CN104506774B - 对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及其构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，包括如下步骤：1)设置拍摄装置，该拍摄装置包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌的一侧，并对向广告牌，拍摄广告牌上的内容；2)调节镜头与广告牌之间的角度，使之可拍摄广告牌上的全部内容；3)拍摄装置拍摄广告牌的即时图像，然后将拍摄到的图像进行畸变校正处理，使拍摄到的图像正常化，至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。本发明还公开了上述方法形成的对大尺寸平面广告牌的拍摄构造。本发明采180度广角镜头，可以对广告牌近距离高清拍摄；为了克服广角近距离拍摄所产生的图像变形，特意设计了图像处理步骤对拍摄后的图像进行畸变校正处理，使得图像正常化。

Description

对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及其构造

技术领域

本发明涉及图像拍摄处理，具体涉及对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及其构造。

背景技术

随着社会经济的发展，为了提高产品宣传力度，针对广告的投入也越来越高，一些大尺寸的大型广告越来越受人们的喜爱，对于尺寸较大的广告，容易受风吹等户外的自然现象所影响会对广告牌有一定的损坏，却不能实时监控广告牌，如当广告牌出现损坏时，人们却全然不知。客户企业对其投放广告的内容极其重视，目前，户外广告牌的监控现状是：1、传统的镜头拍摄完整个大尺寸广告牌需要用到2个以上的镜头，成本高、误差大；2、即使用到广角镜头，拍摄出来的画面是球形的，畸变很大，根本看不清广告牌上的内容。因此，为了能够更好地对广告实现实时监控，准确、完整地掌握广告牌的情况，需要研发一种对大尺寸平面的拍摄方法及相应的构造。

发明内容

本发明是针对现有技术中的不足，而提供一种对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及该方法形成的构造。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置拍摄装置，该拍摄装置包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌的一侧，并对向广告牌，拍摄广告牌上的内容；

2)调节镜头与广告牌之间的角度，使之可拍摄广告牌上的全部内容；

3)拍摄装置拍摄广告牌的即时图像，然后将拍摄到的图像进行畸变校正处理，使拍摄到的图像正常化，至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。

2.根据权利要求1所述的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，所述畸变校正处理包括以下步骤：

3.1)使用直方图均衡法对拍摄到的图像进行增强，改变输入图像像素灰度概率密度分布，增强图像对比度和轮廓清晰度；

3.2)通过如下算法来进行图像几何校正：

假设未畸变图像的像素位置坐标为(x，y)，畸变图像中对应像素位置坐标为(x′，y′)，则其空间映射关系采用下面的多项式来近似：

其中，N为多项式的阶数，a_ij和b_ij分别是多项式的系数；i＝1，2，3，…，N；j＝0，1，2，…，N-i；i+j≤N；(在一定程度上，多项式的阶数越高，校正效果就越好，但相应的运算量也会显著增加。另一外面，图像畸变得越严重，校正所需要的多项式阶数也会越高。该阶数可以根据实际情况和图像像素来调整。)

其中，式(1)中的多项式的系数通过MSE拟合的方法得到：

对于一个集合(x_i，y_i)，寻找函数f(x)使拟合的均方误差ε达到最小；对于多项式(1)中的x坐标，则：

应达到最小；其中L为控制点个数；式(2)的上式两边对a_ij求导并置等式值为零，下式两边对b_ij求导并置等式值为零，可得方程：

s＝1，2，3，…，N；j＝0，1，2，…，N-s；s+t≤N；对于N阶多项式，其系数个数为M＝(N+1)(N+2)/2；即式(3)应有M个，从而可以组成两个线性方程组；将这两个方程组写成矩阵形式为：

K_a＝X

(4)

K_b＝Y

其中，a、b、X和Y为M维向量；K为M阶方阵，其行标由s和t的排列组成，记为u；列标由i和j的排列组成，记为v；则：

在图像中选取合适的控制点，将控制点的位置坐标代入上述矩阵，可求解出所有的系数，从而得到空间映射的函数关系；将该函数关系代入式(1)，进行图像几何校正；

3.3)采用双线性插值进行灰度插值：假设插值点位置的坐标为(x，y)，灰度值为f(x，y)，其周围4个相邻像素点的灰度值分别为f(0，0)、f(1，0)、f(0，1)、f(1，1)；则相应的插值公式为：

