CN103177250A - 一种平面目标图像透视变形的矫正方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面目标图像透视变形的矫正方法及系统，属于图像处理技术领域。现有技术是依据透视变形矫正的传统思想来实现的，存在处理过程复杂、计算量大、处理速度较慢、对图像的要求较高的缺点。对于有些不能提供规则边缘信息的图像还无法实现透视变形矫正。本发明所述的方法及系统首先获取矫正前的源图像及摄像环境参数，然后确定垂直变形方向及水平变形方向，并计算垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，最后对源图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。采用本发明所述的方法及系统，可以简化矫正计算过程，降低矫正过程的计算量，提高矫正速度。

Description

一种平面目标图像透视变形的矫正方法和系统

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种平面目标图像透视变形的矫正方法及系统。

背景技术

现有的透视矫正专利技术，是根据平面图像的矩形边界的全部或局部、根据平面图像中的框线、文字行、列等能标示透视变形特征的信息，检测确定透视变形参数，并加以矫正。当平面目标图像没有可利用的信息时，则无法实现透视矫正；另外检测过程也降低了矫正的速度。

《透视变形文档图像的矫正装置和矫正方法》(中国专利申请号：200710088355.0，公开日：2008.09.17)；美国专利6,873,732，C.R.Dance，《Method and apparatus forresolving perspective distortion in a documentimage and for calculating linesunm in images》是比较接近本发明的两项专利技术。上述专利文献所公开的技术以文档透视变形图像为对象，通过检测文档图像的矩形边界的全部或局部、根据文档图像中的框线、文字行、列等能标示透视变形特征的信息，确定水平消失点和垂直消失点。依据水平消失点和垂直消失点计算得到矫正转换矩阵，并完成文档的透视变形矫正。该项技术的复杂性是在确定水平消失点和垂直消失点的过程中。当文档图像字迹不清楚、信息缺失等情况下，确定水平消失点和垂直消失点是十分困难的，专利中有很复杂的处理过程，需要通过复杂的图像处理技术和统计分析方法。即使这样，对所需检测信息不好的图像，仍然很难实现正确矫正。申请号为200710088355.0的中国专利介绍取得较好的效果，主要也是在确定水平消失点和垂直消失点的过程，有些特殊的处理技术。

现有技术是依据透视变形矫正的传统思想来实现的，存在处理过程复杂、计算量大、处理速度较慢、对图像的要求较高的缺点。对于有些不能提供规则边缘信息的图像还无法实现透视变形矫正。

在平面几何形状识别过程中，如果一个任意的平面几何形状发生了透视变形，就无法对其进行识别了，在没有可利用的边缘、线框等可用信息的情况下，怎样矫正它的透视变形。这是一个现实需要解决的问题。提出一套不依赖图像内任何图像信息，只依赖于摄像环境参数(对平面目标的摄像角度、距离等参数)就可实现透视变形矫正的方法，是解决这一现实问题的有效措施。由于这一方法不依赖图像内任何图像信息，在某些应用环境下，它也是更具普遍意义的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够简化矫正计算过程、降低矫正过程的计算量、提高矫正速度的平面目标图像透视变形的矫正方法及系统。对于光学装置在非垂直角度摄取平面目标图像时，获得的存在透视变形的图像，在已知少量摄像相关的技术参数的情况下，通过本发明所述的方法及系统能够实现对透视变形图像的矫正，获得接近垂直角度摄取的平面目标图像。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是，一种平面目标图像透视变形的矫正方法，包括以下步骤：

(1)提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，并设定摄像环境参数；

(2)根据摄像环境参数确定垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

(3)根据步骤1得到的摄像环境参数以及步骤2选择的垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

(4)利用步骤3获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对步骤1摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

进一步，步骤1中，所述的摄像环境参数的提取方法如下：确定摄像装置透视中心过成像平面中心p₁₀点到目标平面一点p₁，确定摄像装置透视中心到p₁点的直线与目标平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在目标平面投影线上的一点p₂，确定摄像装置透视中心到目标平面p₂点直线与目标平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中心p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；

步骤2中，选择由成像平面上p₁₀到p₂₀点所确定的直线作为垂直变形方向；

所述的摄像装置透视中心、目标平面一点p₁和s₁以及p₂和s₂是根据摄像装置所在摄像环境所来确定。

进一步，步骤3中，设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，计算位置i处的垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i。

更进一步，再求取y_i到成像平面M₂的垂线长度z_i；透视中心到M₂的距离记作j₀，计算位置i处的水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

