CN104270571B - 图像处理方法以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像处理方法以及电子设备。所述方法应用于包括图像采集单元的电子设备，包括：通过至少一个感应单元获取使用所述图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息，所述距离信息表示所述至少一部分像素中的每一个像素所对应的被摄对象到所述图像采集单元的距离；根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率；以及根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像。根据该图像处理方法以及电子设备，不仅能够低成本地校正图像中透视畸变导致的失真，还能够将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果。

Description

图像处理方法以及电子设备

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及不仅能够低成本地校正图像中透视畸变导致的失真，还能够将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果的图像处理方法以及电子设备。

背景技术

众所周知，我们的眼睛识别远近的一种方法就是利用物体的相对大小。具体而言，我们到物体的距离越远显得就越小，越近显得就越大。这种“近大远小”的关系叫做透视关系。在摄影中，透视关系的程度与摄像头和被摄对象之间的距离有关，具体而言，摄像头和被摄对象之间的距离越远透视关系越弱，距离越近透视关系就越强。我们将因透视关系导致的失真称为透视畸变。

图1A、B是用于说明透视畸变的原理的示意图。如图1A所示，当被摄对象为一个平面的物体时，由于镜头到被摄对象之间的距离大致相同，因此能够均匀地成像，不存在过大的透视畸变。然而，如图1B所示，当被摄对象不是一个平面，例如被摄对象的某一部分具有向镜头方向的凸部时，由于该凸部离镜头的距离较近，因此在所拍摄的图像中位于中央的凸部会被放大。

如今，手机、笔记本电脑、平板电脑等电子设备往往具有例如摄像头等的图像采集单元，以实现拍摄功能。然而，这些电子设备的图像采集单元一般都需要近距离拍摄，因此为了获取更大范围的图像，往往采用广角镜头。例如，使用智能手机的自拍功能时，往往需要近距离地拍摄到整个脸部，因此手机的前置摄像头往往是广角镜头。图2A、B是用于说明因透视即便导致的失真的示意图。如图2A所示，使用例如智能手机的前置摄像头拍摄出来的图像中，由于鼻尖部分离摄像头的距离相对较近，因此被摄对象的鼻子与面部的其它器官相比会明显变大，显得脸部很不协调，严重影响了自拍的效果。

相反，如果采用焦距过大的长焦镜头拍摄脸部，则需要在很远的地方拍摄。如图2B所示，随着被摄对象越来越远，拍摄出来的图像却开始变得扁平，失去了层次感和细节，脸部显得没有立体感，也就是“平脸”。

为了解决这样的透视畸变导致的失真的问题，通过高档镜头光学设计以及用料考究，已经出现了利用镜片组的优化设计、选用高质量的光学玻璃(如萤石玻璃)来制造镜片，可以使透视畸变降到很低的程度。

但是，通过这种方法也不可能完全消除透视畸变，目前最高质量的镜头在极其严格的条件下测试，也会产生不同程度的变形和失真。不仅如此，这样的高质量的光学玻璃所制造的镜片会导致成本大大增加，特别是在智能手机、笔记本电脑、平板电脑等不以拍摄功能为主的电子设备上很难得到普及。

发明内容

本发明鉴于以上课题完成，其目的在于，提供一种图像处理方法以及电子设备，可以低成本地对透视畸变进行校正，完全消除因透视畸变引起的失真并且还能够将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果。

本发明的一个实施例提供一种图像处理方法，应用于包括图像采集单元的电子设备，其中包括：通过至少一个感应单元获取使用所述图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息，所述距离信息表示所述至少一部分像素中的每一个像素所对应的被摄对象到所述图像采集单元的距离；根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率；以及根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像。

本发明的实施例还提供一种电子设备，包括图像采集单元，其中包括：

距离信息获取模块，配置来通过至少一个感应单元获取使用规定的所述图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息，所述距离信息表示所述至少一部分像素中的每一个像素所对应的被摄对象到所述图像采集单元的距离；放大倍率确定模块，配置来根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率；以及图像调整模块，配置来根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像。

