情况1：如果四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，则出现边重叠，则四点变换降秩退化成了三点甚至两点变换，则会有无解及盲区的情况产生。本发明是手动取点，故此可避免三、四点共线的产生；
情况2：凹四边形会产生无对应点的情况，如图6所示。但本发明是手动取点故可避免凹四边形的产生；
情况3：四边形延长线相交，交点既是降秩点，会产生盲区，当四边形外的原像点越接近两个降秩点时，就会越接近校正盲区，如图3所示。
为了避免上述情况，当采用外扩二次法时，具体为：
① 采用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置，如图4所示，使用直线两点式，两直线P0P3，P1P2，交于点C1；两直线P0P1，P2P3，交于点C2：
①、②两式联立解出点C1，
③、④两式联立解出点C2；
由此得到的C1、C2点,计算过程依旧由点的不共线来保证分母不为0，其中，C1.x表示C1点的x坐标，C1.y表示C1点的y坐标；C2.x表示C2点的x坐标，C2.y表示C2点的y坐标；下同；
② 判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线，在图4中，为对角线P0P2，通过以下式子进行同侧还是异侧判断：
若H1 ·H2<0，则C1，C2在对角线P0 P2的异测，P0 P2为快速趋近盲区对角线。反之若H1 ·H2>0，则P1 P3为快速趋近盲区对角线。四点不共线使得H1 ·H2！=0；
③ 计算该对角线P0P2的两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和（P2C1+P2C2）及（P0C1+P0C2），距离和较短的点为方向向量终点，即P2点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点，即P0点，求点间距的和的过程如下：
④ 进行第一次外扩，任取四边形中与上述对角线向量的终点相邻的两点中的一点Pk，在本实施例中，点Pk取点P3。若点P3到上述对角线向量的终点所得的向量与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ符合以下条件：45°>θ>-45°||225°>θ>135°，则以点P3的y坐标作为上述步骤①中的非P3点所在的那条延长线的y坐标，即P1P2的延长线，以此y坐标确定P1P2延长线上的点N1；若45°<θ<135°||225°<θ<315°，则以点P3的x坐标作为P1P2延长线的x坐标，以此x坐标确定P1P2延长线上的点N1，从而确定第一外扩点N1；
⑤ 进行第二次外扩，取四边形中与步骤③的对角线P0P2向量的终点P2相邻的除上述步骤④的P3点外的点P1，以点P1的x坐标作为P3 N1延长线上的x坐标，以此x坐标确定P3N1延长线上的点N2，从而确定第二外扩点N2；
⑥ 用上述第二外扩点N2代替步骤②中的快速趋向盲区对角线向量的终点P2，从而完成外扩变换，得到新的四边形P0P1N2P3。
当采用内缩两点法时，具体为：
A、 采用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置，如图5所示，使用直线两点式，两直线P0P3，P1P2，交于点C1；两直线P0P1，P2P3，交于点C2：
③、④两式联立解出点C2；
由此得到的C1、C2点,计算过程依旧由点的不共线来保证分母不为0；
B、 判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线，在图5中，为对角线P0P2，通过以下式子进行同侧还是异侧判断：
若H1 ·H2<0，则C1，C2在对角线P0 P2的异测，P0 P2为快速趋近盲区对角线。反之若H1 ·H2>0，则P1 P3为快速趋近盲区对角线。四点不共线使得H1 ·H2！=0；
可以用下面的式子验证：
若H1 ·H2>0,则H3 ·H4<0,则P1 P3为快速趋近盲区对角线；
C、计算该对角线P0P2的两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和（P2C1+P2C2）及（P0C1+P0C2），距离和较短的点为方向向量终点，即P2点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点，即P0点，求点间距的和的过程如下：
D、进行第一点内缩，任取四边形中与上述对角线P0P2向量的终点P2相邻的两点中的一点P3，若点P3到上述对角线向量的终点所得的向量P3P2与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ1符合以下条件：45°>θ1>-45°||225°>θ1>135°，则以所述对角线向量的终点P2的y坐标作为上述步骤A中点P3所在的那条延长线P0P3的y坐标，以此y坐标确定x坐标，进而确定该延长线上的点N1；若45°<θ1<135°||225°<θ1<315°，则以所述对角线向量的终点P2的x坐标作为上述步骤A中点P3所在的那条延长线的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的点N1，从而确定第一内缩点N1，新得到的点N1即为P3的内缩映射替换点；
E、进行第二点内缩，取四边形中与上述步骤C的对角线向量的终点P2相邻的除上述步骤D的P3点外的点P1，若点P1到上述对角线向量的终点P2所得的向量P1P2与所述XY坐标系中的Y轴的夹角θ2符合以下条件：45°>θ2>-45°||225°>θ2>135°，则以所述对角线向量的终点P2的x坐标作为上述步骤A中点P1所在的那条延长线P0P1的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的点N2； 若45°<θ2<135°||225°<θ2<315°，则以所述对角线向量的终点P2的y坐标作为上述步骤A中点P1所在的那条延长线的y坐标，以此y坐标确定x坐标，进而确定该延长线上的内缩点N2，新得到的点N2即为P1的内缩映射替换点；