进一步，步骤4中，矫正过程由两个方向的矫正信息综合计算获得每个像素的矫正系数，垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在垂直方向上相互映射关系；垂直方向的不同位置上也具有不同的水平方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在水平方向上相互映射关系；由此构成目标平面和成像平面的相互映射关系。

更进一步，所述的矫正过程包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

2)由目标图像计算每个像素对应源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算；

所述的源图像为待矫正的图像，所述的目标图像为矫正后的图像。

再进一步，步骤2)中，所述的插值方法包括如下步骤：

(a)对源图像的第m行和m+1行，求取对应在成像平面上的高度；

(b)求取对应矫正后目标图像的行数，源图像m行对应目标图像的行数n_m，源图m+1行对应目标图的行数n_m+1，对应源图像的m行矫正后的目标图像要获得n_m+1-n_m行；

(c)确定对应源图像m行和m+1行的水平矫正系数h[i]和h[i-1]，设定水平方向的中心坐标x₀；

(d)在目标图像上，由n_m行到n_m+1-1行，逐行计算每个像素与源图像的对应关系，目标图像的像素值由源图像上对应位置相邻的4个像素值加权计算得到。

上述步骤(d)中，目标图像上第n_m行对应源图像的行参数u_m＝m，该行的第j个像素求对应源图像的像素列参数，x_j＝x₀+(j-x₀)/h[i]，所述行参数u_m和列参数x_j均为浮点数，它确定了目标图像上第n_m行，第j列的像素对应源图的行、列位置，当n_m+1-n_m大于1行时，利用插值方法求取其它行数据。

本发明还提供了一种平面目标图像透视变形的矫正系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置：用于提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，并设定摄像环境参数；

垂直及水平变形方向确定装置：用于根据摄像环境参数确定垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

变形系数计算装置：用于根据所述的摄像环境参数以及垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

矫正装置：利用获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

进一步，所述的变形系数计算装置包括：

1)用于计算垂直变形系数v[i]的计算装置

设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i。

2)用于计算水平变形系数h[i]的计算装置

求取y_i到成像平面M₂的垂线长度z_i；透视中心到M₂的距离记作j₀，水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

本发明的效果在于：采用本发明所述的方法及系统，可以简化矫正计算过程，降低矫正过程的计算量，提高矫正速度。通过本发明所述的方法，可以在更普遍、更一般的观察角度下获得更准确的平面目标图像，在图像模式识别领域，为平面目标的特征信息提取和识别提供更实用的技术基础。

1、与现有专利技术相比，本发明中矫正信息的获取方法完全不同；本发明的获取方法只依赖于摄像环境参数，而与图像内的信息无关。矫正信息的算法更规范、对被矫正图像的适应性大大增强。同时计算矫正信息的速度也大大提高。

2、根据投影射线计算的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，更准确地反映了平面目标图像透视变形的非线性规律，可获得更好的透视变形矫正效果。

3、由于该方法透视变形矫正效果是由提供的摄像环境参数确定的，如果该方法做成一个接口函数，用户可通过调整1或2个参数来改变透视变形矫正效果。为使用者的调试和应用提供了极大方便。

附图说明

图1是本发明所述方法的流程图；

图2是本发明所述系统的结构图；

图3是平面目标摄像环境示意图；

图4是平面目标前投影模型垂直方向示意图；

图5是平面目标前投影模型水平方向示意图；

图6是实施例中s₁＝30度、s₂＝40度的透视变形图像；

图7是实施例中垂直方向矫正系数和水平方向矫正系数的曲线图；

图8是实施例中图6所示图像采用本发明所述方法经透视变形矫正后获得的图像。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种平面目标图像透视变形的矫正方法，包括以下步骤：

步骤S11：提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，确定摄像装置透视中心过成像平面中心p₁₀点到目标平面一点p₁，确定摄像装置透视中心到p₁点的直线与目标平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在目标平面投影线上的一点p₂，确定摄像装置透视中心到目标平面p₂点直线与目标平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中心p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；

步骤S12：在步骤S11摄取的图像上，选择由成像平面上p₁₀到p₂₀点所确定的直线，作为垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向，所述成像平面实际上就是摄取的具有透视变形的图像对应的平面，p₁₀是这个图像的中心点，p₂₀是p₂点对应到该图像上的点；

步骤S13：根据步骤S11得到的s₁、p₂、s₂、目标平面一点p₁以及步骤S12选择的垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线，在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

步骤S14：利用步骤S13获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对步骤S11摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

