CN104574274B - 图像处理方法及应用图像处理方法的系统 - Google Patents

Abstract

一种图像处理方法及应用图像处理方法的系统，所述图像处理方法包括利用多个图像获取模块获取对应物件周围的多张图像，以产生二维图像平面；提供三维投影曲面；将三维投影曲面划分为多个第一网格，及将二维图像平面划分为多个第二网格，每一个第一网格分别对应至每一个第二网格；根据该二维图像平面的一第一法向量与每一个该第一网格的一第二法向量之间的夹角大小，将第一网格与第二网格同时划分成多个第一重划网格与多个第二重划网格，每一个第一重划网格分别对应至每一个第二重划网格。

Description

图像处理方法及应用图像处理方法的系统

技术领域

本发明提供一种图像处理方法，特别是涉及一种将二维图像转换为三维图像的图像处理方法及其应用系统。

背景技术

图像辅助驾驶的技术已行之有年，然而习用的图像辅助驾驶的技术中，通常是将行车记录器所获取图像直接显示给使用者观看。虽然有可取之处，但是随着行车记录器的数量增加，同时于一显示器显示多个图像，对于驾驶者而言反而是一种视觉负担。因此，鸟瞰图像（Bird’s Eye view image）的重组技术便应运而生。以架设于载具周遭的相机发展图像式的全周鸟瞰辅助驾驶系统，为近年来各车厂及车辆系统商在先进安全车辆的设计上的主要研发技术。详细而言，通过图像转换与处理，将行车记录器所获取的图像进行鸟瞰转换，再予以拼接组合以形成的全周鸟瞰图像（full aerial image），可以提供驾驶者参考，进而提升驾驶的安全性。

然而，目前将多个行车记录器获取的多个图像进行鸟瞰转换产生的全周鸟瞰图像仍存在着许多缺陷。请参阅图1A与图1B，图1A为传统以多个行车记录器获取图像的自动车辆监视系统（Automatic Vehicle Monitoring，AVM）的示意图。图1B为传统自动车辆监视系统产生的全周鸟瞰图像示意图。举例来说，如图1A所示，车体10上分别设有多个行车记录器101～104，其中行车记录器101～104分别设于车体10的右侧、前方、左侧以及后方。行车记录器101～104分别获取车体10四周的多张图像101a～104a。随后，如图1B所示，自动车辆监视系统会通过图像转换与处理，将图像101a～104a以鸟瞰转换技术进行拼接组合以形成全周鸟瞰图像11。但是，通过自动车辆监视系统将行车记录器101～104所获取的图像以二维平面图像的方式呈现，具有高度的路面物体（例如，行人、树或障碍物）会在图像转换的过程失真。因此，驾驶者即便藉可由观看对应车体10周围的全周鸟瞰图像亦无法准确判断出应车体10与具有高度的路面物体的之间的距离。在此架构下，当驾驶者正进行停车的动作时，容易因判断错误而发生擦撞情形。总而言之，在图像辅助驾驶的技术领域中，仍然存在许多问题尚待解决。

发明内容

本发明实施例提供一种图像处理方法，包括下列步骤。首先，利用多个图像获取模块获取对应一物件周围的多张图像，以产生二维图像平面。其次，提供三维投影曲面。其后，将三维投影曲面划分为多个第一网格，及将二维图像平面划分为多个第二网格，每一第一网格分别对应至每一第二网格。接着，根据该二维图像平面的一第一法向量与每一该第一网格的一第二法向量之间的夹角大小，将第一网格与第二网格同时划分成多个第一重划网格与多个第二重划网格，每一第一重划网格分别对应至每一第二重划网格。随后，将重新划分后的第二重划网格上的图像数据对应投影至第一重划网格上，以产生三维图像。

本发明实施例提供一种应用图像处理方法的图像处理系统，包括多个图像获取模块以及图像处理模块。图像获取模块用以获取对应物件周围的多张图像。图像处理模块用以与所述图像获取模块进行图像数据传输。图像处理模块另包括图像重组单元、计算单元以及投影转换单元。图像重组单元耦接于图像获取单元，计算单元耦接于图像重组单元，投影转换单元耦接于计算单元。图像重组单元用以接收多张图像并对应组成二维图像平面。计算单元用以将三维投影曲面与二维图像平面分别对应划分为多个第一网格与多个第二网格，且每一第二网格对应每一第一网格。计算单元并将三维投影曲面与二维图像平面上的第一网格与第二网格根据二维图像平面的第一法向量与每一个第一网格的第二法向量之间的夹角大小同时划分成多个第一重划网格与多个第二重划网格，且每一第一重划网格对应至每一第二重划网格。投影转换单元用以将重新划分后的第二重划网格上的图像数据对应投影至第一重划网格上，以产生三维图像。