根据上述图像处理方法以及电子设备，可以低成本地对透视畸变进行校正，完全消除因透视畸变引起的失真并且能够将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果。

附图说明

图1A、B是用于说明的透视畸变的原理的示意图。

图2A、B是用于说明因透视即便导致的失真的示意图。

图3是用于说明根据本发明的实施例的图像处理方法的流程图。

图4是用于说明本发明的实施例中像素的距离信息的示意图。

图5是用于说明不同焦距的镜头的放大倍率与距离之间的关系的图。

图6是用于说明本发明的实施例中像素的放大倍率的示意图。

图7是用于说明放大倍率与像素点的位置关系的示意图。

图8是用于说明在本发明的实施例中根据放大倍率调整像素在图像中的位置的示意图。

图9是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果的示意图。

图10是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果时，放大倍率与距离之间的关系的图。

图11是用于说明根据本发明的实施例的电子设备的功能框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员能够更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图详细说明本发明的图像处理方法以及电子设备的具体实施方式。

【图像处理方法】

下面，结合附图来详细说明本发明的图像处理方法。本发明的图像处理方法应用于包括图像采集单元的电子设备。图像采集单元典型为带有CCD或者CMOS等感光元件的摄像头，但实际上不限如此，图像采集单元也可以是其他能够采集到图像的任何其他类型的传感器。该电子设备不限于摄像机、照相机等以拍照功能为主的设备，例如可以是平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、PDA等以运算功能为主的设备、也可以是电子书籍、电视、显示器等以显示功能为主的设备，还可以是智能电话、便携式电话等以通话功能为主的设备，只要能够包括图像采集单元即可。很显然，在本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3是用于说明根据本发明的实施例的图像处理方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

首先，通过至少一个感应单元获取使用图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息(步骤S301)。感应单元是用来测量从图像采集单元到被摄对象的距离的元件，例如是激光距离传感器、红外距离传感器等元件，也可以是除上述图像采集单元之外的另外一个图像采集单元，从而根据两个图像采集单元分别在不同位置采集到的两个图像来计算距离。距离信息是使用图像采集单元采集的图像中的各个像素所对应的被摄对象到图像采集单元的距离。图4是用于说明本发明的实施例中像素的距离信息的示意图。如图4所示，假设被摄对象为人脸，并且感应单元获取到从图像采集单元到鼻尖的距离为30cm、到鼻沟的距离为32cm、到脸颊的距离为30.5cm、到耳根的距离为33cm时，图像中鼻尖对应的像素的距离信息为30cm、鼻沟对应的像素的距离信息为32cm、脸颊对应的像素的距离信息为30.5cm、耳根对应的像素的距离信息为33cm。以此类推，获取所拍摄的图像中的各个像素的距离信息。这里，感应单元可以获取图像中全部像素的距离信息，也可以仅仅获取图像中的主要识别部分的像素的距离信息。例如，当一张图像中包含人脸以及背景时，可以仅仅获取图像中的人脸部分的像素的距离信息。

接下来，根据距离信息以及图像采集单元的光学特性确定至少一部分像素的放大倍率(步骤S302)。典型地，在图像采集单元为包括镜头以及感光单元的摄像头时，可以根据上述距离信息以及镜头的焦距的光学特性来确定上述获得了距离信息的每一个像素的放大倍率。图5是用于说明不同焦距的镜头的放大倍率与距离之间的关系的图。如图5所示，无论是何种焦距的镜头，都遵循同样的规律，即：物体到镜头的距离越远，图像中的该物体就越被缩小；物体到摄像头的距离越近，图像中的该物体就越被放大。但是，焦距为24mm的镜头的曲线斜率比焦距为105mm的镜头的曲线斜率大。这表明，广角镜头因距离导致的图像中的大小变化程度比长焦镜头的变化程度更加剧烈，换句话说，广角镜头所拍摄的图像的透视关系比长焦镜头所拍摄的透视关系更强。放大倍率的基点优选为镜头的光学中心，也就是相对于镜头的光学中心所对准的物体的大小的倍率。应当注意，虽然图5中仅仅示出了焦距为24mm的镜头和焦距为105mm的镜头的规律，但事实上这一规律也适用于其他焦距的镜头。在理想状况下，满足以下关系：

