CN103177418B - 一种平面目标图像的透视变形方法和系统 - 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。本发明所述的方法及系统首先获取透视变形前的源图像，并设定透视变形对应的摄像环境参数，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]，最后对源图像进行变形计算，获得在此摄像环境下的透视变形图像。采用本发明所述的方法及系统，可以简化透视变形的计算过程，降低透视变形过程的计算量，提高透视变形速度。

Description

一种平面目标图像的透视变形方法和系统

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的透视变形方法及系统。

背景技术

平面目标图像的透视变形属于图像变形技术。图像变形技术是图像处理的一个分支，主要解决两个问题：(1)图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射问题；(2)图像连续变形过程的平滑与优化问题。随着计算机图形学和计算机视觉技术的发展以及对图像变形技术的旺盛需求，该项技术取得了很大的进步，应用领域也在不断扩大。

现有图像变形技术主要包括三种方法：

方法一，基于网格的图像变形算法。首先在图像中选择若干特征控制点，建立图像的特征网格模型，变形处理过程使图像在网格的约束下，在网格内部按某种算法，计算图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射关系。

方法二，基于域的图像变形算法。利用源图像和目标图像中具有代表性的特征线段来定义变形前后两幅图像的特征坐标映射，其它的点通过到线段的距离来确定对准关系。通常用逆向映射来估算图像变形，并按某种算法，计算目标变形图像对应源图像的空间位置及光学特征的映射关系。

方法三，基于能量的图像变形算法。利用源图像和目标图像中具有代表性的特征线段来定义变形前后两幅图像的特征坐标映射，其它的点通过到线段的距离来确定对准关系。通常用逆向映射来估算图像变形，并按某种算法，计算目标变形图像对应源图像的空间位置及光学特征的映射关系。

现有图像变形技术中，确定图像的变形特征是其中非常重要的技术环节。由于图像的变形都是非线性的，变形特征又是千变万化的。设定变形特征有人工设定和自动设定两种方式。人工设定是非常复杂且繁琐的事情，对于某些应用还必须采用人工设定方式；对于有一定规律的应用场合，可采用自动设定方式，自动设定方式必须依据图像上具有明显特征的图像信息，如边界、格线、曲线段等，按一定规则完成变形特征设定。连续变形过程的平滑与优化实际上也是通过对连续图像变形特征的设定与变形算法的优化来实现的。

本发明技术所涉及的图像变形，是属于具有透视变形规律的非线性图像变形。此项技术中，透视变形与透视变形的矫正，实际上都是通过确定变形前后图像的透视变形特征，然后，根据透视变形特征计算图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射关系，最后实现透视变形或透视变形矫正。由于透视变形与透视变形矫正技术在求取透视变形特征这一技术措施是相似的，下面介绍有关透视变形矫正的现有相关技术。

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，《Methodandapparatusforresolvingperspectivedistortioninadocumentimageandforcalculatinglinesunminimages》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的传统思想来实现透视变形特征的求取，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特征的图像变形处理。

在没有可利用的边缘、线框等可用信息的情况下，怎样实现图像的透视变形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，只依赖于设定的摄像环境参数(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。

对于连续的透视变形过程，采用现有图像变形技术也无法实现真实的图像透视变形。

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变形计算过程、降低变形过程的计算量、提高变形速度的平面目标图像透视变形方法及系统。本发明的另一目的在于提供一种通过连续改变摄像环境参数，实现连续的图像透视变形过程。

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方法，包括以下步骤：

(1)提供与目标平面成垂直角度摄取的源图像，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数；

(2)根据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提供的源图像进行透视变形计算，获得在步骤1所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

进一步，步骤1中，所述摄像环境参数设定方法如下：在所述源图像上任选一点p₁与透视中心p₀和成像平面中一点p₁₀共直线，设定摄像装置透视中心到p₁点的直线与所述源图像所在平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在所述源图像所在平面投影线上的一点p₂，设定摄像装置透视中心到所述源图像所在平面p₂点直线与所述源图像所在平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中一点p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；

步骤2中，选择由所述源图像上p₁到p₂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、所述源图像所在平面一点p₁和s₁以及p₂和s₂是根据透视变形所需的摄像环境来确定。