据此，通过本发明实施例提供的图像处理方法与系统，可适应性依据图像需求所使用的不同的三维投影模型，动态地调整投影转换过程中的网格划分处理程序，精确地将二维图像转换为三维图像，以提升现有技术的视觉效果同时兼顾运算时间。本发明实施例提供的图像处理方法与系统可在现有的二维图像监视系统架构下通过演算流程的改进而不需要改变原本的硬件架构或额外增加硬设备，以简易方式取代现有技术。同时，有效地提升在车辆安全与居家安全监控或其他环境图像信息监控系统能够降低成像的失真情况。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

图1A为传统以多个图像获取模块获取图像的自动车辆监视系统的示意图；

图1B为传统自动车辆监视系统产生的全周鸟瞰图像示意图；

图2为本发明实施例的图像处理系统方块图；

图3A为本发明实施例的二维图像平面与三维投影曲面转换示意图；

图3B为本发明实施例的第一网格的相对位置示意图；

图3C为本发明实施例的第二网格的相对位置示意图；

图3D为本发明实施例的第一网格与第二网格的法向量所形成的夹角示意图；

图4为本发明实施例的车体于三维投影曲面位置示意图；

图5为本发明实施例的图像处理方法流程图；

图6为本发明实施例的图像处理方法的网格合并子程序的流程图；

图7A～7C为本发明实施例的图像处理方法的网格合并子程序流程说明的示意图；

图8为本发明实施例的图像处理方法的网格分割子程序的流程图；

图9为本发明实施例的图像处理方法的网格分割子程序流程说明的示意图；及

图10为本发明另一实施例的图像处理方法流程图。

【符号说明】

10、40：车体

101～104：行车记录器

101a～104a：图像

11：全周鸟瞰图像

2：图像处理系统

20：图像处理模块

21：图像获取模块

22：显示模块

201a、201b：通信单元

202：图像重组单元

203：投影转换单元

204：计算单元

205：存储单元

31、41、71、91：三维投影曲面

32、72、92：二维图像平面

311、711、712、713、714、911、912：第一网格

321、721、722、723、724、921、922：第二网格

311a～311d、321a～321d：顶点

312、322：法向量

710a：共边

71a、91a、72a～72e、92a～92e：方向

712a、912a～912d：第一重划网格

722a、922a～922d：第二重划网格

S111～S116、S211～S221、S311～S318、S411～S418：步骤流程

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向本领域的普通技术人员充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等组件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一者或者多者的所有组合。

［图像处理系统的实施例］

请参阅图2，图2为本发明实施例的图像处理系统方块图。图像处理系统2包括多个图像获取模块21、图像处理模块20以及显示模块22。图像处理模块20用以接收图像获取模块21所获取的图像，并将所述图像进行图像处理后传送至显示模块22。

图像处理系统2可应用于行车监视、小区监视或校园等所需监视环境。在以下实施例描述中将以行车监视作为说明，但本发明的技术概念并不以此作为限定。

图像获取模块21可以依照使用者的需求设置，提供获取对应物件周围的多张图像，其中所述图像为二维图像。图像获取模块21于本实施例中，是设置于一个移动载具（例如汽车）上不同位置，以获取移动载具周围的多张图像。

图像处理系统2应用于移动载具，图像获取模块21可如图1A所示为多个行车记录器101～104实现，且是依序分别位于车体10的右侧、前方、左侧以及后方，举例来说，行车记录器101～104可以设置在车体10的引擎盖、后车箱盖、车顶等等，据以获取车体10四周的图像101a～104a。

如前述，图像处理系统2也可应用于小区监视或校园等监视环境。故于其他实施方式中，当图像处理系统2监视小区或校园环境时，图像获取模块21可设置于一建筑物上，以获取对应该建筑物四周的环境。换言之，这些图像获取模块21可备用以获取对应一物件周围的多张图像，以供分析该物件的周围环境。

图像获取模块21可以是由一般录像机、行车记录器或大厦监视器来实现，任何该领域的普通技术人员可轻易思及且替换的图像获取装置，本发明并不以此做为限制。

图像处理模块20包括通信单元201a与201b、图像重组单元202、投影转换单元203、计算单元204以及存储单元205。通信单元201、图像重组单元202、投影转换单元203以及存储单元205分别耦接于计算单元204。图像重组单元202耦接于通信单元201a。存储单元205耦接于计算单元204。投影转换单元203耦接于计算单元204与通信单元201b。

