CN103208119A - 一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法 - Google Patents

一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法，包括如下步骤：手持设备拍摄时，检测摄像头与水平方向的水平夹角
Figure 201310101765X100004DEST_PATH_IMAGE002
；将手持设备拍摄得到的原始照片以第一边缘
Figure 201310101765X100004DEST_PATH_IMAGE004
为转轴从第一平面旋转所述水平夹角到达第二平面，与第一边缘
Figure 580253DEST_PATH_IMAGE004
对应的第二边缘在第一平面的垂直投影为投影直线；计算放缩角
Figure 201310101765X100004DEST_PATH_IMAGE010
的大小：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，摄像头镜头视角畸变系数；在原始照片上确定放缩角的位置，放缩角的顶点在第一边缘
Figure 648200DEST_PATH_IMAGE004
的中垂线上，放缩角
Figure 814871DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别经过第二边缘
Figure 816325DEST_PATH_IMAGE006
的第一端点
Figure DEST_PATH_IMAGE014
和第二端点
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，放缩角
Figure 811963DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别与投影直线
Figure 825049DEST_PATH_IMAGE008
相交于第三端点
Figure DEST_PATH_IMAGE018
和第四端点
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；将原始照片收缩至四边形
Figure DEST_PATH_IMAGE022
内形成新照片。