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，相交与所述源图像所在平面的y_i点，计算位置i处的垂直方向透视变形系数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系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

进一步，步骤4中，透视变形过程由两个方向的透视变形信息综合计算获得每个像素的透视变形系数，垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向透视变形系数，确定所述源图像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透视变形系数，确定所述源图像和成像平面在水平方向上相互映射关系；由此构成所述源图像和成像平面的相互映射关系。

所述成像平面即为透视变形图像所在平面。

更进一步，所述的透视变形过程包括如下步骤：

1)确定透视变形图像的宽度和高度；

2)由透视变形图像计算每个像素对应所述源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算；

再进一步，步骤2)中，所述的插值方法包括如下步骤：

(a)对变形后目标图像的第m行，求取对应在成像平面上的高度；

(b)求取变形后目标图像m行对应源图像的行数n_m；

(c)确定对应目标图像m行的水平变形系数h[i]，设定水平方向的中心坐标x₀；

(d)在目标图像上，对m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。

更进一步，步骤(d)中，目标图像上第m行对应源图的行参数u_m＝n_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m行、第j列的像素对应源图像的行、列位置。

进一步，将摄像环境参数作为对所述源图像透视变形的控制参数，连续改变摄像环境参数中的一个或多个参数值，获得连续的图像透视变形效果。

一种平面目标图像透视变形的系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置21：用于提供在与目标平面成垂直角度摄取的源图像(即未进行变形处理前的源图像)，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数；

垂直及水平变形方向确定装置22：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23：用于根据设定的摄像环境参数以及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]；

透视变形装置24：用于利用垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对提供的源图像进行透视变形计算，获得在所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

本发明的效果在于：采用本发明所述的方法及系统，可以简化变形计算过程、降低变形过程的计算量、提高变形速度。本发明的另一效果在于通过连续改变摄像环境参数，可以实现连续的图像透视变形过程。

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是实施例原始图像；

图7是实施例中垂直方向变形系数和水平方向变形系数的曲线图；

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后获得的图像。

图9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后获得的另一图像。

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2所示，一种平面目标图像透视变形的系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置21：用于提供在与目标平面成垂直角度摄取的源图像(即未进行变形处理前的源图像)，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数，本实施例中，摄像环境参数设定方法如下：在源图像上任选一点p₁与透视中心p₀和成像平面(透视变形后图像所在的平面)中一点p₁₀共直线，设定摄像装置透视中心到p₁点的直线与源图像所在平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在源图像所在平面投影线上的一点p₂，设定摄像装置透视中心到源图像所在平面p₂点直线与源图像所在平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点；成像平面中一点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：用于选择所述源图像上p₁到p₂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：用于根据设定的s₁、p₂、s₂、所述源图像所在平面一点p₁以及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]；

透视变形装置24：用于利用垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对提供的源图像进行透视变形计算，获得在所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

如图1所示，一种平面目标图像的透视变形方法，包括以下步骤：

步骤S11：提供在与目标平面成垂直角度摄取的源图像(即未进行变形处理前的源图像)，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数，设定方法如下：在所述源图像上任选一点p₁与透视中心p₀和成像平面(透视变形图像所在的平面)中一点p₁₀共直线，设定摄像装置透视中心到p₁点的直线与所述源图像所在平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在所述源图像所在平面投影线上的一点p₂，设定摄像装置透视中心到所述源图像所在平面p₂点直线与所述源图像所在平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点；成像平面中一点p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点。

步骤S12：选择由步骤S11所述源图像上p₁到p₂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透视变形图像对应的平面，p₂₀是p₂点对应到透视变形图像上的点；

步骤S13：根据步骤S11设定的s₁、p₂、s₂、所述源图像所在平面一点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提供的源图像进行透视变形计算，获得在步骤S11所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