图像处理模块20用以接收图像获取模块21所获取的多张图像，并对所接收的图像进行图像处理程序，以将这些图像组合形成一三维图像，例如全周鸟瞰图像。

通信单元201a具有无线或有线的传输功能，用以提供图像处理模块20接收图像。通信单元201b具有无线或有线的传输功能，用以提供投影转换单元203传送图像至显示模块22。例如，在本发明实施例中，图像获取模块21具有有线通信单元（图未示），可以有线的方式（例如USB通信接口）连接至图像处理模块20的通信单元201a，将其所获取的这些图像传输至图像处理模块20。另外在本发明另一实施例中，图像获取模块21还具有无线通信单元（图未示），还可以无线传输的方式与图像处理模块20的通信单元201a做数据传输，将图像获取模块21所获取的多个图像传输至图像处理模块20，本发明并不以有线或无线的传输方式做为限制。

图像重组单元202用以将通信单元201a所接收到的多张图像进行图像处理，以图像拼接重组技术组成二维图像平面，且二维图像平面用以提供图像处理模块20进行后续的图像处理程序。图像重组单元202可以是为具有图像处理或演算能力的运算单元，在该领域的普通技术人员应了解可通过任何运算程序、编码等方式实施或替换，本发明并不以此做为限制。

上述对多张图像进行图像处理的方式可包括灰阶转换、图像强化、滤波处理、图像二值化（image binarization）、边缘获取、特征区域定位、特征获取、图像压缩等图像处理技术。

计算单元204用以作为图像处理模块20中运算核心。计算单元204可预先根据二维图像平面设定多个模型参数建立一三维投影模型，以产生三维投影曲面。值得一提的是，三维投影曲面也可以任意的三维投影模型直接产生使用，本发明并不以此做为限制。

计算单元204还用以执行多个计算程序，如初始化程序、网格化程序、网格调整程序、网格分割子程序以及网格合并子程序等计算处理。且计算单元204用以控制通信单元201接收或传送图像信息的指令，使图像处理模块20与图像获取模块21或显示模块22进行数据传输。上述这些计算程序会于后续实施例中加以说明，故不在此赘述。

投影转换单元203用以接收计算单元204所执行多个计算程序后的的图像结果，进行二维图像平面投影至三维投影曲面的动作，并产生三维图像。例如二维图像平面的第二网格投影至三维投影曲面的第一网格。另外，投影转换单元203可以是为具有图像处理或演算能力的运算单元，在该领域的普通技术人员应了解可通任何运算程序、编码等方式实施或替换，本发明并不以此做为限制。

存储单元205用以储存计算单元204执行计算程序的过程中所需储存的信息，例如图像重组单元202所产生的二维图像平面数据，计算单元204根据二维图像平面产生三维投影曲面。接着，计算单元204将二维图像平面与三维投影曲面数据储存于存储单元205中，以便后续执行网格化程序或其他图像处理程序的计算之用。另外，存储单元205还可预先储存多个三维投影模型，用以提供计算单元204选择直接产生使用，并不一定需根据二维图像平面来产生三维投影曲面，本发明并不以此做为限制。

图像重组单元202、计算单元204以及投影转换单元203可以通过微控制器（microcontroller）或嵌入式控制器（embedded controller）等处理芯片通过韧体设计来实现。所述存储单元205于此实施例中可以是利用闪存芯片、只读存储器芯片或随机存取内存芯片等挥发性或非挥发性存储芯片来实现，但本实施例并不以此为限。

显示模块22用以显示三维图像。更仔细地说，显示模块22用以将图像获取模块21获取的多个图像进行处理后所产生的三维图像提供显示给使用者。在本发明实施例中，显示模块22具有有线通信单元（图未示），可通过通信单元201b以有线的方式连接并接收三维图像。在本发明另一实施例中，显示模块22具有无线通信单元（图未示），显示模块22还可以无线传输的方式与图像处理模块20的通信单元201b做数据传输，通过通信单元201b以无线的方式连接并接收三维图像，本发明并不以有线或无线的传输方式做为限制。显示模块22可由一图像显示器或来实现。

总而言之，在本发明图像处理系统2中，通过图像获取模块21提供获取对应物件周围的多张图像。接着，由图像处理模块20对所接收的图像进行图像处理程序，以将这些图像组合形成三维图像后传送至图像模块22显示。