F、用上述第一内缩点N1和第二内缩点N2分别代替P3点和P1点，从而完成内缩变换，得到新的四边形P0N2P2N1。
在所述步骤（5）中从点M到点M’（x’,y’）的映射过程如下：
其中，P0’.x表示P0’点的x坐标，P0’.y表示P0’点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；P2’.x表示P2’点的x坐标，P2’.y表示P2’点的y坐标；P3’.x表示P3’点的x坐标，P3’.y表示P3’点的y坐标。
当进行外扩二次法时，经过变换的N2点在映射图上为N2’点，对所述映射图进行如所述步骤①～⑥的外扩变换，得到新的外扩点N2’，进而得到新的映射四边形P0’P1’N2’P3’。
当进行内缩二点法时，经过变换的N1点和N2点在映射图上为N1’点和N2’点，对所述映射图进行如所述步骤A～F的内缩变换，得到新的内缩点N1’和N2’，进而得到新的映射四边形P0’N2’P2’N1’。
在判断直线与x轴或y轴的夹角与45°、-45°的比较过程中，为了节约时间，可直接比较该终点的坐标比例值。若
<1则选择其y坐标，代入直线进行计算，否则选择其x坐标代入直线进行计算。
至此，自适应四点调整完毕，图像范围内，不会产生对应盲区或纠正盲区。四点变换完成，当鼠标实时在原图移动（原图可以是红外图，也可以是普通视频图），即可实时获得双鼠对应点。遍历原图就可得到变形校正图。
本发明与双视摄像机运动无关，只与焦距、与双视摄像头的相对位置及相对角度有关。只在安装视频设备并调好焦距后，程序初始化时，需要分别对普通视频和红外视频人工选取一次四点，以后都可自行记忆并自适应校正，可真正实现实时双鼠标对应技术，实现两图像变形及校正。
本发明的图像校正方法的优点在于：
1. 时间复杂度低。若实时计算双鼠标对应点，由于不存在循环，时间复杂度仅为Ο(1)；若遍历的生成变形校正图，时间复制度为Ο(m*n)。m、n为待处理的图像长宽；
2. 空间复杂度低：若实时计算双鼠标对应点，空间复杂度仅为Ο(22)。若生成变形校正图，空间复杂度为Ο(m*n+22)。m,n同上。
本发明可应用于红外及普通视频监控，数码相机及摄像机，手机等成像设备；数字方面，可应用于：机器人视觉，医学成像，数码哈哈镜等所有数码设备中，易于实现及移植，操作简单，使用方便。
本发明可应用于图像校正领域。
需要注意的是，上述仅以优选实施例对本发明进行了说明，并不能就此局限本发明的权利范围，因此在不脱离本发明思想的情况下，凡运用本发明说明书和附图部分的内容所进行的等效变化，均理同包含在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，该方法采用四点映射对双图像进行双鼠标对应定位计算并采用遍历图像方式进行校正，该方法包括以下步骤：
（1）图像获取，利用双视摄像机对现场环境进行普通图像和红外图像获取，所述普通图像和所述红外图像由所述双视摄像机的两个镜头同时从相差不大的两个视角对同一现场进行拍摄获得；
（2）提取映射点，以所述普通图像和所述红外图像的其中一幅图作为原图，另一幅图像作为映射图，在所述原图上，采用人工框选四点所含区域，获得灰度图像，灰度图像拉伸并放大若干倍，手动任意点选四点形成任意四边形并存储，从而完成四点提取；
（3）坐标系建立，在所述原图上以原图左上角顶点为坐标系的原点，X轴向右为正，Y轴向下为正，建立XY坐标系；
（4） 在所述XY坐标系选取一个原像点M并获取其坐标M（x,y）,用数值计算方法解方程获得点M在所述任意四边形映射下的邻边比例α和β的值；
（5）计算鼠标对应点，获得双鼠标：根据上述步骤（4）获得的邻边比例α和β的值，实时计算鼠标所在原像点M在所述映射图上的相应的四边形映射下的坐标M’（x’,y’），M’即为双鼠标中的第二鼠标；
（6）变形校正，遍历所述原图和所述映射图上的坐标，完成变形校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所述α和β的计算过程如下：
（a）计算映射，原图中的任意四点（P0P1P2P3）变换后，对应到映射图中四点（P0’P1’P2’P3’），根据这种映射规则，任意点坐标M（x,y）经过四点变换后，获得点M’（x’,y’），设M相对于P0P1的位置比例为α，相对于P0P3的比例为β，其中，点P0、P1、P2、P3是所述步骤（2）中手动点选的任意四点，点M在P0P1直线上的对应点设置为a，在P2P3上的对应点设置为b，在P0P3上的对应点设置为c，在P1P2上的对应点设置为d，则
（b）方程建立，由向量和的方程联立，代入焦点M，可解得比例α、β的方程式：
（c）系数计算，α的三个系数K1,K2,K3的值计算如下：
β的三个系数T1, T2, T3的值如下：
其中，P0.x表示P0点的x坐标，P0.y表示P0点的y坐标；P1.x表示P1点的x坐标，P1.y表示P1点的y坐标；P2.x表示P2点的x坐标，P2.y表示P2点的y坐标；P3.x表示P3点的x坐标，P3.y表示P3点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；
（d）求解α和β值，用一元二次方程求解公式
求α、β，根号内分别代入
该两值在四点自适应调整情况下不为负数，可确保得实数开根，分母代入2* K1，b代入K2，此值是在四点无重叠的情况下不为零，从而得到α和β的值。
3.根据权利要求1所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤（5）中从点M到点M’（x’,y’）的映射过程如下：