其中，镜头的焦距为f，镜头到被摄对象的距离为S，放大倍率为M。

可见，只要镜头的焦距确定，则能够获得唯一的距离S和放大倍率之间的关系曲线，也就是该焦距对应的光学特性曲线。由此，可以根据像素的距离信息以及与镜头的焦距对应的特性曲线来确定该像素的放大倍率。具体而言，可以根据图4的距离信息，结合拍摄的镜头的焦距对应的光学特性曲线，获得如图6所示的放大倍率。图6是用于说明本发明的实施例中像素的放大倍率的示意图。如图6所示，可以确定图像中鼻尖对应的像素的放大倍率为2倍；鼻唇沟对应的像素的放大倍率为1.2倍；脸颊对应的像素的放大倍率为1.5倍；耳根对应的像素的放大倍率为0.7倍，以此类推，能够得到获取了距离信息的每一个像素的放大倍率。

最后，根据至少一部分像素的放大倍率调整图像(步骤S303)。获得了像素的放大倍率后，通过对放大倍率较大的部分进行缩小并且对放大倍率较小的部分进行放大，即可获得没有透视畸变的图像。具体而言，可以使用各种各样的方法来对图像中的某一部分进行缩小或者放大。作为一个示例，可以根据像素的放大倍率调整该像素在图像中的位置。优选地，对于上述获得放大倍率的各个像素，根据其放大倍率调整所述像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离，使得像素的放大倍率越大，该像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离越短。

图7是用于说明放大倍率与像素点的位置关系的示意图。图7中，L1、L2为两个物体的大小，S1、S2分别为该两个物体到某个参照点之间的距离，则根据三角形相似的原理可知，满足：

假设L1为标准的物体的大小(例如，镜头的光学中心所对准的物体的大小)，L2为通过透视畸变而被放大的物体的大小(放大倍率M≥1)，则其放大倍率M为：

因此，如果期望消除透视畸变所导致的失真，也就是将被放大的L2的物体在图像中缩小为L1的大小，则可以将该像素与参照点之间的距离调整为：

图8是用于说明在本发明的实施例中根据放大倍率调整像素在图像中的位置的示意图。图8中，“+”表示参照点，参照点优选为图像中对应于镜头的光学中心的点。如果位于p点的像素的放大倍率M＝2，说明该像素是相对于标准大小被放大为了2倍，因此根据式子(4)将该像素到参照点的距离缩短一半，也就是将该像素移动到p’的位置，即可缩小为标准大小，如图8左边所示。如果某一个像素的放大倍率的放大倍率M＝0.75，说明位于q点的像素是相对于标准大小被缩小为了0.75倍，因此根据式子(4)将该像素到参照点的距离乘以三分之四，也就是将该像素移动到q’的位置，即可放大为标准大小，如图7右边所示。

具体而言，假设参照点的坐标为(x₀，y₀)并且调整前的像素的坐标为(x，y)，则调整后的坐标(x’,y’)分别为：

只要对每一个获得放大倍率的像素进行以上处理，可以将存在透视畸变的图像修正为标准的图像。应当注意，在减小像素与参照点的距离而缩小图像时，如果出现了多个像素重合的情况，可以废弃部分像素。相反，在加长像素与参照点的距离而放大图像时，如果在一些位置缺少像素而使得图像不连贯，则可以根据该位置周围的像素的颜色来填补缺少的位置的像素。

通过上述方法，可以不使用高质量的光学玻璃就可以完全消除因透视畸变导致的失真。

然而，除了修正透视关系导致的失真外，有时人们还希望能够得到另一焦距的镜头所拍摄出来的失真程度的图像。例如，普遍认为85mm～135mm的焦距的镜头最适合拍摄人像。因为在1.2至1.5米外看一个人的五官是最漂亮的，这个距离的透视效果使人的鼻子显得比真实的略小而脸又不至于太平。而在1.2至1.5米外拍摄范围正好能容纳一个人脸的焦距为85mm～135mm。但一般而言，特别是不以拍摄为主要功能的电子设备上附带的图像采集单元上的镜头往往是广角镜头。此时，如果能把使用广角镜头拍摄出来的透视关系修正到85mm～135mm的焦距的镜头所拍摄出来的图像的透视关系，则可以达到“美颜”效果。