更仔细地说，在图像处理模块20中的图像重组单元202接收所述多张图像后并组成二维图像平面。接着，将所述二维图像平面交由所述计算单元204进行图像处理程序。

所述计算单元24依序执行初始化程序、网格化程序、网格调整程序、网格分割子程序以及网格合并子程序。所述初始化程序为计算单元24根据二维图像平面产生三维投影曲平面。网格化程序为将三维投影曲面与二维图像平面分别对应划分为多个第一网格与多个第二网格，且第二网格的数目等于第一网格的数目。网格调整程序为调整三维投影曲面与二维图像平面对应的位置，使两者的中心点对应，且每一第一网格对应至每一第二网格。网格分割子程序与网格合并子程序为将三维投影曲面与二维图像平面上的第一网格与第二网格根据二维图像平面的法向量与每一第一网格的法向量之间的夹角大小，对三维投影曲面与二维图像平面上的第一网格与第二网格重新划分的计算程序，并形成多个第一重划网格与多个第二重划网格，且每一第一重划网格对应至每一第二重划网格。

然后，投影转换单元203用以将重新划分后的所述第二重划网格上的图像数据对应投影至所述第一重划网格上，以产生所述的三维图像。最后，图像处理模块20将这些图像组合形成三维图像后传送至图像模块22显示。

［图像处理方法的实施例］

为方便说明图像处理方法的实施例，请同时参阅图2、图3A～3D、图4与图5。图3A为本发明实施例的二维图像平面与三维投影曲面转换示意图；图3B为本发明实施例的第一网格的相对位置示意图；图3C为本发明实施例的第二网格的相对位置示意图；图3D为本发明实施例的第一网格与第二网格的法向量所形成的夹角示意图；图4为本发明实施例的车体于三维投影曲面位置示意图；图5为本发明实施例的图像处理方法流程图。在本发明的图像处理方法的实施例中包括初始化程序S111、网格化程序S112、执行网格调整程序S113、网格分割子程序S114、网格合并子程序S115以及执行成像程序S116。

请同时参阅图3A与图4。在初始化程序S111中，计算单元204所执行的初始化程序为根据二维图像平面32产生三维投影曲平面31。也就是说，计算单元204在获得二维图像平面32后，将会进一步地根据二维图像平面32产生一个投影面积小于二维图像平面32的三维投影曲面31。然而，三维投影曲面亦可依照存储单元205所预先储存的三维投影模型选择直接产生使用，本发明并不以此做为限制。

在本发明实施例中，三维投影曲面31根据二维图像平面32所产生，且此三维投影曲面31以碗型的投影物件（如前述由底部为一个平面以及封闭曲面41所组成的）做实施与说明。但在其他实施方式中，也可以车体40或其他监视系统及装置为中心点，向外、向上延伸形成一个开口向上的封闭曲面41。所述平面用以表示车体40所在的位置。三维投影曲面31的高度须与其开口半径成正比。所述三维投影曲面31是由一个三维投影模型产生，所述三维投影模型须满足的空间限制，其中X、Y与Z为三维空间的轴向。

在网格化程序S112中，计算单元204将三维投影曲面31与二维图像平面32分别对应划分为多个第一网格311与多个第二网格321，且第二网格321的数目等于第一网格311的数目。在本发明实施例中，仅以四边形的网格作为说明，在本领域的普通技术人员应了解也可替换为三边形或其他多边形的网格来做实施，本发明并不以此做为限制。

接着，在执行网格调整程序S113中，计算单元204调整三维投影曲面31与二维图像平面32对应的位置，使两者的中心点对应，且每一第一网格311对应至每一第二网格321。另外，计算单元204可以调整三维投影曲面31，以使三维投影曲面31的正投影面积可以完全被二维图像平面32的正投影面积所覆盖。

在计算单元204执行网格调整程序S113之后，接着选择所欲执行的网格重划的计算方式，如网格分割子程序S114与网格合并子程序S115。网格分割子程序S114与网格合并子程序S115为将三维投影曲面31与二维图像平面32上的第一网格311与第二网格321根据二维图像平面32的法向量322与每一第一网格的法向量312之间的夹角∠θ大小，对三维投影曲面31与二维图像平面32上的第一网格311与第二网格321重新划分的计算程序。

请参阅图6，图6为本发明实施例的图像处理方法的网格合并子程序的流程图。更仔细地说，在本发明实施例的图像处理方法中，在执行完网格调整程序S113后，可选择网格合并子程序S115，网格合并子程序S115的网格重划计算方式中还包括多个判断步骤S211～S221。

请同时参阅图6与图7A～7C，图7A～7C为本发明实施例的图像处理方法的网格合并子程序流程说明的示意图。三维投影曲面71的第一网格711～713分别对应至二维图像平面32的第二网格721～723。在步骤S211中，计算单元204从三维投影曲面71开始执行网格合并的计算（也可从二维图像平面72开始执行，本发明并不以此做为限制）。在本发明实施例中，计算单元204的演算可以螺旋方式由内而外或者由外而内由三维投影曲面71上的这些网格进行扫描。另外，也可以纵向或横向的顺序方式依序进行扫描。举例来说，图7A以从最外围的第一网格711开始往第一网格712、713的方向做计算。更仔细地说，其可对应参考方向72a～72e的由外而内的螺旋方式，从第一网格711开始计算。