如图3、图4所示，图3是平面目标摄像环境示意图。图中p₀点是摄像装置位置，即透视中心；M是目标平面；图4中的M₂(图3中未画出)是目标平面M在p₂点处的成像平面，p₁是p₀与成像平面M₂中心p₁₀点的延长线与目标平面的交点；s₁是p₀与p₁确定的直线与平面M的夹角；p₂是p₀与p₁确定的直线在平面M上投影线上的一点；s₂是p₀与p₂确定的直线与平面M的夹角；p₂₀是透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点。其中，p₁、s₁、p₂、s₂这4个参数，唯一的确定了平面目标图像的摄取环境。但是，所选4个参数，只是它所确定唯一摄像环境的充分条件。也就是说，所述唯一摄像环境可以由不同的参数组合来确定。本发明选择所述4个参数，只是考虑求取变形矫正参数的方便性。

摄像环境参数还可以选择为源图像中的p₁、p₂、s₁以及透视中心到p₁点的距离。其中p₁、p₂、s₁所表示的意义与图4所示的完全相同。根据这组摄像环境参数，利用三角公式可导出如图4所示的p₁、p₂、s₁、s₂摄像环境参数。所以只要利用三角公式可导出如图4所示的p₁、p₂、s₁、s₂的各种摄像环境参数都适用于本方法。

图6是s₁＝30度，s₂＝40度的透视变形图像，也就是在成像平面处获得的图像。图像宽度780，图像高度237。图3中目标平面的p₁、p₂点，按投射线对应到图6的图像中的点记作p₁₀、p₂₀点。p₁₀点坐标(x＝390，y＝118)，p₂₀点坐标(x＝390，y＝236)。

步骤S12中，选择垂直变形方向和水平变形方向，是基于对平面目标透视变形的分析，也是本发明核心思想的关键环节。图4是图3所示摄像环境，在与图3中p₀、p₁、p₂三点所确定的平面相垂直角度看到的视图。图4中p₀、M、p₁、s₁、p₂、s₂所表示的信息与图3完全相同。图4是按前投影模型绘制的投影示意图，其中的M₂是目标平面在p₂点处的成像平面，p₁是p₀与成像平面M₂中心点的延长线与目标平面的交点。M₂放置的位置只影响实际目标图像与成像图像的比例关系，而不影响透视变形规律。在图4中，将当前M₂的位置记作位置1，在M₂与p₀之间选择另一位置记作位置2，我们在两个不同位置放置成像平面，计算得到的垂直变形系数v₁[i]＝k*v₂[i]；水平变形系数h₁[i]＝k*h₂[i]。k是在1、2两个不同位置放置成像平面所成图像高度的比例值。由图4可知，透视中心的视野角度确定了目标平面被摄入的范围。本实施例中，p₂选择p₀与p₁确定的直线在平面M上投影线与对应成像平面的下边缘线的交点，并将成像平面放置在p₂点处。这样处理只是为了分析方便。如果选择的点并未对应成像平面的下边缘，选择p₁点到p₂的直线与对应成像平面的下边缘线的交点处放置成像平面。选择一根投射线，与M₂相交于最下点x₀，定义为成像平面垂直方向长度坐标的0点；与M相交于y₀点，定义为目标平面垂直方向长度坐标的0点。选择任意一根投射线，与M₂相交于x点，与M相交于y点，v＝y/x就是这一投射线所确定的垂直方向透视变形矫正系数。

在步骤S13中，设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i。

水平方向透视变形分析，如图5所示，图5是图3从p₀，p₁直线对平面M的投影方向看到的摄像环境的示意图。也是图4由上向下看的示意图。图5中p₀、M、p₁、p₂所表示的信息与图3完全相同。其中的M₂是俯视看到的图4中的成像平面。图中M₂与透视中心点p₀边界投射线所包围的目标平面区域，投影成像在M₂上。由图4可知，成像平面M₂上，由坐标0点开始，不同的长度x，投影对应目标平面上的y点与成像平面的距离是不同的，目标平面上的y点对应图5中平行于M₂的一条直线，该直线与成像平面的距离z。该直线到透视中心的距离＝z+p₀点到成像平面的距离。图5中与M₂平行的处于不同位置的直线与透视中心的距离都是不同的。由图5可知目标到成像的缩小系数与此距离成反比例关系；成像到目标的放大系数与此距离成正比例关系。透视变形矫正是由成像到目标的变换，所以求取成像到目标的放大系数。与求取垂直变形系数相同，在图4中，设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，再求取y_i到M₂的垂线长度z_i；透视中心到M₂的距离记作j₀，水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。实际的计算过程，垂直、水平方向透视变形矫正系数在同一循环过程中完成。