至此，增强图像对比度、校正图像畸变、优化图像灰度，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。

进一步，所述步骤3.2)包括如下步骤：

a)预先设定用于拍摄的标准图像及坐标系，将拍摄图像作为畸变图像，并与标准图像相对应；

b)检测控制点的位置坐标，用控制点的位置坐标进行函数拟合，求解多项式系数。(其中预先设计的标准图像有多种设计图案选择。如何能够有效地检测到控制点的坐标，以及利用计算机自动完成这一处理过程则是选择的依据。本申请提供两种简单形式，如正方形分布，三角形分布。通过对拍摄图像进行阀值检测和收缩处理，计算机可以自动检测到畸变图像中控制点的位置坐标。忽略在图像中心附近的小范围内发生的畸变，根据中心位置处样点间的相互距离，可以推测出校正后图像中控制点的坐标。)

进一步，所述步骤1)包括以下步骤：所述拍摄装置设有自动调节装置，使镜头相对广告牌的角度可自动调节，其角度调节范围在30至60度之间。

进一步，所述步骤2)包括以下步骤：调节镜头与广告牌之间的角度，每间隔设定度数便调整一次，每次皆可拍摄到广告牌上的全部内容。

进一步，所述步骤3)包括以下步骤：根据镜头的间隔式调整规律，每调整一次便拍摄一次广告牌上的内容，从而拍摄出两个以上单位的图像；对拍摄到的各图像进行畸变校正处理，使各拍摄到的图像正常化；对处理后的各图像进行相互比较，按广告牌的平面尺寸抽取各图像中部相互近似的内容，去除其他内容，然后进行融合，形成一张与广告牌平面尺寸相同的图像；至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。通过多张图像对比，抽取与广告牌等尺寸的连续相似内容，然后再融合，可以更好地解决广角近距离拍摄所带来的变形问题，获得当时广告牌上更加正常的内容，再加上去除非广告牌内容，进一步减少外在因素的影响，以方便监控。

进一步，当拍摄装置拍摄的是视频时，所述步骤3)包括如下步骤：通过WARP算法及实时像素处理引擎，自动校正180度镜头输入的视频，进行全景校正180度展开。

进一步，其还包括如下步骤：

步骤1)中，还包括于广告牌的四周特定位置各设置一组户外环境现场感应装置，对户外广告牌所处的现场环境指标进行实时检测，每组户外现场感应装置均包括温度感应器、湿度感应器、噪音测量仪、风速测量仪、照度测试仪以及能见度观测器，进行相应参数探测，反馈给处理中心或客户，或发送给信息处理端直接进行现场天气环境的判断，并对应调整广告牌的工作状态；

其还包括对所述广告牌的工作现场环境进行实时检测的步骤：4)当户外环境现场感应装置检测到：湿度达到100％且风速大于100km/h时，则判断为暴风雨天气；当湿度达到100％且瞬时噪音达到100dB时，则判断为雷雨天气；当温度低于0℃时，则判断为冰雪天气，当白天可见度低于50m时，则判断为大雾天气；当温度大于30℃、照度大于10^9lux时，则判定为酷暑天气；在检测到所述暴风雨、雷雨、冰雪、大雾、酷暑天气之一时，则触发信息处理端工作，由其判断将信号反馈给处理中心或客户，由处理中心或客户发送广告牌工作状态调整指令；或由该信息处理端直接进行现场天气环境的判断，并对应调整广告牌的工作状态；广告牌的调整后工作状态包括：降低输出功率、关闭广告牌。

一种所述方法形成的对大尺寸平面广告牌的拍摄构造，其特征在于，包括拍摄装置，该拍摄装置包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌的一侧，并对向广告牌；所述镜头与广告牌之间的角度在30至60度之间，可拍摄广告牌上的全部内容。

进一步，所述拍摄装置包括壳体、180度广角镜头、传感器、PCB板及支架，其还设有自动调节装置，使镜头相对广告牌的角度可自动调节。

进一步，所述拍摄装置布置在灯的同一面，以防止灯光照射进镜头内部。

进一步，其还包括于广告牌的四周特定位置各设置一组户外环境现场感应装置，对户外广告牌所处的现场环境指标进行实时检测，每组户外现场感应装置均包括温度感应器、湿度感应器、噪音测量仪、风速测量仪、照度测试仪以及能见度观测器，进行相应参数探测，反馈给处理中心或客户，或发送给信息处理端直接进行现场天气环境的判断，并对应调整广告牌的工作状态。