为了解决这一技术问题，本发明还提供了一个优选实施例，将从某一焦距的镜头拍摄出来的图像修正为另一焦距的镜头拍摄出来的图像，以改变透视关系。下面，以将焦距为24mm的镜头拍摄出来的人脸的图像修正为焦距为105mm的镜头拍摄出来的透视效果为例进行说明，但事实上不限于此，本领域技术人员可以理解，该方法也可以将任意焦距的镜头拍摄出来的图像修正为另一个任意焦距的镜头拍摄出来透视效果。此外，拍摄对象不仅限于人脸，也可以是其他任何物体、景色等。

图9是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果的示意图。在近距离使用焦距为24mm的广角镜头拍摄人脸，能够获得图9右侧的图像。由于距离较近，透视关系较强，导致拍摄出来的人脸的鼻子变大。因此，人们希望将其修正为与在相对远的距离使用焦距为105mm的镜头拍摄出来的透视效果，也就是修正为如图9左侧的图像。

首先，通过感应单元获取图像中的主要识别部分(典型地，只包括人脸部分而不考虑背景部分)的每一个像素的距离信息。该步骤的细节已经在前面具体说明，因此在这里不再阐述。

然后，根据距离信息以及焦距为24mm的光学特性曲线，获得上述主要识别部分中的每一个像素的当前放大倍率M₂₄和目标放大倍率M₁₀₅。获得当前放大倍率M₂₄的细节已经在前面具体说明，因此在这里不再阐述。获得了主要识别部分的每一个像素的当前放大倍率M₂₄以后，可以计算这些像素的当前的最大放大倍率、最小放大倍率以及平均放大倍率。如图9右侧所示，在本示例中，使用焦距为24mm拍摄出来的人脸图像中的主要识别部分的所有像素中的最大放大倍率为1.3，最小放大倍率为0.7，平均放大倍率为1.02。图10是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果时，放大倍率与距离之间的关系的图。如图10所示，首先在焦距为24mm的光学特性的曲线中寻找最大放大倍率(1.3)、最小放大倍率(0.7)以及平均放大倍率(1.02)的点。由于放大倍率M与距离S之间一一对应，因此最大放大倍率对应的距离与最小放大倍率对应的距离之差就是人脸中离镜头最近的部位(例如鼻尖)到离镜头最远的部位(例如人脸的边缘)之间的距离ΔS。应当注意，为了同样的图像(例如人脸充满画面的图像)，焦距越大，镜头就需要离人脸越远；焦距越小，镜头就需要离人脸越近。但由于人脸的实际大小不变，无论使用何种焦距的镜头拍摄，距离ΔS都是恒定的(例如为10cm)。因此，可以先寻找平均放大倍率(1.02)在焦距为105mm的光学特性曲线中的点，并且以该点为基准进行平移(如图10箭头所示)，即可获得每一个像素在使用焦距为105mm的镜头上拍摄人脸充满画面的图像时该像素的目标放大倍率M₁₀₅，例如最大放大倍率为1.05，最小放大倍率为0.95等，如图9左侧所示。

优选地，还可以对于主要识别部分上的每一个像素进行如下处理：

首先，计算该像素的距离信息S₁和焦距为24mm的光学特性曲线上的平均放大倍率(1.02)的像素对应的距离S_avg24之间的差S_offset。

其次，获取焦距为105mm对应的光学特性曲线上的平均放大倍率(1.02)的像素对应的距离S_avg105。

最后，获取将S_avg105与S_offset相加所获得的距离的点的放大倍率M₁₀₅。

对于每一个主要识别部分的像素进行上述处理，可以获得每一个像素的目标放大倍率M₁₀₅。

接下来，根据该主要识别部分的像素的当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅调整图像。此时，只要根据将像素缩小或者放大到倍率M₁₀₅即可获得的焦距为105mm的透视效果的图像。具体而言，可以使用各种各样的方法来对图像中的某一部分进行缩小或者放大。作为一个示例，可以根据像素的当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅调整该像素在图像中的位置。优选地，对于上述获得当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅的每一个像素，调整该像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离。具体地，假设参照点(优选为镜头的光学中心对应的像素)的坐标为(x₀，y₀)并且调整前的像素的坐标为(x，y)，则调整后的坐标(x’,y’)分别为：