Description

一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法。
背景技术
随着数码摄影的普及，拥有摄像头的手持设备越来越多。拍照成为用户生活中不可或缺的一部分。但受限于镜头与感应器的空间位置关系，在拍摄高楼大厦时，明显的透视感便会产生，这种现象有时并不是用户希望看到的。
专业的移轴镜头可以通过改变镜组内镜片的轴线方向与感应器的空间关系来纠正这种透视情况，但手持设备限于尺寸和造价，如此实现并不现实。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法，在不增加硬件成本的情况下实现对拍摄出来的透视图像进行校正。
一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法，包括如下步骤：
（1）手持设备拍摄时，检测手持设备的摄像头与水平方向的水平夹角                                               
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE002
；
（2）将手持设备拍摄得到的原始照片以第一边缘
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE004
为转轴从第一平面旋转所述水平夹角
Figure 468017DEST_PATH_IMAGE002
到达第二平面，与所述第一边缘
Figure 50308DEST_PATH_IMAGE004
对应的第二边缘
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE006
在第一平面的垂直投影为投影直线
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE008
；
（3）计算放缩角的大小：
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE014
为手持设备的摄像头镜头视角畸变系数；
（4）在原始照片上确定放缩角
Figure 585325DEST_PATH_IMAGE010
的位置，其中放缩角
Figure 153841DEST_PATH_IMAGE010
的顶点在第一边缘
Figure 949759DEST_PATH_IMAGE004
的中垂线上，且放缩角
Figure 827585DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别经过第二边缘
Figure 974532DEST_PATH_IMAGE006
的第一端点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE016
和第二端点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE018
，放缩角
Figure 550001DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别与投影直线
Figure 466005DEST_PATH_IMAGE008
相交于第三端点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE020
和第四端点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE022
；
（5）将原始照片收缩至四边形内，形成新照片，新照片点的像素值是原始照片中的相应点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE028
的像素值，其中，经过新照片点的第一直线分别与新照片的第一边和第二边相交于第一交点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE030
和第二交点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE032
，第一对应点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE034
是原始照片中在相应的第一对应边的与第一交点
Figure 837391DEST_PATH_IMAGE030
相对应的点，第二对应点
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE036
是原始照片中在相应的第二对应边的与第二交点
Figure 731398DEST_PATH_IMAGE032
相对应的点，且第一交点
Figure 501908DEST_PATH_IMAGE030
对第一边的分割比例等于第一对应点
Figure 596903DEST_PATH_IMAGE034
对第一对应边的分割比例，第二交点
Figure 328230DEST_PATH_IMAGE032
对第二边的分割比例等于第二对应点对第二对应边的分割比例，新照片点
Figure 57468DEST_PATH_IMAGE026
对第一线段的分割比例等于相应点对第二线段
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE040
的分割比例。
优选地，还包括如下步骤：
在新照片中确定一个最大的矩形，其中，该矩形以新第二边缘
Figure 201310101765X100002DEST_PATH_IMAGE042
为其中一个边长、且该矩形在新照片的区域内；
沿着该最大的矩形裁剪新照片得到裁剪照片。
优选地，还包括如下步骤： 
将所述裁剪照片等比例放大至设定大小。
优选地，通过陀螺仪检测所述水平夹角。
优选地，所述手持设备是手机。
本发明的有益效果是：在不增加手持设备的硬件设备的情况下，可以有效地消除拍出的照片出现的透视现象。
附图说明
图1是一种实施例的手持设备拍摄物体时的示意图；
图2是一种实施例的手持设备拍摄出的原始照片；
图3是图2的原始照片经过收缩后的新照片；
图4是图3的新照片经过裁剪和放大后的照片；
图5是一种实施例的图2的原始照片的示意图；
图6是图3的新照片的与图5相应的示意图；
图7是另一种实施例的图2的原始照片的示意图；
图8是图3的新照片的与图5相应的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步详细说明。
如图1至6所示，一种实施例的校正手持设备拍摄的透视图像的方法，手持设备1可以是手机、平板电脑等，包括如下步骤：
（1）如图1所示，手持设备1拍摄时，检测手持设备与水平方向n的水平夹角
Figure 371272DEST_PATH_IMAGE002
；通常，手持设备的摄像头与手持设备的屏幕垂直，而大多数的手持配备有陀螺仪、角度传感器等，因此，当手持设备与水平面n具有一个倾角时，能够被测出来。当手持设备打开摄像头进行拍摄时，陀螺仪工作，实时检测摄像头的法线m与水平面的水平夹角
Figure 116374DEST_PATH_IMAGE002
，每当快门被按下时，陀螺仪都会记录下此时排出的照片的水平夹角
Figure 553172DEST_PATH_IMAGE002
，每张拍下的照片都会记录对应的水平夹角。
（2）如图2所示，手持设备1拍摄得到原始照片ABDC，从图中可以看出，原始照片ABDC出现明显的透视，图像朝第一边缘AB汇聚，视觉上越靠近第一边缘AB图像中的物体越小。
假设图1中原始照片ABDC处于第一平面，以第一边缘
Figure 451255DEST_PATH_IMAGE004
为转轴从第一平面旋转水平夹角
Figure 644339DEST_PATH_IMAGE002
到达第二平面，然后，与第一边缘
Figure 252038DEST_PATH_IMAGE004
对应的第二边缘
Figure 445253DEST_PATH_IMAGE006
向第一平面垂直投影得到投影直线，如图2所示。
（3）接着，计算放缩角
Figure 883505DEST_PATH_IMAGE010
的大小：
Figure 52318DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 591883DEST_PATH_IMAGE014
为手持设备1的摄像头镜头视角畸变系数；
（4）在原始照片ABDC上确定放缩角
Figure 379711DEST_PATH_IMAGE010
的位置，首先，放缩角
Figure 563699DEST_PATH_IMAGE010
的顶点应该在第一边缘
Figure 778779DEST_PATH_IMAGE004
（或第二边缘
Figure 805641DEST_PATH_IMAGE006
）的中垂线（即原始照片ABDC的其中一条对称线）上；其次，放缩角
Figure 256214DEST_PATH_IMAGE010
的两条边必须分别经过第一端点
Figure 684921DEST_PATH_IMAGE016
和第二端点
Figure 87215DEST_PATH_IMAGE018
，这样，就可以确定放缩角在原始照片ABDC的位置了，而放缩角的两条边分别与投影直线
Figure 889583DEST_PATH_IMAGE008
相交于第三端点
Figure 571100DEST_PATH_IMAGE020
和第四端点
Figure 572554DEST_PATH_IMAGE022
；
（5）将原始照片ABDC收缩至四边形
Figure 240296DEST_PATH_IMAGE024
内，形成新照片（因为第一边缘AB上的点并没有变换，为了区分，用
Figure DEST_PATH_IMAGE046
和
Figure DEST_PATH_IMAGE048
分别代替
Figure DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure DEST_PATH_IMAGE052
），其中，端点A、B、C和D分别对应
Figure 128749DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure 122112DEST_PATH_IMAGE048
、和
Figure 941350DEST_PATH_IMAGE022
，具体的变换方法如下：
对于新照片
Figure 933577DEST_PATH_IMAGE044
中的任意一个新照片点
Figure 707629DEST_PATH_IMAGE026
，其的像素值等于原始照片中的相应点的像素值（即相当于把相应点
Figure 21115DEST_PATH_IMAGE028
的像素值填充到新照片点
Figure 133428DEST_PATH_IMAGE026
内），作经过新照片点
Figure 78381DEST_PATH_IMAGE026
的辅助直线L1，分别与新照片
Figure 276144DEST_PATH_IMAGE044
的第一边
Figure DEST_PATH_IMAGE054
和第二边相交于第一交点
Figure 417276DEST_PATH_IMAGE030
和第二交点
Figure 649674DEST_PATH_IMAGE032
，第一对应点和第二对应点
Figure 450588DEST_PATH_IMAGE036
分别是原始照片ABDC中与第一交点
Figure 926569DEST_PATH_IMAGE030
和第二交点
Figure 13473DEST_PATH_IMAGE032
相对应，由于在收缩过程中，存在如下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
而
Figure DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 96967DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 269322DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE066
、和
Figure DEST_PATH_IMAGE068
的长度又是已知的，因此，可以确定交点和交点
Figure 885745DEST_PATH_IMAGE036
分别在线段AB和线段AC的位置，进而可以求出线段ES的长度，从而根据
Figure 545397DEST_PATH_IMAGE062
，以及已知的线段和线段
Figure 848333DEST_PATH_IMAGE038
长度，可以确定
Figure DEST_PATH_IMAGE072
的长度，即相应点
Figure 503306DEST_PATH_IMAGE028
可以确定，从而将相应点
Figure 522077DEST_PATH_IMAGE028
的像素值赋予新照片点
Figure 669025DEST_PATH_IMAGE026
。对新照片
Figure 775652DEST_PATH_IMAGE044
内所有的新照片点
Figure 691656DEST_PATH_IMAGE026
根据上述过程完成像素值的赋值，即完成了新照片
Figure 881328DEST_PATH_IMAGE044
收缩。
如图7和8所示，辅助直线L1可以相交于新照片
Figure 374627DEST_PATH_IMAGE044
任意两条边，均能适用计算上述过程，例如分别与线段
Figure 675158DEST_PATH_IMAGE054
和线段
Figure 180089DEST_PATH_IMAGE042
相交，或者分别与线段
Figure DEST_PATH_IMAGE074
和相交。
（5）如图3和6所示，在新照片中
Figure 6410DEST_PATH_IMAGE044
确定一个最大的矩形（虚线框所示），该矩形以新第二边缘
Figure 969687DEST_PATH_IMAGE042
为其中一个边长，整个矩形的区域在新照片
Figure 594704DEST_PATH_IMAGE044
的区域内，沿着该最大的矩形裁剪新照片
Figure 126179DEST_PATH_IMAGE044
得到裁剪照片。
（6）如图4所示，将裁剪照片等比例放大至设定大小，比如，有可能边缘
Figure 67504DEST_PATH_IMAGE042
这个边先到达原始照片ABDC的第二边缘CD的长度，而另外一个边缘还没有到达对应的边缘BD的边长，即停止放大。