接着，在步骤S212中，计算单元204判断第一网格711往方向71a是否有共边（collinear）的第一网格。在图7A的例子中，假设第一网格711与第一网格712不具有共边710a，因此计算单元204执行步骤S214。反之，当第一网格711与第一网格712具有共边711a，则执行步骤S213。

在步骤S214中，计算单元204将没有共边711a或不满足预设条件（将于后续说明）的第一网格711定义为第一重划网格，且同时定义第二网格721为第二重划网格。具体地说，如图7所示，第一网格711于计算后即规划为第一重划网格。在完成第一网格711的重新规划程序后，计算单元204执行步骤S217。

而在步骤S213中，请复参阅图3D，计算单元204会还将第一网格711与其具有共边711a的第一网格712做进一步计算。计算单元204计算第一网格711上的法向量（如图3B中法向量312）与第二网格上的法向量（如图3C中法向量322）之间的夹角∠θ（如图3D中的θ）与具有共边711a的第一网格712上的法向量与第二网格722上的法向量之间的夹角∠θ的大小。

值得注意的是，已知第一网格与第二网格可依据所选取的法向量的方向而形成两种大小的夹角∠θ以及180°-∠θ。因此，于其他实施方式中，上述∠θ也可以是由第一网格712的法向量的反向量与第二网格722的法向量之间的夹角来计算获取，其中夹角∠θ会等于180°减去所计算的夹角，以获取∠θ。

在计算完共边的两个夹角∠θ大小后（例如第一网格711、712分别与第二网格721、722所形成的夹角），在步骤S215中，接着判断两个夹角∠θ是否同时满足预设条件。预设条件为小于一个预设范围的下限值，所述预设范围例如为30°～60°的范围区间。更仔细地说，计算单元204判断两个夹角∠θ是否同时小于预设范围的下限值。若共边的两个夹角∠θ同时小于预设范围的下限值时，则执行步骤S216，若共边的两个夹角∠θ不同时小于所述下限值时，则执行步骤S214。也就是说，若两个夹角∠θ同时在30°～60°的预设范围内，则计算单元204判断为不执行网格合并的动作，并直接定义所述第一网格711为第一重划网格，且第二网格721为第二重划网格。

值得一提的是，所述预设条件也可以为小于一个预设值。所述预设值例如为45°的实数值，即为判断两个夹角∠θ是否同时小于所述预设值，若判断两个夹角∠θ小于预设值时，则执行步骤S216，若判断两个夹角∠θ的其中之一不小于预设值时，则执行步骤S214。也就是说，若两个夹角∠θ同时等于所述预设值，则计算单元204判断为不执行网格合并子程序，并直接定义所述第一网格711为第一重划网格，且第二网格721为第二重划网格。

在步骤S216中，计算单元204将小于预设范围下限值的第一网格712与其具有共边的第一网格713进行合并，并定义为第一重划网格712a，且同时合并第一网格712与其共边的第一网格713所分别对应的第二网格722与第二网格723为第二重划网格722a。

接着，在步骤S217中，计算单元204判断是否完成所有的第一网格在网格合并子程序S115的计算。若计算单元204判断为完成所有的第一网格的计算，即结束网格合并子程序S115。若计算单元204判断尚未完成所有的第一网格的计算，则进一步执行步骤S218自动接续下一个第一网格712的分析判断。

请参阅图7C，在步骤S218中，计算单元204以步骤S216所产生的第一重划网格712a计算并且判断其是否有共边的第一网格714。若否，则重复执行步骤S211。若是，则进一步执行步骤S219。

在步骤S219中，计算单元204将第一重划网格712a与其共边的第一网格714进一步执行计算。计算单元204计算第一重划网格712a上的法向量（如图3B中法向量312）与第二重划网格上的法向量（如图3C中法向量322）之间的夹角∠θ（如图3D的∠θ）与共边的第一网格714上的法向量与第二网格724上的法向量之间的夹角∠θ的大小。

在计算完共边的两个夹角∠θ大小后，在步骤S220中，如同步骤S215的判断方式，计算单元204接着判断两个夹角∠θ是否同时小于预设范围的下限值。若判断两个夹角∠θ小于预设范围的下限值时，则执行步骤S221，若判断两个夹角∠θ不小于预设范围的下限值时，则执行步骤S211进行下一个第一网格的判断计算。