只要对每一个主要识别部分的像素进行以上处理，即可得到如图8左侧的图像。应当注意，在减小像素与参照点的距离而缩小图像时，如果出现了多个像素重合的情况，可以废弃部分像素。相反，在加长像素与参照点的距离而放大图像时，如果在一些位置缺少像素而使得图像不连贯，则可以根据该位置周围的像素的颜色来填补缺少的位置的像素。

通过这样的方法，能够低成本地将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果。

以上说明了本发明的图像处理方法的多个实施例。显然，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内可以对上述实施例作出各种组合、修改或者变形。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【电子设备】

下面，结合附图来详细说明本发明的电子设备。本发明的电子设备包括图像采集单元。图像采集单元典型为带有CCD或者CMOS等感光单元的摄像头，但实际上不限如此，图像采集单元也可以是其他能够采集到图像的任何其他类型的传感器。该电子设备不限于摄像机、照相机等以拍照功能为主的设备，可以是平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、PDA等以运算功能为主的设备、也可以是电子书籍、电视、显示器等以显示功能为主的设备，还可以是智能电话、便携式电话等以通话功能为主的设备，只要能够包括图像采集单元即可。

图11是根据本发明的实施例的电子设备的功能框图。如图11所示，电子设备1100包括：距离信息获取模块1101、放大倍率确定模块1102、以及图像调整模块1103。

距离信息获取模块1101用于通过至少一个感应单元获取使用图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息。感应单元是用来测量从图像采集单元到被摄对象的距离的元件，例如是激光距离传感器、红外距离传感器等元件，也可以是除上述图像采集单元之外的另外一个图像采集单元，从而根据两个图像采集单元分别在不同位置采集到的两个图像来计算距离。距离信息是使用图像采集单元采集的图像中的各个像素所对应的被摄对象到图像采集单元的距离。图4是用于说明本发明的实施例中像素的距离信息的示意图。如图4所示，假设被摄对象为人脸，并且感应单元获取到从图像采集单元到鼻尖的距离为30cm、到鼻沟的距离为32cm、到脸颊的距离为30.5cm、到耳根的距离为33cm时，图像中鼻尖对应的像素的距离信息为30cm、鼻沟对应的像素的距离信息为32cm、脸颊对应的像素的距离信息为30.5cm、耳根对应的像素的距离信息为33cm。以此类推，获取所拍摄的图像中的各个像素的距离信息。这里，感应单元可以获取图像中全部像素的距离信息，也可以仅仅获取图像中的主要识别部分的像素的距离信息。例如，当一张图像中包含人脸以及背景时，可以仅仅获取图像中的人脸部分的像素的距离信息。

放大倍率确定模块1102用于根据距离信息以及图像采集单元的光学特性确定至少一部分像素的放大倍率。典型地，在图像采集单元为包括镜头以及感光单元的摄像头时，可以根据上述距离信息以及镜头的焦距的光学特性来确定上述获得了距离信息的每一个像素的放大倍率。图5是用于说明不同焦距的镜头的放大倍率与距离之间的关系的图。如图5所示，无论是何种焦距的镜头，都遵循同样的规律，即：物体到镜头的距离越远，图像中的该物体就越被缩小；物体到摄像头的距离越近，图像中的该物体就越被放大。但是，焦距为24mm的镜头的曲线斜率比焦距为105mm的镜头的曲线斜率大。这表明，广角镜头因距离导致的图像中的大小变化程度比长焦镜头的变化程度更加剧烈，换句话说，广角镜头所拍摄的图像的透视关系比长焦镜头所拍摄的透视关系更强。放大倍率的基点优选为镜头的光学中心，也就是相对于镜头的光学中心所对准的物体的大小的倍率。应当注意，虽然图5中仅仅示出了焦距为24mm的镜头和焦距为105mm的镜头的规律，但事实上这一规律也适用于其他焦距的镜头。在理想状况下，满足以下关系：