其中，P0’.x表示P0’点的x坐标，P0’.y表示P0’点的y坐标；P1’.x表示P1’点的x坐标，P1’.y表示P1’点的y坐标；P2’.x表示P2’点的x坐标，P2’.y表示P2’点的y坐标；P3’.x表示P3’点的x坐标，P3’.y表示P3’点的y坐标。
4.根据权利要求2所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤（d）中，当把
分别代入公式
，根号内出现负值时，即在所述XY坐标系内的任意四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，出现边重叠，在任意四边形P0P1P2P3外出现盲区，则采用外扩法重新在所述XY坐标系内选定新的点，具体为：
① 用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置；
② 判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线；
③ 计算该对角线两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和，距离和较短的点为方向向量终点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点；
④ 进行第一次外扩，任取四边形中与上述对角线向量的终点相邻的两点中的一点Pk，若点Pk到上述对角线向量的终点所得的向量与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ符合以下条件：45°>θ>-45°||225°>θ>135°，则以点Pk的y坐标作为上述步骤①中的非Pk点所在的那条延长线的y坐标，以此y坐标确定延长线上的点N1；若45°<θ<135°||225°<θ<315°，则以点Pk的x坐标作为上述步骤①中的非Pk点所在的那条延长线的x坐标，以此x坐标确定延长线上的点N1，从而确定第一外扩点N1；
⑤ 进行第二次外扩，取四边形中与步骤③的对角线向量的终点相邻的除上述步骤④的Pk点外的点Pn，以点Pn的x坐标作为Pk N1延长线上的x坐标，以此x坐标确定Pk N1延长线上的点N2，从而确定第二外扩点N2；
⑥ 用上述第二外扩点N2代替步骤②中的快速趋向盲区对角线向量的终点，从而完成外扩变换，得到新的四边形。
5.根据权利要求4所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于：对所述映射图进行如所述步骤①～⑥的外扩变换，得到新的外扩点N2’，进而得到新的映射四边形。
6.根据权利要求2所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于，在所述步骤（d）中，当把
分别代入公式
，根号内出现负值时，即在所述XY坐标系内的任意四点当中有一个以上的点在另外两点的连线或延长线上，出现边重叠，在任意四边形P0P1P2P3外出现盲区，则采用内缩两点法重新在所述XY坐标系内选定新的点，具体为：
A、用两直线求交点函数的方式求出四边形相隔两直线的延长线的两个交点C1、C2，以确定盲区位置；
B、判断两个交点C1、C2分别是在四边形P0P1P2P3的对角线P0P2及对角线P1P3的异侧还是同侧，以C1、C2在其异侧的那条对角线作为快速趋近盲区对角线；
C、计算该对角线两个顶点分别距离两交点C1、C2的距离和，距离和较短的点为方向向量终点，也是将被外扩点替换掉的点，距离和较长的点为方向向量起点；
D、进行第一点内缩，任取四边形中与上述对角线向量的终点相邻的两点中的一点Pk，若点Pk到上述对角线向量的终点所得的向量与所述XY坐标系中的X轴的夹角θ符合以下条件：45°>θ>-45°||225°>θ>135°，则以所述对角线向量的终点的y坐标作为上述步骤A中点Pk所在的那条延长线的y坐标，以此y坐标确定x坐标，进而确定该延长线上的点N1；若45°<θ<135°||225°<θ<315°，则以所述对角线向量的终点的x坐标作为上述步骤A中点Pk所在的那条延长线的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的点N1，从而确定第一内缩点N1，新得到的点N1即为Pk的内缩映射点；
E、进行第二点内缩，取四边形中与上述步骤C的对角线向量的终点相邻的除上述步骤D的Pk点外的点Pn，以点Pn的x坐标作为Pn所在的，而非所述对角线向量终点所在的延长线上的x坐标，以此x坐标确定y坐标，进而确定该延长线上的内缩点N2，新得到的点N2即为Pn的内缩映射点；
F、用上述第一内缩点N1和第二内缩点N2分别代替Pk点和Pn点，从而完成内缩变换，得到新的四边形。
7.根据权利要求6所述的一种基于四点变换的图像自适应校正方法，其特征在于：对所述映射图进行如所述步骤A～F的内缩变换，得到新的内缩点N1’和N2’，进而得到新的映射四边形。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107861097A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-30 | 深圳冰河导航科技有限公司 | 一种卫星定位方法、装置 |
| CN108780572A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-11-09 | 华为技术有限公司 | 图像校正的方法及装置 |
| CN108833872A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-16 | 北京文香信息技术有限公司 | 一种yuy2颜色空间快速缩放或放大的方法 |
| CN109443476A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-08 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种水位波动过程非接触量测装置及方法 |