如图3、图4所示，图3是图像透视变形对应的摄像环境示意图，其中M是所述源图像所在平面，p₀是摄像装置透视中心。图4中的M₂(图3中未画出)是所述源图像所在平面M在p₂点处的成像平面，成像平面是透视变形图像对应的平面。成像平面M₂中一点p₁₀点与p₁、p₀的点共直线。s₁是p₀与p₁确定的直线与所述源图像所在平面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确定的直线与所述源图像平面M的夹角；P₂₀是透视中心到p₂点的直线与成像平面M₂的交点。其中，p₁、s₁、p₂、s₂这4个参数，唯一的确定了对所述源图像进行透视变形对应的摄取环境。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是与目标平面成垂直角度摄取的图像，图像宽度780，图像高度583，对图6所示图像设定透视变形对应的摄像环境，设定p₁、p₂点，p₁点坐标(x＝390，y＝387)，p₂点坐标(x＝390，y＝582)；设定s₁＝30度，s₂＝40度。

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是所述源图像所在平面M在p₂点处的成像平面。成像平面M₂放置的位置只影响透视变形图像大小的比例关系，而不影响透视变形规律。在图4中，将当前成像平面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源图像所在平面被摄入的范围。本实施例中，p₂选择p₀与p₁确定的直线在所述图像平面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，定义为所述图像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，相交与所述图像平面的y_i点，垂直方向透视变形系数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直线对所述源图像平面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源图像所在平面区域，投影成像在成像平面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，投影对应源图像所在平面上的y点与成像平面的距离是不同的，源图像所在平面上的y点对应图5中平行于成像平面M₂的一条直线，该直线与成像平面M₂的距离z。该直线到透视中心的距离＝z+p₀点到成像平面M₂的距离。图5中与成像平面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可知源图像到成像的缩小系数与此距离成反比例关系；成像到源图像的放大系数与此距离成正比例关系。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，水平方向透视变形系数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变形系数和水平方向变形系数的曲线图。图中横坐标表示图4中成像平面上x的位置；纵坐标是变形参数值。图7中有两条曲线，上面的是垂直方向变形系数曲线；下面的是水平方向变形系数曲线。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变形系数的变化规律都是非线性的。

变形过程由两个方向的变形信息综合计算获得每个像素的变形系数。垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向变形系数，确定所述源图像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变形系数，确定所述源图像平面和成像平面在水平方向上相互映射关系；由此构成所述源图像平面和成像平面(透视变形后图像所在的平面)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。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的变形过程，我们将待变形的图像称为源图像，变形后的图像称为目标图像即透视变形图像。变形过程包括如下步骤：

1)确定目标图像的宽度和高度；

对应图6图像的高度583，在计算垂直变形系数时，对应变形后的图像最大高度为237，对应的变形系数为v[237]，求取变形后图像最大高度h_m＝583/v[237]＝237；对应图6图像的宽度和水平变形系数h[0]，求取变形后图像最大宽度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、水平变形系数，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)对目标图像的第m行，求取对应在成像平面上的高度，i＝h_m-m；

本例中，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。

(b)求取对应源图像的行数。目标图像m行对应源图像的行数；本例中，n_m＝583-y_i，其中y_i＝i*v[i]。

(c)确定对应目标图像m行的水平变形系数h[i]，设定水平方向的中心坐标x₀；

本例中，确定对应目标图像m行的水平变形系数h[i]，设定x₀＝780/2(780是目标图像的宽度)，x₀是水平方向的中心坐标；

(d)在目标图像上，对m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。

本例中，在目标图像上，计算第m行每个像素与源图的对应关系。第m行对应源图的行参数u_m＝n_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m行、第j列的像素对应源图像的行、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。

图8是图6所示图像经透视变形后获得的图像。其中摄像环境参数，设定p₁、p₂点，p₁点坐标(x＝390，y＝387)，p₂点坐标(x＝390，y＝582)；设定s₁＝30度，s₂＝40度。

上述的实施例完成了由所述图像到一个特定摄像环境参数对应的图像透视变形。当我们将摄像环境参数作为对所述图像透视变形的控制参数。按照某种需求，连续改变摄像环境参数中的一个或多个参数值，按上述实施例的做法，即可获得连续的图像透视变形效果。

图9是图6所示图像经透视变形后获得的图像，其中摄像环境参数，设定p₁、p₂点，p₁点坐标(x＝390，y＝330)，p₂点坐标(x＝390，y＝582)；设定s₁＝38.1度，s₂＝52.15度。