在步骤S221中，计算单元204将同时小于预设范围下限值的第一重划网格712a与其共边的第一网格714进行合并，并重新定义为新的第一重划网格（图未示），且同时合并第一重划网格712a与其共边的第一网格714所分别对应的第二重划网格722a与第二网格724为新的第二重划网格722a，并接着执行步骤S217直到完成网格合并子程序S115。

请参阅图8，图8为本发明实施例的图像处理方法的网格分割子程序的流程图。更仔细地说，在本发明实施例的图像处理方法中，在执行完网格调整程序S113后，可选择网格分割子程序S114，网格分割子程序S114的网格重划计算方式中还包括多个判断步骤S311～S318。

请同时参阅图8与图9，图9为本发明实施例的图像处理方法的网格分割子程序流程说明的示意图。三维投影曲面91的第一网格911与912分别对应至二维图像平面92的第二网格921与922。在步骤S311中，计算单元204从三维投影曲面91开始执行网格合并的计算，但于实务上计算单元204也可以是由二维图像平面92开始执行，本发明并不以此做为限制。在本发明实施例中，计算单元204的演算可以螺旋方式由内而外或者由外而内进行扫描。另外，也可以纵向或横向的顺序方式进行扫描。图9以从最外围的第一网格911开始往第一网格912的方向做计算。更仔细地说，其可对应参考方向92a～92e的由外而内的螺旋方式，从第一网格911开始计算。

在步骤S312中，计算单元204执行三维投影曲面91的第一网格911的计算并以方向91a依序计算。接着，开始执行步骤S312。在步骤S312中，计算单元204计算第一网格911上的法向量（如图3B中法向量312）与第二网格上的法向量（如图3C中法向量322）之间的夹角∠θ（如图3D中∠θ）。

在步骤S313中，计算单元204接着判断夹角∠θ是否满足预设条件。预设条件为大于一个预设范围的上限值，所述预设范围例如为30°～60°的范围区间。更仔细地说，若夹角∠θ大于预设范围的上限值时，则执行步骤S315，若夹角∠θ不大于所述上限值时，则执行步骤S314。也就是说，若夹角∠θ在预设范围内或小于预设范围的下限值，则计算单元204不执行网格分割的动作。值得一提的是，所述预设条件也可以为一个预设值。例如为45°的实数值，判断两个夹角∠θ是否同时大于所述预设值，若大于预设值时，则执行步骤S315，若等于或小于预设值时，则执行步骤S314。

在步骤S314中，计算单元204将不大于预设范围上限值的第一网格911定义为第一重划网格，并同时定义第二网格921为第二重划网格，并执行步骤S318。在本发明实施例中，图9中的第一网格911计算后即为第一重划网格，第二网格921即为第二重划网格。

请复参阅图9，在步骤S315中，计算单元204所执行的第一网格912大于预设范围上限值时，计算单元204则将第一网格912分割为四个第一重划网格912a～912d，同时对应分割第二网格922为四个的二重划网格922a～922d。在本发明实施例中，仅以分割为四个的数量作为说明，在本领域的普通技术人员应了解亦可以其他数量作为分割的实施方式，本发明并不以此作为限制。

在分割完第一网格912后，在步骤S316中还进一步判断所述分割的四个第一重划网格912a～912d与其所对应的四个第二重划网格922a～922d间的法向量夹角大小是否大于预设范围的上限值。若分割的四个第一重划网格912a～912d与其所对应的四个第二重划网格922a～922d间的法向量夹角大小仍大于预设范围的上限值，则执行步骤S317，若分割的四个第一重划网格912a～912d与其所对应的四个第二重划网格922a～922d间的法向量夹角大小小于预设范围的上限值，则执行步骤S318。

在步骤S317中，计算单元204计算将大于预设范围上限值的第一重划网格912a～912d再次执行分割为新的第一重划网格（图未示），同时分割对应的第二重划网格922a～922d为新的第二重划网格，接着持续执行步骤S316继续判断是否满足预设条件。举例来说，若第一重划网格912a～912d都满足预设条件，则会个别再次分成四个新的第一重划网格，也就是4×4个新的第一重划网格。

在步骤S318中，计算单元204判断是否完成所有的第一网格在网格分割子程序S114的计算。若计算单元204判断为完成所有的第一网格的计算，即结束网格分割子程序S114。若计算单元204判断尚未完成所有的第一网格的计算，则进一步重复执行步骤S311，接续下一个第一网格912的计算。

在选择执行网格合并子程序S115或网格分割子程序S114后，计算单元204将计算后的图像结果提供至投影转换单元203进一步执行成像程序S116。在执行成像程序S116中，投影转换单元203将重划后的二维图像平面上的第二重划网格投影至三维投影曲面的第一重划网格上，并产生三维图像。