本发明的优点在于：由于广告牌的尺寸一般较大，而且又是平面，因此由诸多技术上的问题需要解决和克服，特别是近距离拍摄所面对的无法拍摄清晰与全面的问题。本发明提供的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及该方法形成的构造；采180度广角镜头，可以对广告牌近距离高清拍摄；为了克服广角近距离拍摄所产生的图像变形，特意设计了图像处理步骤对拍摄后的图像进行畸变校正处理，使得图像正常化，并且进一步去除和广告牌不相关的内容，以最终获得正常的大尺寸平面广告牌图像；本方法和构造不但不影响广告牌的广告效益，还可以实时监控广告牌的实际情况。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。

附图说明

图1为对大尺寸平面广告牌的拍摄构造的示意图；

图中：置拍摄装置1；广告牌2。

具体实施方式

本实施例提供的一种对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，包括如下步骤：

1)设置拍摄装置1，该拍摄装置包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌2的一侧，并对向广告牌，拍摄广告牌上的内容；

2)调节镜头与广告牌2之间的角度，使之可拍摄广告牌上的全部内容；

3)拍摄装置1拍摄广告牌2的即时图像，然后将拍摄到的图像进行畸变校正处理，使拍摄到的图像正常化，至此，完成对大尺寸平面广告牌2的拍摄。所述畸变校正处理包括以下步骤：

3.1)使用直方图均衡法对拍摄到的图像进行增强，改变输入图像像素灰度概率密度分布，增强图像对比度和轮廓清晰度；

3.2)通过如下算法来进行图像几何校正：

假设未畸变图像的像素位置坐标为(x，y)，畸变图像中对应像素位置坐标为(x′，y′)，则其空间映射关系采用下面的多项式来近似：

其中，N为多项式的阶数，a_ij和b_ij分别是多项式的系数；i＝1，2，3，…，N；j＝0，1，2，…，N-i；i+j≤N；在一定程度上，多项式的阶数越高，校正效果就越好，但相应的运算量也会显著增加。另一外面，图像畸变得越严重，校正所需要的多项式阶数也会越高。该阶数可以根据实际情况和图像像素来调整；

其中，式(1)中的多项式的系数通过MSE拟合的方法得到：

对于一个集合(x_i，y_i)，寻找函数f(x)使拟合的均方误差ε达到最小；对于多项式(1)中的x坐标，则：

应达到最小；其中L为控制点个数；式(2)的上式两边对a_ij求导并置等式值为零，下式两边对b_ij求导并置等式值为零，可得方程：

s＝1，2，3，…，N；j＝0，1，2，…，N-s；s+t≤N；对于N阶多项式，其系数个数为M＝(N+1)(N+2)/2；即式(3)应有M个，从而可以组成两个线性方程组；将这两个方程组写成矩阵形式为：

K_a＝X

(4)

K_b＝Y

其中，a、b、X和Y为M维向量；K为M阶方阵，其行标由s和t的排列组成，记为u；列标由i和j的排列组成，记为v；则：

在图像中选取合适的控制点，将控制点的位置坐标代入上述矩阵，可求解出所有的系数，从而得到空间映射的函数关系；将该函数关系代入式(1)，进行图像几何校正；

3.3)采用双线性插值进行灰度插值：假设插值点位置的坐标为(x，y)，灰度值为f(x，y)，其周围4个相邻像素点的灰度值分别为f(0，0)、f(1，0)、f(0，1)、f(1，1)；则相应的插值公式为：

至此，增强图像对比度、校正图像畸变、优化图像灰度，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。

其中，所述步骤3.2)包括如下步骤：

a)预先设定用于拍摄的标准图像及坐标系，将拍摄图像作为畸变图像，并与标准图像相对应；

b)检测控制点的位置坐标，用控制点的位置坐标进行函数拟合，求解多项式系数。其中预先设计的标准图像有多种设计图案选择。如何能够有效地检测到控制点的坐标，以及利用计算机自动完成这一处理过程则是选择的依据。本申请设计了两种简单形式，如正方形分布，三角形分布。通过对拍摄图像进行阀值检测和收缩处理，计算机可以自动检测到畸变图像中控制点的位置坐标。忽略在图像中心附近的小范围内发生的畸变，根据中心位置处样点间的相互距离，可以推测出校正后图像中控制点的坐标。