其中，镜头的焦距为f，镜头到被摄对象的距离为S，放大倍率为M。

可见，只要镜头的焦距确定，则能够获得唯一的距离S和放大倍率之间的关系曲线，也就是该焦距对应的光学特性曲线。由此，可以根据像素的距离信息以及与镜头的焦距对应的特性曲线来确定该像素的放大倍率。具体而言，可以根据图4的距离信息，结合拍摄的镜头的焦距对应的光学特性曲线，获得如图6所示的放大倍率。图6是用于说明本发明的实施例中像素的放大倍率的示意图。如图6所示，可以确定图像中鼻尖对应的像素的放大倍率为2倍；鼻唇沟对应的像素的放大倍率为1.2倍；脸颊对应的像素的放大倍率为1.5倍；耳根对应的像素的放大倍率为0.7倍，以此类推，能够得到获取了距离信息的每一个像素的放大倍率。

图像调整模块1103用于根据至少一部分像素的放大倍率调整图像。获得了像素的放大倍率后，通过对放大倍率较大的部分进行缩小并且对放大倍率较小的部分进行放大，即可获得没有透视畸变的图像。具体而言，可以使用各种各样的方法来对图像中的某一部分进行缩小或者放大。作为一个示例，可以根据像素的放大倍率调整该像素在图像中的位置。优选地，对于上述获得放大倍率的各个像素，根据其放大倍率调整所述像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离，使得像素的放大倍率越大，该像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离越短。

图7是用于说明放大倍率与像素点的位置关系的示意图。图7中，L1、L2为两个物体的大小，S1、S2分别为该两个物体到某个参照点之间的距离，则根据三角形相似的原理可知，满足：

假设L1为标准的物体的大小(例如，镜头的光学中心所对准的物体的大小)，L2为通过透视畸变而被放大的物体的大小(放大倍率M≥1)，则其放大倍率M为：

因此，如果期望消除透视畸变所导致的失真，也就是将被放大的L2的物体在图像中缩小为L1的大小，则可以将该像素与参照点之间的距离调整为：

图8是用于说明在本发明的实施例中根据放大倍率调整像素在图像中的位置的示意图。图8中，“+”表示参照点，参照点优选为图像中对应于镜头的光学中心的点。如果位于p点的像素的放大倍率M＝2，说明该像素是相对于标准大小被放大为了2倍，因此根据式子(4)将该像素到参照点的距离缩短一半，也就是将该像素移动到p’的位置，即可缩小为标准大小，如图8左边所示。如果某一个像素的放大倍率的放大倍率M＝0.75，说明位于q点的像素是相对于标准大小被缩小为了0.75倍，因此根据式子(4)将该像素到参照点的距离乘以三分之四，也就是将该像素移动到q’的位置，即可放大为标准大小，如图7右边所示。

具体而言，假设参照点的坐标为(x₀，y₀)并且调整前的像素的坐标为(x，y)，则调整后的坐标(x’,y’)分别为：

只要对每一个获得放大倍率的像素进行以上处理，可以将存在透视畸变的图像修正为标准的图像。应当注意，在减小像素与参照点的距离而缩小图像时，如果出现了多个像素重合的情况，可以废弃部分像素。相反，在加长像素与参照点的距离而放大图像时，如果在一些位置缺少像素而使得图像不连贯，则可以根据该位置周围的像素的颜色来填补缺少的位置的像素。