复同时参阅图3B与3C，例如二维图像平面32的第二网格321投影至三维投影曲面31的第一网格311。举例来说，其投影的方式为以第二网格321的四个顶点321a～321d对应至第一网格311的四个顶点311a～311d的方式，将每一第二网格321的图像信息投影至对应的每一第一网格311。接着，将所产生的三维图像通过通信单元201传送至显示模块22显示所述三维图像给使用者，并完成二维图像平面投影至三维投影曲面的图像处理。

接着，请参阅图10，图10为本发明另一实施例的图像处理方法流程图。在本实施例中，图像处理方法包括初始化程序S411、网格化程序S412、执行网格调整程序S413、网格分割子程序S414与S417、网格合并子程序S415与S416以及执行成像程序S418。所述初始化程序S411、网格化程序S412、执行网格调整程序S413、网格分割子程序S414与S417、网格合并子程序S415与S416以及执行成像程序S418与图5的图像处理方法中的流程步骤相同。在本发明实施例中，与前一实施例的差别在于，在执行网格调整程序S413后所选择的网格分割子程序S414或网格合并子程序S415，还分别接着执行网格合并子程序S416与网格分割子程序S417。换句话说，在前一图像处理方法的实施例中，仅仅选择网格分割子程序S114或网格合并子程序S115其中之一。但于此图像处理方法的实施例中分割与合并的动作都会执行。

举例来说，当图10的图像处理方法在选择执行完网格分割子程序S414后会接着执行网格合并子程序S416。或者，在选择执行完网格合并子程序S415后会接着执行网格分割子程序S417。总而言之，本发明可以执行单一网格合并子程序或单一网格分割子程序做实施，也可网格合并子程序与网格分割子程序都执行。更值得一提的是，网格合并子程序与网格分割子程序的顺序亦可随使用者进行调整，本发明并不以此做为限制。

［本发明可能的效果］

据此，通过本发明实施例提供的图像处理方法与系统，可适应性依据图像需求所使用的不同的三维投影模型，动态地调整投影转换过程中的网格划分处理程序，精确地将二维图像转换为三维图像，以提升现有技术的视觉效果同时兼顾运算时间。本发明实施例提供的图像处理方法与系统可在现有的二维图像监视系统架构下通过演算流程的改进而不需要改变原本的硬件架构或额外增加硬设备，以简易方式取代现有技术。同时，有效地提升在车辆安全与居家安全监控或其他环境图像信息监控系统能够降低成像的失真情况。

以上所述，仅为本发明优选的具体实施例，然而本发明的特征并不局限于此，任何本领域的普通技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本发明的专利范围。

Claims (24)

1.一种图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：

(a)利用多个图像获取模块获取对应一物件周围的多张图像，以产生一二维图像平面；

(b)提供一三维投影曲面，将所述三维投影曲面划分为多个第一网格、及将所述二维图像平面划分为多个第二网格，每一个所述第一网格分别对应至每一个所述第二网格；

(c)根据所述二维图像平面的一第一法向量与每一个所述第一网格的一第二法向量之间的夹角大小，将所述第一网格划分为多个第一重划网格且同时将所述第二网格同时划分为多个第二重划网格，每一个所述第一重划网格分别对应至每一个所述第二重划网格；以及

(d)将重新划分后的所述第二重划网格上的图像数据对应投影至所述第一重划网格上，以产生一三维图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，在步骤(c)之前还包括：

选取所述三维投影曲面或所述二维图像平面的其中之一进行扫描，以检测所述二维图像平面的所述第一法向量与所述二维图像平面所对应的所述第一网格的所述第二法向量之间的夹角大小。

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；

判断所述第一夹角与所述第二夹角是否同时小于一预设值；

当所述第一夹角与所述第二夹角同时小于所述预设值时，将所述两个共边的第一网格合并形成所述第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的两个所述第二网格合并形成所述第二重划网格。

4.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

计算所述三维投影曲面中所述第一网格的所述第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角；

判断所述第一夹角是否大于一预设值；

当判断所述第一夹角大于所述预设值时，将所述第一网格划分为多个所述第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的所述第二网格划分为多个所述第二重划网格。

5.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；

判断所述第一夹角与所述第二夹角是否同时等于一预设值；

当所述第一夹角与所述第二夹角同时等于所述预设值时，将所述第一网格定义为所述第一重划网格，同时将相对应的所述第二网格定义为所述第二重划网格。

6.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；

判断所述第一夹角与所述第二夹角是否同时介于一预设范围内；

当所述第一夹角与所述第二夹角同时介于所述预设范围内时，将所述第一网格定义为所述第一重划网格，同时将相对应的所述第二网格定义为所述第二重划网格。

7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

当所述第一夹角与所述第二夹角同时小于所述预设范围的一下限值时，将所述两个共边的第一网格合并形成所述第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的两个所述第二网格合并形成所述第二重划网格。