作为一种优选的实施方式：所述步骤1)包括以下步骤：所述拍摄装置设有自动调节装置，使镜头相对广告牌的角度可自动调节，其角度调节范围在30至60度之间。所述步骤2)包括以下步骤：调节镜头与广告牌之间的角度，每间隔设定度数便调整一次，每次皆可拍摄到广告牌上的全部内容。所述步骤3)包括以下步骤：根据镜头的间隔式调整规律，每调整一次便拍摄一次广告牌上的内容，从而拍摄出两个以上单位的图像；对拍摄到的各图像进行畸变校正处理，使各拍摄到的图像正常化；对处理后的各图像进行相互比较，按广告牌的平面尺寸抽取各图像中部相互近似的内容，去除其他内容，然后进行融合，形成一张与广告牌平面尺寸相同的图像；至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。通过多张图像对比，抽取与广告牌等尺寸的连续相似内容，然后再融合，可以更好地解决广角近距离拍摄所带来的变形问题，获得当时广告牌上更加正常的内容，再加上去除非广告牌内容，进一步减少外在因素的影响，以方便监控。

另外，当拍摄装置拍摄的是视频时，所述步骤3)包括如下步骤：通过WARP算法及实时像素处理引擎，自动校正180度镜头输入的视频，进行全景校正180度展开。

其还包括如下步骤：

4)工作现场环境检测：于广告牌的四周对应设置四组户外环境现场感应装置，其中，每组户外现场感应装置包括温度感应器、湿度感应器、噪音测量仪、风速测量仪以及能见度观测器，进行相应参数探测，反馈给处理中心，进行现场天气环境的判断：当湿度达到100％且风速大于100km/h时，则判断为暴风雨天气，当湿度达到100％且噪音达到100dB时，则判断为雷雨天气，当温度低于0℃时，则判断为冰雪天气，当白天可见度低于50m时，则判断为大雾天气；所述暴风雨、雷雨、冰雪、大雾天气则关闭广告牌。

一种所述方法形成的对大尺寸平面广告牌的拍摄构造，包括拍摄装置1，该拍摄装置1包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌2的一侧，并对向广告牌2；所述镜头与广告牌2之间的角度在30至60度之间，可拍摄广告牌2上的全部内容。所述拍摄装置1包括壳体、180度广角镜头、传感器、PCB板及支架，其还设有自动调节装置，使镜头相对广告牌的角度可自动调节。所述拍摄装置布置在灯的同一面，以防止灯光照射进镜头内部。

其还包括四组户外环境现场感应装置，该四组户外现场感应装置分别设于广告牌的四周，其中，每组户外现场感应装置包括温度感应器、湿度感应器、噪音测量仪、风速测量仪以及能见度观测器，进行相应参数探测，反馈给处理中心，进行现场天气环境的判断：当湿度达到100％且风速大于100km/h时，则判断为暴风雨天气，当湿度达到100％且噪音达到100dB时，则判断为雷雨天气，当温度低于0℃时，则判断为冰雪天气，当白天可见度低于50m时，则判断为大雾天气；所述暴风雨、雷雨、冰雪、大雾天气则关闭广告牌。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似方法或装置，而得到的其他对大尺寸平面广告牌的拍摄方法及其构造，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置拍摄装置，该拍摄装置包括180度广角镜头，该镜头位于大尺寸平面广告牌的一侧，并对向广告牌，拍摄广告牌上的内容；

2)调节镜头与广告牌之间的角度，使之可拍摄广告牌上的全部内容；

3)拍摄装置拍摄广告牌的即时图像，然后将拍摄到的图像进行畸变校正处理，使拍摄到的图像正常化，对处理后的各图像进行相互比较，按广告牌的平面尺寸抽取各图像中部相互近似的内容，去除其他内容，然后进行融合，形成一张与广告牌平面尺寸相同的图像；至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄；

其中，所述步骤1)包括以下步骤：所述拍摄装置设有自动调节装置，使镜头相对广告牌的角度可自动调节，其角度调节范围在30至60度之间；所述步骤2)包括以下步骤：调节镜头与广告牌之间的角度，每间隔设定度数便调整一次，每次皆可拍摄到广告牌上的全部内容；