| CN110505394A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-11-26 | 佳能株式会社 | 图像处理装置、图像处理方法、摄像装置及存储介质 |
| CN111221934A (zh) * | 2020-02-05 | 2020-06-02 | 沈阳无距科技有限公司 | 一种无人机作业边界的确定方法及装置 |
| CN112289123A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-29 | 成都合纵连横数字科技有限公司 | 一种用于汽车驾驶仿真器的混合现实场景生成方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0432374A (ja) * | 1990-05-29 | 1992-02-04 | Olympus Optical Co Ltd | 電子撮像装置 |
| CN101040518A (zh) * | 2004-10-20 | 2007-09-19 | 夏普株式会社 | 图像投影方法、投影仪和计算机程序 |
| CN101336546A (zh) * | 2006-02-07 | 2008-12-31 | 夏普株式会社 | 图像投影方法及投影仪 |
-
2012
- 2012-09-07 CN CN201210329225.2A patent/CN102903092B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0432374A (ja) * | 1990-05-29 | 1992-02-04 | Olympus Optical Co Ltd | 電子撮像装置 |
| CN101040518A (zh) * | 2004-10-20 | 2007-09-19 | 夏普株式会社 | 图像投影方法、投影仪和计算机程序 |
| CN101336546A (zh) * | 2006-02-07 | 2008-12-31 | 夏普株式会社 | 图像投影方法及投影仪 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 孙凤梅 等: "基于单个平行四边形单幅图像的物体定位", 《自动化学报》, 30 September 2006 (2006-09-30) * |
| 罗晓晖，杜召彬: "基于双灭点的图像透视变换方法", 《计算机工程》, vol. 35, no. 15, 5 August 2009 (2009-08-05) * |
| 谢志鹏，陈锻生: "基于Gauss消元法的车牌图像变形校正", 《计算机技术与发展》, vol. 16, no. 1, 10 January 2006 (2006-01-10) * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108780572A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-11-09 | 华为技术有限公司 | 图像校正的方法及装置 |
| CN108780572B (zh) * | 2017-02-22 | 2021-04-20 | 华为技术有限公司 | 图像校正的方法及装置 |
| CN107861097A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-30 | 深圳冰河导航科技有限公司 | 一种卫星定位方法、装置 |
| CN110505394A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-11-26 | 佳能株式会社 | 图像处理装置、图像处理方法、摄像装置及存储介质 |
| CN110505394B (zh) * | 2018-05-17 | 2020-10-27 | 佳能株式会社 | 图像处理装置、图像处理方法、摄像装置及存储介质 |
| CN108833872A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-16 | 北京文香信息技术有限公司 | 一种yuy2颜色空间快速缩放或放大的方法 |
| CN109443476A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-08 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种水位波动过程非接触量测装置及方法 |
| CN109443476B (zh) * | 2018-10-17 | 2021-07-09 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种水位波动过程非接触量测装置及方法 |
| CN111221934A (zh) * | 2020-02-05 | 2020-06-02 | 沈阳无距科技有限公司 | 一种无人机作业边界的确定方法及装置 |
| CN111221934B (zh) * | 2020-02-05 | 2023-08-18 | 沈阳无距科技有限公司 | 一种无人机作业边界的确定方法及装置 |
| CN112289123A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-01-29 | 成都合纵连横数字科技有限公司 | 一种用于汽车驾驶仿真器的混合现实场景生成方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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