Claims (5)

1.一种校正手持设备拍摄的透视图像的方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）手持设备拍摄时，检测手持设备的摄像头与水平方向的水平夹角                                               
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE002
；
（2）将手持设备拍摄得到的原始照片以第一边缘
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE004
为转轴从第一平面旋转所述水平夹角
Figure 927376DEST_PATH_IMAGE002
到达第二平面，与所述第一边缘
Figure 150547DEST_PATH_IMAGE004
对应的第二边缘在第一平面的垂直投影为投影直线
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE008
；
（3）计算放缩角
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE010
的大小：
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE014
为手持设备的摄像头镜头视角畸变系数；
（4）在原始照片上确定放缩角
Figure 497346DEST_PATH_IMAGE010
的位置，其中放缩角
Figure 614206DEST_PATH_IMAGE010
的顶点在第一边缘
Figure 778471DEST_PATH_IMAGE004
的中垂线上，且放缩角
Figure 376023DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别经过第二边缘
Figure 385568DEST_PATH_IMAGE006
的第一端点
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE016
和第二端点
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE018
，放缩角
Figure 825776DEST_PATH_IMAGE010
的两条边分别与投影直线相交于第三端点
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE020
和第四端点；
（5）将原始照片收缩至四边形
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE024
内，形成新照片，新照片点
Figure 201310101765X100001DEST_PATH_IMAGE026
的像素值是原始照片中的相应点的像素值，其中，经过新照片点
Figure 109438DEST_PATH_IMAGE026
的第一直线分别与新照片的第一边和第二边相交于第一交点
Figure DEST_PATH_IMAGE030
和第二交点
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，第一对应点是原始照片中在相应的第一对应边的与第一交点
Figure 984990DEST_PATH_IMAGE030
相对应的点，第二对应点
Figure DEST_PATH_IMAGE036
是原始照片中在相应的第二对应边的与第二交点
Figure 561596DEST_PATH_IMAGE032
相对应的点，且第一交点
Figure 802085DEST_PATH_IMAGE030
对第一边的分割比例等于第一对应点
Figure 487144DEST_PATH_IMAGE034
对第一对应边的分割比例，第二交点
Figure 963125DEST_PATH_IMAGE032
对第二边的分割比例等于第二对应点
Figure 50029DEST_PATH_IMAGE036
对第二对应边的分割比例，新照片点
Figure 726998DEST_PATH_IMAGE026
对第一线段
Figure DEST_PATH_IMAGE038
的分割比例等于相应点
Figure 243562DEST_PATH_IMAGE028
对第二线段
Figure DEST_PATH_IMAGE040
的分割比例。
2.如权利要求1所述的校正手持设备拍摄的透视图像的方法，其特征是，还包括如下步骤：
在新照片中确定一个最大的矩形，其中，该矩形以新第二边缘
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为其中一个边长、且该矩形在新照片的区域内；
沿着该最大的矩形裁剪新照片得到裁剪照片。
3.如权利要求2所述的校正手持设备拍摄的透视图像的方法，其特征是，还包括如下步骤： 
将所述裁剪照片等比例放大至设定大小。
4.如权利要求1-3任一所述的校正手持设备拍摄的透视图像的方法，其特征是：通过陀螺仪检测所述水平夹角
Figure 460916DEST_PATH_IMAGE002
。
5.如权利要求1-3任一所述的校正手持设备拍摄的透视图像的方法，其特征是：所述手持设备是手机。
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