图7是根据图6的图像及对应的摄像环境参数计算得到的垂直方向矫正系数和水平方向矫正系数的曲线图。图中横坐标表示图4中成像平面上x的位置；纵坐标是矫正参数值。图7中有两条曲线，上面的是垂直方向矫正系数曲线；下面的是水平方向矫正系数曲线。当i＝0时，v[0]＝1.532，h[0]＝1.00；当x＝237时，v[237]＝2.463，h[237]＝1.608。由图7可知垂直和水平方向矫正系数的变化规律都是非线性的。

矫正过程由两个方向的矫正信息综合计算获得每个像素的矫正系数。垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在垂直方向上相互映射关系；垂直方向的不同位置也具有不同的水平方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在水平方向上相互映射关系；由此构成目标平面和成像平面的相互映射关系。

透视变形的过程，使得部分图像数据在垂直和水平方向产生了不可逆的压缩损失。透视变形的矫正过程是将一个有压缩损失的小图像，转换为一个恢复压缩信息的大图像。一般情况下，透视变形的垂直方向与图像的像素纵向坐标的夹角记作s_p。本实施例，设定s_p＝0度，即透视变形的垂直方向与图像像素纵向坐标方向一致。这样设定只是为了更直接的说明透视变形的矫正过程。当s_p不等于0时，只需对图像作常规的旋转处理即可满足本实施例的设定要求。

在步骤S14的矫正过程，我们将待矫正的图像称为源图像，矫正后的图像称为目标图像。矫正过程包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

对应图6图像的高度和垂直矫正系数v[237]，求取矫正后图像最大高度237*v[237]＝583；对应图6图像的宽度和水平矫正系数h[0]，求取矫正后图像最大宽度780*h[0]＝780。

2)由目标图像计算每个像素对应源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算。

利用垂直、水平矫正系数，可以有很多种方法，完成源图像到目标图

像的插值计算。本实施例使用的方法如下：

(a)对源图像的第m行和m+1行，求取对应图4中在成像平面的高度。

对应m行的高度i＝237-m，对应m+1行的高度是i-1。

(b)求取对应矫正后目标图像的行数。源图m行对应目标图的行数n_m＝583-(int)(y_i+0.5)，其中y_i＝i*v[i]；源图m+1行对应目标图的行数n_m+1＝583-(int)(y_i+1+0.5)，其中y_i+1＝(i-1)*v[i-1]。对应源图的m行矫正后的目标图像要获得n_m+1-n_m行。

(c)确定对应源图m行和m+1行的水平矫正系数h[i]和h[i-1]，设定x₀＝780/2(780是源图像的宽度)，x₀是水平方向的中心坐标；

(d)在目标图像上，由n_m行到n_m+1-1行，逐行计算每个像素与源图的对应关系。第n_m行对应源图的行参数u_m＝m，该行的第j个像素求对应源图像的像素列参数，x_j＝x₀+(j-x₀)/h[i]。行参数u_m和列参数x_j均为浮点数，它确定了目标图像上第n_m行，第j列的像素对应源图的行、列位置。目标图像的像素值由源图上对应位置相邻的4个像素值加权计算得到。当n_m+1-n_m大于1行时，利用插值方法求取其它行数据。

图8是图6所示图像经透视变形矫正后获得的图像。

如图2所示，本实施例还提供了一种平面目标图像透视变形的矫正系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置21：用于提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，提供摄像装置透视中心过成像平面中心到目标平面一点p₁，提供摄像装置透视中心p₀到目标平面p₁的直线与目标平面的夹角s₁，选择透视中心p₀到目标平面一点p₁直线在目标平面投影线上的一点p₂，确定摄像装置透视中心p₀到目标平面p₂点直线与目标平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中心p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；

垂直及水平变形方向确定装置22：用于在摄取的图像上，选择由成像平面上p₁₀到p₂₀点所确定的直线作为垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

变形系数计算装置23：用于根据所述的s₁、p₂、s₂、目标平面一点p₁以及垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

矫正装置24：利用获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

本实施例中，所述的变形系数计算装置包括：

1)用于计算垂直变形系数v[i]的计算装置

设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i。

2)用于计算水平变形系数h[i]的计算装置

设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，再求取y_i到M₂的垂线长度z_i；透视中心到M₂的距离记作j₀，水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

所述的矫正装置的对源图像进行矫正的方法包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

2)由目标图像计算每个像素对应源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算；

所述的源图像为待矫正的图像，所述的目标图像为矫正后的图像。

本发明所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (11)