通过上述处理，可以不使用高质量的光学玻璃就可以完全消除因透视畸变导致的失真。

然而，除了修正透视关系导致的失真外，有时人们还希望能够得到另一焦距的镜头所拍摄出来的失真程度的图像。例如，普遍认为85mm～135mm的焦距的镜头最适合拍摄人像。因为在1.2至1.5米外看一个人的五官是最漂亮的，这个距离的透视效果使人的鼻子显得比真实的略小而脸又不至于太平。而在1.2至1.5米外拍摄范围正好能容纳一个人脸的焦距为85mm～135mm。但一般而言，特别是不以拍摄为主要功能的电子设备上附带的图像采集单元上的镜头往往是广角镜头。此时，如果能把使用广角镜头拍摄出来的透视关系修正到85mm～135mm的焦距的镜头所拍摄出来的图像的透视关系，则可以达到“美颜”效果。

为了解决这一技术问题，本发明还提供了一个优选实施例，将从某一焦距的镜头拍摄出来的图像修正为另一焦距的镜头拍摄出来的图像，以改变透视关系。下面，以将焦距为24mm的镜头拍摄出来的人脸的图像修正为焦距为105mm的镜头拍摄出来的透视效果为例进行说明，但事实上不限于此，本领域技术人员可以理解，该方法也可以将任意焦距的镜头拍摄出来的图像修正为另一个任意焦距的镜头拍摄出来透视效果。此外，拍摄对象不仅限于人脸，也可以是其他任何物体、景色等。

图9是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果的示意图。在近距离使用焦距为24mm的广角镜头拍摄人脸，能够获得图9右侧的图像。由于距离较近，透视关系较强，导致拍摄出来的人脸的鼻子变大。因此，人们希望将其修正为与在相对远的距离使用焦距为105mm的镜头拍摄出来的透视效果，也就是修正为如图9左侧的图像。

此时，电子设备1100的各个模块执行以下处理：

距离信息获取模块1101通过感应单元获取图像中的主要识别部分(典型地，只包括人脸部分而不考虑背景部分)的每一个像素的距离信息。该步骤的细节已经在前面具体说明，因此在这里不再阐述。

接下来，放大倍率确定模块1102根据距离信息以及焦距为24mm的光学特性曲线，获得上述主要识别部分中的每一个像素的当前放大倍率M₂₄和目标放大倍率M₁₀₅。获得当前放大倍率M₂₄的细节已经在前面具体说明，因此在这里不再阐述。获得了主要识别部分的每一个像素的当前放大倍率M₂₄以后，可以计算这些像素的当前的最大放大倍率、最小放大倍率以及平均放大倍率。如图9右侧所示，在本示例中，使用焦距为24mm拍摄出来的人脸图像中的主要识别部分的所有像素中的最大放大倍率为1.3，最小放大倍率为0.7，平均放大倍率为1.02。图10是根据本发明的实施例的将一个焦距镜头拍摄的图像修正为另一个焦距的镜头的透视效果时，放大倍率与距离之间的关系的图。如图10所示，首先在焦距为24mm的光学特性的曲线中寻找最大放大倍率(1.3)、最小放大倍率(0.7)以及平均放大倍率(1.02)的点。由于放大倍率M与距离S之间一一对应，因此最大放大倍率对应的距离与最小放大倍率对应的距离之差就是人脸中离镜头最近的部位(例如鼻尖)到离镜头最远的部位(例如人脸的边缘)之间的距离ΔS。应当注意，为了同样的图像(例如人脸充满画面的图像)，焦距越大，镜头就需要离人脸越远；焦距越小，镜头就需要离人脸越近。但由于人脸的实际大小不变，无论使用何种焦距的镜头拍摄，距离ΔS都是恒定的(例如为10cm)。因此，可以先寻找平均放大倍率(1.02)在焦距为105mm的光学特性曲线中的点，并且以该点为基准进行平移(如图10箭头所示)，即可获得每一个像素在使用焦距为105mm的镜头上拍摄人脸充满画面的图像时该像素的目标放大倍率M₁₀₅，例如最大放大倍率为1.05，最小放大倍率为0.95等，如图9左侧所示。