其中，所述畸变校正处理包括以下步骤：

3.1)使用直方图均衡法对拍摄到的图像进行增强，改变输入图像像素灰度概率密度分布，增强图像对比度和轮廓清晰度；

3.2)通过如下算法来进行图像几何校正：

假设未畸变图像的像素位置坐标为(x，y)，畸变图像中对应像素位置坐标为(x′,y′)，则其空间映射关系采用下面的多项式来近似：

其中，N为多项式的阶数，a_ij和bi_j分别是多项式的系数；i＝1,2,3,…,N；j＝0,1,2,…,N-i；i+j≤N；

其中，式(1)中的多项式的系数通过MSE拟合的方法得到：

对于一个集合(x_i，y_i)，寻找函数f(x)使拟合的均方误差ε达到最小；对于多项式(1)中的x坐标，则：

应达到最小；其中L为控制点个数；式(2)的上式两边对a_ij求导并置等式值为零，下式两边对b_ij求导并置等式值为零，可得方程：

s＝1,2,3,…,N；t＝0,1,2,…,N-s；s+t≤N；对于N阶多项式，其系数个数为M＝(N+1)(N+2)/2；即式(3)应有M个，从而可以组成两个线性方程组；将这两个方程组写成矩阵形式为：

其中，a、b、X和Y为M维向量；K为M阶方阵，其行标由s和t的排列组成，记为u；列标由i和j的排列组成，记为v；则：

在图像中选取合适的控制点，将控制点的位置坐标代入上述矩阵，可求解出所有的系数，从而得到空间映射的函数关系；将该函数关系代入式(1)，进行图像几何校正；

3.3)采用双线性插值进行灰度插值：假设插值点位置的坐标为(x,y)，灰度值为f(x,y)，其周围4个相邻像素点的灰度值分别为f(0,0)、f(1,0)、f(0,1)、f(1,1)；则相应的插值公式为：

至此，增强图像对比度、校正图像畸变、优化图像灰度，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。

2.根据权利要求1所述的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，所述步骤3.2)包括如下步骤：

a)预先设定用于拍摄的标准图像及坐标系，将拍摄图像作为畸变图像，并与标准图像相对应；

b)检测控制点的位置坐标，用控制点的位置坐标进行函数拟合，求解多项式系数。

3.根据权利要求1所述的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，所述步骤3)包括以下步骤：根据镜头的间隔式调整规律，每调整一次便拍摄一次广告牌上的内容，从而拍摄出两个以上图像；对拍摄到的各图像进行畸变校正处理，使各拍摄到的图像正常化；对处理后的各图像进行相互比较，按广告牌的平面尺寸抽取各图像中部相互近似的内容，去除其他内容，然后进行融合，形成一张与广告牌平面尺寸相同的图像；至此，完成对大尺寸平面广告牌的拍摄。

4.根据权利要求1所述的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，当拍摄装置拍摄的是视频时，所述步骤3)包括如下步骤：通过WARP算法及实时像素处理引擎，自动校正180度镜头输入的视频，进行全景校正180度展开。

5.根据权利要求1所述的对大尺寸平面广告牌的拍摄方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

步骤1)中，还包括于广告牌的四周特定位置各设置一组户外环境现场感应装置，对户外广告牌所处的现场环境指标进行实时检测，每组户外现场感应装置均包括温度感应器、湿度感应器、噪音测量仪、风速测量仪、照度测试仪以及能见度观测器，进行相应参数探测，反馈给处理中心或客户，或发送给信息处理端直接进行现场天气环境的判断，并对应调整广告牌的工作状态；

其还包括对所述广告牌的工作现场环境进行实时检测的步骤：4)当户外环境现场感应装置检测到：湿度达到100％且风速大于100km/h时，则判断为暴风雨天气；当湿度达到100％且瞬时噪音达到100dB时，则判断为雷雨天气；当温度低于0℃时，则判断为冰雪天气，当白天可见度低于50m时，则判断为大雾天气；当温度大于30℃、则判定为酷暑天气；在检测到所述暴风雨、雷雨、冰雪、大雾、酷暑天气之一时，则触发信息处理端工作，由其判断将信号反馈给处理中心或客户，由处理中心或客户发送广告牌工作状态调整指令；或由该信息处理端直接进行现场天气环境的判断，并对应调整广告牌的工作状态；广告牌的调整后工作状态包括：降低输出功率、关闭广告牌。