对比图8和图9可知，在两组摄像环境参数之间，各参数值连续变化即可获得连续的透视变形效果。

根据上述实施例可以看出，在已有垂直角度摄取的平面目标图像时，只需提供少量摄像相关的技术参数，通过本发明所述的方法及系统能够转换为所需观察角度下，具有透视变形效果的图像。也可实现不同观察角度下，连续具有透视变形效果的图像。

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方法，包括以下步骤：

(1)提供与目标平面成垂直角度摄取的源图像，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数；所述摄像环境参数设定方法如下：在所述源图像上任选一点p₁与透视中心p₀和成像平面中一点p₁₀共直线，设定摄像装置透视中心到p₁点的直线与所述源图像所在平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在所述源图像所在平面投影线上的一点p₂，设定摄像装置透视中心到所述源图像所在平面p₂点直线与所述源图像所在平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中一点p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；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；

(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；选择由所述源图像上p₁到p₂点所确定的直线作为垂直变形方向；

(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提供的源图像进行透视变形计算，获得在步骤1所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

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垂直方向长度为i，相交与所述源图像所在平面的y_i点，计算位置i处的垂直方向透视变形系数v[i]＝y_i/i。

3.如权利要求2所述的一种平面目标图像透视变形的方法，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M₂的距离记作j₀，计算位置i处的水平方向透视变形系数h[i]＝(j₀+z_i)/j₀。

4.如权利要求1到3中任一项所述的一种平面目标图像透视变形的方法，其特征是：步骤4中，透视变形过程由两个方向的透视变形信息综合计算获得每个像素的透视变形系数，垂直方向的不同位置具有不同的垂直方向透视变形系数，确定所述源图像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透视变形系数，确定所述源图像和成像平面在水平方向上相互映射关系；由此构成所述源图像和成像平面的相互映射关系。

5.如权利要求4所述的一种平面目标图像透视变形的方法，其特征是，所述的透视变形过程包括如下步骤：

1)确定透视变形图像的宽度和高度；

2)由透视变形图像计算每个像素对应所述源图像像素的x、y坐标，按插值方法完成映射计算。

6.如权利要求5所述的一种平面目标图像透视变形的方法，其特征是，步骤2)中，所述的插值方法包括如下步骤：

(a)对变形后目标图像的第m行，求取对应在成像平面上的高度；

(b)求取变形后目标图像m行对应源图像的行数n_m；

(c)确定对应目标图像m行的水平变形系数h[i]，设定水平方向的中心坐标x₀；

(d)在目标图像上，对m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。

7.如权利要求6所述的一种平面目标图像透视变形的方法，其特征是，步骤(d)中，目标图像上第m行对应源图的行参数u_m＝n_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m行、第j列的像素对应源图像的行、列位置。

8.如权利要求1到3任一所述的一种平面目标图像透视变形的方法，其特征是：将摄像环境参数作为对所述源图像透视变形的控制参数，连续改变摄像环境参数中的一个或多个参数值，获得连续的图像透视变形效果。

9.一种平面目标图像透视变形的系统，包括以下装置：

图像及摄像环境参数提取装置21：用于提供在与目标平面成垂直角度摄取的源图像，设定所述源图像透视变形对应的摄像环境参数；所述摄像环境参数设定方法如下：在所述源图像上任选一点p₁与透视中心p₀和成像平面中一点p₁₀共直线，设定摄像装置透视中心到p₁点的直线与所述源图像所在平面的夹角s₁，选定透视中心到p₁点的直线在所述源图像所在平面投影线上的一点p₂，设定摄像装置透视中心到所述源图像所在平面p₂点直线与所述源图像所在平面的夹角s₂，确定透视中心到p₂点的直线与成像平面的交点p₂₀点，所述成像平面中一点p₁₀点是透视中心p₀点对成像平面的正交点；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；

垂直及水平变形方向确定装置22：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；选择由所述源图像上p₁到p₂点所确定的直线作为垂直变形方向；

变形系数计算装置23：用于根据设定的摄像环境参数以及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]；

透视变形装置24：用于利用垂直变形系数v[i]和水平变形系数h[i]，对提供的源图像进行透视变形计算，获得在所设定的摄像环境下对所述源图像的透视变形图像。

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系统，其特征在于，所述的变形装置对源图像进行变形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；

所述的源图像为待变形的图像，所述的目标图像为变形后的图像。