优选地，还可以对于主要识别部分上的每一个像素进行如下处理：

首先，计算该像素的距离信息S₁和焦距为24mm的光学特性曲线上的平均放大倍率(1.02)的像素对应的距离S_avg24之间的差S_offset。

其次，获取焦距为105mm对应的光学特性曲线上的平均放大倍率(1.02)的像素对应的距离S_avg105。

最后，获取将S_avg105与S_offset相加所获得的距离的点的放大倍率M₁₀₅。

对于每一个主要识别部分的像素进行上述处理，可以获得每一个像素的目标放大倍率M₁₀₅。

接下来，图像调整模块1103根据该主要识别部分的像素的当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅调整图像。此时，只要根据将像素缩小或者放大到倍率M₁₀₅即可获得的焦距为105mm的透视效果的图像。具体而言，可以使用各种各样的方法来对图像中的某一部分进行缩小或者放大。作为一个示例，可以根据像素的当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅调整该像素在图像中的位置。优选地，对于上述获得当前放大倍率M₂₄以及目标放大倍率M₁₀₅的每一个像素，调整该像素到图像中对应于镜头的光学中心的点的距离。具体地，假设参照点(优选为镜头的光学中心对应的像素)的坐标为(x₀，y₀)并且调整前的像素的坐标为(x，y)，则调整后的坐标(x’,y’)分别为：

只要对每一个主要识别部分的像素进行以上处理，即可得到如图8左侧的图像。应当注意，在减小像素与参照点的距离而缩小图像时，如果出现了多个像素重合的情况，可以废弃部分像素。相反，在加长像素与参照点的距离而放大图像时，如果在一些位置缺少像素而使得图像不连贯，则可以根据该位置周围的像素的颜色来填补缺少的位置的像素。

通过这样的处理，能够低成本地将使用任意焦距的镜头拍摄的图像修正为其他任意焦距的镜头所拍摄出来的透视效果。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上说明了本发明的电子设备的多个实施例。显然，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内可以对上述实施例作出各种组合、修改或者变形。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种图像处理方法，应用于包括图像采集单元的电子设备，其中包括：

通过至少一个感应单元获取使用所述图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息，所述距离信息表示所述至少一部分像素中的每一个像素所对应的被摄对象到所述图像采集单元的距离；

根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率；以及

根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像；其中，

所述根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率包括：

根据所述距离信息以及与所述图像采集单元的焦距对应的特性曲线来确定所述至少一部分像素的放大倍率，所述特性曲线表示放大倍率和被摄对象到所述图像采集单元的距离之间的关系。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，

所述根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像包括：

根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述像素在所述图像中的位置。

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其中，

所述根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述像素在所述图像中的位置包括：

对于所述至少一部分像素中的每一个像素，根据所述像素的放大倍率调整所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离，使得所述像素的放大倍率越大，所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离越短。

4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其中，

所述根据所述像素的放大倍率调整所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离，使得所述像素的放大倍率越大，所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离越短包括：

使得每一个像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离成为将所述距离乘以所述放大倍率的倒数所获得的距离。

5.一种电子设备，包括图像采集单元，其中包括：

距离信息获取模块，配置来通过至少一个感应单元获取使用规定的所述图像采集单元采集的图像中的至少一部分像素的距离信息，所述距离信息表示所述至少一部分像素中的每一个像素所对应的被摄对象到所述图像采集单元的距离；

放大倍率确定模块，配置来根据所述距离信息以及所述图像采集单元的光学特性确定所述至少一部分像素的放大倍率；以及

图像调整模块，配置来根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述图像；其中，

所述放大倍率确定模块根据所述距离信息以及与所述图像采集单元的焦距对应的特性曲线来确定所述至少一部分像素的放大倍率，所述特性曲线表示放大倍率和被摄对象到所述图像采集单元的距离之间的关系。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，

所述图像调整模块根据所述至少一部分像素的放大倍率调整所述像素在所述图像中的位置。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，

所述图像调整模块对于所述至少一部分像素中的每一个像素，根据所述像素的放大倍率调整所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离，使得所述像素的放大倍率越大，所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离越短。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其中，

所述图像调整模块对于所述至少一部分像素中的每一个像素，根据所述像素的放大倍率调整所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离，使得所述像素到所述图像中对应于所述图像采集单元的光学中心的点的距离成为将所述距离乘以所述放大倍率的倒数所获得的距离。