1.一种平面目标图像透视变形的矫正方法，包括以下步骤：

(1)提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，并设定摄像环境参数；

(2)根据摄像环境参数确定垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

(3)根据步骤1得到的摄像环境参数以及步骤2选择的垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

(4)利用步骤3获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对步骤1摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

2.如权利要求1所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是，步骤1中，所述的摄像环境参数的设定方法如下：确定摄像装置透视中心过成像平面中心p₁₀点到目标平面一点p₁，确定摄像装置透视中心到p₁点的直线与目标平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在目标平面投影线上的一点p₂，确定摄像装置透视中心到目标平面p₂点直线与目标平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中心p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；

步骤2中，选择由成像平面上p₁₀到p₂₀点所确定的直线作为垂直变形方向；

所述的摄像装置透视中心、目标平面一点p₁和s₁以及p₂和s₂是根据摄像装置所在摄像环境来确定。

3.如权利要求2所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是：步骤3中，设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面M₂垂直方向长度为i，与目标平面相交的y_i点，计算位置i处的垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i。

4.如权利要求3所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是：步骤3中，再求取y_i到成像平面M₂的垂线长度z_i；透视中心到成像平面M₂的距离记作j₀，计算位置i处的水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

5.如权利要求1到4中任一项所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是：步骤4中，矫正过程由两个方向的矫正信息综合计算获得每个像素的矫正系数，垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在垂直方向上相互映射关系；垂直方向的不同位置上也具有不同的水平方向矫正系数，确定目标平面和成像平面在水平方向上相互映射关系，由此构成目标平面和成像平面的相互映射关系。

6.如权利要求5所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是，所述的矫正过程包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

2)由目标图像计算每个像素对应源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算；

所述的源图像为待矫正的图像，所述的目标图像为矫正后的图像。

7.如权利要求6所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是，步骤2)中，所述的插值方法包括如下步骤：

(a)对源图像的第m行和m+1行，求取对应在成像平面上的高度；

(b)求取对应矫正后目标图像的行数，源图像m行对应目标图像的行数n_m，源图m+1行对应目标图的行数n_m+1，对应源图像的m行矫正后的目标图像要获得n_m+1-n_m行；

(c)确定对应源图像m行和m+1行的水平矫正系数h[i]和h[i-1]，设定水平方向的中心坐标x₀；

(d)在目标图像上，由n_m行到n_m+1-1行，逐行计算每个像素与源图像的对应关系，目标图像的像素值由源图像上对应位置相邻的4个像素值加权计算得到。

8.如权利要求7所述的一种平面目标图像透视变形的矫正方法，其特征是，步骤(d)中，目标图像上第n_m行对应源图像的行参数u_m＝m，该行的第j个像素求对应源图像的像素列参数，x_j＝x₀+(j-x₀)/h[i]，所述行参数u_m和列参数x_j均为浮点数，它确定了目标图像上第n_m行，第j列的像素对应源图的行、列位置，当n_m+1-n_m大于1行时，利用插值方法求取其它行数据。

9.一种平面目标图像透视变形的矫正系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置：用于提取摄像装置在与目标平面成非垂直角度摄取的图像，并设定摄像环境参数；

垂直及水平变形方向确定装置：用于根据摄像环境参数确定垂直变形方向，选择与垂直变形方向相垂直的方向作为水平变形方向；

变形系数计算装置：用于根据所述的摄像环境参数以及垂直变形方向、水平变形方向，根据投影射线在垂直变形方向的不同位置i，计算相对应的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]；

矫正装置：利用获得的垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对摄取的图像进行矫正计算，获得摄像装置在垂直角度摄取的平面目标图像。

10.如权利要求9所述的一种平面目标图像透视变形的矫正系统，其特征在于，所述的变形系数计算装置包括：

1)用于计算垂直变形系数v[i]的计算装置

设成像平面垂直方向长度坐标最小值0，最大值x_max，令i＝0到i＝x_max，i增量为1，循环求取投射线经过成像平面垂直方向长度为i，相交与目标平面的y_i点，垂直位置i处的垂直方向透视变形矫正系数v[i]＝y_i/i；

2)用于计算水平变形系数h[i]的计算装置

求取y_i到M₂的垂线长度z_i；透视中心到M₂的距离记作j₀，位置i处的水平方向透视变形矫正系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

11.如权利要求9或10所述的一种平面目标图像透视变形的矫正系统，其特征在于，所述的矫正装置对源图像进行矫正的方法包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

2)由目标图像计算每个像素对应源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算；

所述的源图像为待矫正的图像，所述的目标图像为矫正后的图像。

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