8.根据权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

当判断所述第一夹角大于所述预设范围的一上限值时，将所述第一网格划分为多个第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的所述第二网格划分为多个第二重划网格。

9.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

由所选取的所述三维投影曲面或所述二维图像平面中心的所述第一网格或所述第二网格以螺旋方式由内至外进行扫描。

10.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述三维投影曲面为开口向上的一封闭曲面。

11.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，步骤(c)还包括：

依照每一个所述第一重划网格的四个顶点对应至每一个所述第二重划网格的四个顶点进行投影。

12.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述三维投影曲面是由一三维投影模型产生的，且所述三维投影模型满足下列公式，

<mrow> <mi>Z</mi> <mo>&amp;Proportional;</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mi>X</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>,</mo> </mrow>

其中X,Y,Z为三维空间轴向。

13.一种应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述应用图像处理方法的系统包括：

多个图像获取模块，用以获取对应一物件周围的多张图像；

一图像处理模块，用以与所述图像获取模块进行一图像数据传输，所述图像处理模块包括：

一图像重组单元，耦接于所述图像获取模块，用以接收所述图像，以产生一二维图像平面；

一计算单元，耦接于所述图像重组单元，用以将一三维投影曲面划分为多个第一网格、及将所述二维图像平面划分为多个第二网格，且每一个所述第二网格对应每一个所述第一网格，所述计算单元还根据所述二维图像平面的一第一法向量与每一个所述第一网格的一第二法向量之间的夹角大小将所述三维投影曲面上的所述第一网格划分为多个第一重划网格且同时将所述二维图像平面上的所述第二网格划分为多个第二重划网格，且每一个所述第一重划网格对应至每一个所述第二重划网格；以及

一投影转换单元，耦接于所述计算单元，用以将重新划分后的所述第二重划网格上的图像数据对应投影至所述第一重划网格上，以产生一三维图像。

14.根据权利要求13所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元通过选取所述三维投影曲面或所述二维图像平面的其中之一进行扫描，以检测所述二维图像平面的所述第一法向量与所述二维图像平面所对应的所述第一网格的所述第二法向量之间的夹角大小。

15.根据权利要求14所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；当所述计算单元判断所述第一夹角与所述第二夹角同时小于一预设值时，所述计算单元将所述两个共边的第一网格合并形成所述第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的两个所述第二网格合并形成所述第二重划网格。

16.根据权利要求14所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元计算所述三维投影曲面中所述第一网格的所述第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角；当所述计算单元判断所述第一夹角大于一预设值时，所述计算单元将所述第一网格划分为多个第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的所述第二网格划分为多个第二重划网格。

17.根据权利要求14所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；当所述计算单元判断所述第一夹角与所述第二夹角同时等于一预设值时，所述计算单元将所述第一网格定义为所述第一重划网格，同时将相对应的所述第二网格定义为所述第二重划网格。

18.根据权利要求14所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元分别计算所述三维投影曲面中任意两个共边的所述第一网格的两个第二法向量与所述二维图像平面的所述第一法向量之间所形成的一第一夹角以及一第二夹角；当所述计算单元判断所述第一夹角与所述第二夹角同时介于一预设范围内时，所述计算单元将所述第一网格定义为所述第一重划网格，同时将相对应的所述第二网格定义为所述第二重划网格。

19.根据权利要求18所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，当所述计算单元判断所述第一夹角与所述第二夹角同时小于所述预设范围的一下限值时，所述计算单元将所述两个共边的第一网格合并形成所述第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的两个所述第二网格合并形成所述第二重划网格。

20.根据权利要求18所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，当所述计算单元判断所述第一夹角大于所述预设范围的一上限值时，所述计算单元将所述第一网格划分为多个第一重划网格，并将所述二维图像平面上相对应的所述第二网格划分为多个第二重划网格。

21.根据权利要求14所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元由所选取的所述三维投影曲面或所述二维图像平面中心的所述第一网格或所述第二网格以螺旋方式由内至外进行扫描。

22.根据权利要求13所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述三维投影曲面为开口向上的一封闭曲面。

23.根据权利要求13所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述计算单元将每一个所述第一重划网格的多个顶点对应投影至每一个所述第二重划网格的多个顶点。

24.根据权利要求13所述的应用图像处理方法的系统，其特征在于，所述三维投影曲面是由一三维投影模型产生的，且所述三维投影模型满足下列公式，

<mrow> <mi>Z</mi> <mo>&amp;Proportional;</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mi>X</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>Y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>,</mo> </mrow> 3

其中X,Y,Z为三维空间轴向。