CN103945103A - 基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，它包括以下步骤：S1：将全景摄像机的各摄像头光轴按照相同圆心、相同夹角排列；S2：分别读出各摄像头在同一时刻的一帧图像；S3：对每一副图像进行柱面投影；S4：将各柱面投影图像融合成一个柱面全景图像；S5：根据视场内容对柱面全景图像进行X方向划分；S6：重新按照划分区域对图像进行多平面反柱面投影。本发明的有益效果是：利用基于柱面的多平面二次投影方法消除全景图像的畸变，可有效减少全景图像的畸变，特别是消除水平直线完全的畸变，可使全景摄像机所采集到的全景图像效果更好，提高全景图像的可视性。

Description

基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法
技术领域
本发明涉及一种基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法。
背景技术
摄像机是监控系统的一个重要部件，由于镜头拍摄角度的限制，目前市面上常见的单摄像头摄像机都只能拍摄有限角度内的场景，我们只能按照该摄像头的拍摄角度采集有限角度范围内的图像，视场角小、盲区多，无法满足道路、桥梁、广场、楼顶等室外监控的需求。
基于多摄像头的全景摄像机可避免单个摄像机监控的不足，通常在同一摄像机上安装多个摄像头，可实现较大角度范围内的拼接成像，从而达到全景监控的目的。
然而，在多摄像头全景摄像机的成像过程中，全景图像通常会存在一定的水平直线弯曲畸变。目前，在全景图像中产生畸变的情况主要有两种：（1）基于鱼眼透镜的全景图像产生的畸变；（2）基于柱面的全景图像产生的畸变。其中，第一种鱼眼透镜全景图像所产生的畸变的校正算法十分复杂，且实时性差，矫正系统设计与实现的成本相对较高；第二种情况在实际应用中涉及较为广泛。
水平直线弯曲的畸变会直接影响基于柱面的全景图像的成像效果和可视性，为了改善全景摄像机的成像效果，如何寻求一种高效、矫正效果好的畸变消除方法是当前全景摄像机领域研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，利用基于柱面的多平面二次投影方法消除全景图像的畸变，有效减少全景图像的畸变，特别是消除水平直线完全的畸变，使得全景摄像机所采集到的全景图像效果更好、可视性更高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，它包括以下步骤：
S1：将全景摄像机的各摄像头光轴按照相同圆心、相同夹角排列；
S2：分别读出各摄像头在同一时刻的一帧图像；
S3：对每一副图像进行柱面投影；
S4：将各柱面投影图像融合成一个柱面全景图像；
S5：根据视场内容对柱面全景图像进行X方向划分；
S6：重新按照划分区域对图像进行多平面反柱面投影。
进一步地，摄像头的数量为三个。
进一步地，步骤S1所述的夹角的角度为3θ/4～5θ/6，其中，θ为镜头的水平视场角。
进一步地，步骤S5所述的X方向划分的步骤包括以下子步骤：
S501：在柱面全景图像上找到与摄像头成像平面平行的主要平面；
S502：在图像中找到平面之间的垂线；
S503：各垂线的横坐标值即为X方向的划分坐标。
进一步地，步骤S6所述的多平面反柱面投影的步骤包括以下子步骤：
S601：按照X方向的划分坐标将融合好的全景图像重新分割为若干图像；
S602：对每个图像进行柱面到平面的反柱面投影；
S603：对图像进行裁剪形成最终的矩形全景图像。 
本发明的有益效果是：利用基于柱面的多平面二次投影方法消除全景图像的畸变，可有效减少全景图像的畸变，特别是消除水平直线完全的畸变，可使全景摄像机所采集到的全景图像效果更好，提高全景图像的可视性。 
附图说明
图1为本发明图像处理方法流程图；
图2为全景图像X方向划分的结构示意图；
图3为弧面AB投影到平面AB的示意图；
图4为畸变矫正前的全景图像；
图5为畸变矫正后的全景图像。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，它包括以下步骤：
S1：将全景摄像机的三个摄像头光轴按照相同圆心、相同夹角排列，夹角的角度为3θ/4～5θ/6，其中，θ为镜头的水平视场角；
S2：分别读出各摄像头在同一时刻的一帧图像；
S3：对每一副图像进行柱面投影；
S4：将各柱面投影图像融合成一个柱面全景图像；
S5：根据视场内容对柱面全景图像进行X方向划分；
S6：重新按照划分区域对图像进行多平面反柱面投影。
步骤S5所述的X方向划分的步骤包括以下子步骤：
S501：在柱面全景图像上找到与摄像头成像平面平行的主要平面，如图2中所示的平面A、B、C；
S502：在图像中找到平面之间的垂线，如图2中所示的X1、X2；
S503：垂线X1、X2的横坐标值即为X方向的划分坐标。
步骤S6所述的多平面反柱面投影的步骤包括以下子步骤：
S601：按照X方向的划分坐标将融合好的全景图像重新分割为若干图像；
S602：对每个图像进行柱面到平面的反柱面投影，如图3所示为弧面AB投影到平面AB的示意图；
S603：对图像进行裁剪形成最终的矩形全景图像，由于步骤S601的分割只是意义上的分割，因此无需再融合。
如图4和图5所示，为畸变矫正前、后的全景图像对比图，可以看出图5较图4而言，水平直线的弯曲现象得到了明显的矫正。

Claims (5)

1.基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：将全景摄像机的各摄像头光轴按照相同圆心、相同夹角排列；
S2：分别读出各摄像头在同一时刻的一帧图像；
S3：对每一副图像进行柱面投影；
S4：将各柱面投影图像融合成一个柱面全景图像；
S5：根据视场内容对柱面全景图像进行X方向划分；
S6：重新按照划分区域对图像进行多平面反柱面投影。
2.根据权利要求1所述的基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，其特征在于：所述的摄像头的数量为三个。
3.根据权利要求1所述的基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，其特征在于：步骤S1所述的夹角的角度为3θ/4～5θ/6，其中，θ为镜头的水平视场角。
4.根据权利要求1所述的基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，其特征在于：步骤S5所述的X方向划分的步骤包括以下子步骤：
S501：在柱面全景图像上找到与摄像头成像平面平行的主要平面；
S502：在图像中找到平面之间的垂线；
S503：各垂线的横坐标值即为X方向的划分坐标。
5.根据权利要求1所述的基于柱面的多平面二次投影消除全景摄像机图像畸变的方法，其特征在于：步骤S6所述的多平面反柱面投影的步骤包括以下子步骤：
S601：按照X方向的划分坐标将融合好的全景图像重新分割为若干图像；
S602：对每个图像进行柱面到平面的反柱面投影；
S603：对图像进行裁剪形成最终的矩形全景图像。
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