CN106600644B - 全景摄像机的参数矫正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全景摄像机的参数矫正方法，包括：将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。本发明还公开了一种全景摄像机的参数矫正装置。本发明提高了全景摄像机拍摄参数的精准性。

Description

全景摄像机的参数矫正方法及装置

技术领域

本发明涉及摄像机参数处理技术领域，尤其涉及一种全景摄像机的参数矫正方法及装置。

背景技术

在全景摄像机对应的拍摄参数中，鱼眼镜头的光学成像中心是其光轴与成像芯片间的交点，由于在全景摄像机视觉系统的装配过程中可能会存在误差，因而导致拍摄得到图像的中心点往往不能与此交点重合，使得拍摄参数存在变差，影响图像效果。

另外，对于全景摄像机在生产安装过程中，很难完全达到理论所要求的安装精度，影响全景摄像机拍摄参数的准确性。以及当全景摄像机通过多个鱼眼镜头非同一时刻拍摄时，照片存在曝光差异和白平衡差异等等，从而导致相邻图像投影后进行拼接时，不能精确定位两张照片的重叠位置及进行图像配准，使其拼接后存在明显的接缝感，大大降低了拍摄参数的准确性，影响图像的拍摄效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种全景摄像机的参数矫正方法及装置，旨在提高全景摄像机拍摄参数的精准性。

为实现上述目的，本发明提供了一种全景摄像机的参数矫正方法，包括：

将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。

优选地，所述指定容器为圆柱体，所述圆柱体侧面设置有与所述鱼眼镜头光轴平行的竖线，以使所述鱼眼镜头拍摄得到的所述鱼眼图像中包括所述竖线对应的直线；所述根据所述鱼眼图像对所述光学成像中心参数进行矫正包括：

对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

优选地，所述根据所述鱼眼图像对所述图像拼接参数进行矫正包括：

根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；

根据所述变换矩阵对相邻的所述图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

优选地，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像曝光参数包括图像亮度增益参数，所述根据所述鱼眼图像对所述图像曝光参数进行矫正包括：

建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

优选地，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，所述根据所述鱼眼图像对所述图像白平衡参数进行矫正包括：

建立白平衡矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种全景摄像机的参数矫正装置，包括：

拍摄模块，用于将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

参数矫正模块，用于根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。

优选地，所述指定容器为圆柱体，所述圆柱体侧面设置有与所述鱼眼镜头光轴平行的竖线，以使所述鱼眼镜头拍摄得到的所述鱼眼图像中包括所述竖线对应的直线；所述参数矫正模块包括：

检测单元，用于对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

设定单元，用于当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

优选地，所述参数矫正模块还包括：

处理单元，用于根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；

拼接矫正单元，用于根据所述变换矩阵对相邻的所述图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

优选地，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像曝光参数包括图像亮度增益参数，所述参数矫正模块还包括：

第一建立单元，用于建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

第一获取单元，用于以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第一确定单元，用于根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

曝光矫正单元，用于根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

优选地，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，所述参数矫正模块还包括：

第二建立单元，用于建立白平衡矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

第二获取单元，用于以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第二确定单元，用于根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

白平衡矫正单元，用于根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

本发明实施例提供的全景摄像机的参数矫正方法及装置，通过将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，根据拍摄得到的鱼眼图像分别对全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。实现了对全景摄像机的各个参数进行相应的矫正，减小了拍摄参数的误差，提高了全景摄像机拍摄参数的精准性。

附图说明

图1为本发明全景摄像机的参数矫正方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明鱼眼镜头与指定装置之间放置位置的示意图；

图3为本发明鱼眼镜头拍摄得到鱼眼图像的示意图；

图4为本发明对图像曝光参数进行校正时的曝光矫正装置外表示意图；

图5为本发明全景摄像机的参数矫正装置第一实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，示出了本发明一种全景摄像机的参数矫正方法第一实施例。该实施例的全景摄像机的参数矫正方法包括：

步骤S10、将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

本实施例中，全景摄像机的参数矫正方法可以应用于全景摄像机在出厂前的参数矫正，并将矫正后的矫正值进行存保存，使得全景摄像机在使用的过程中，通过该矫正值对拍摄参数进行相应的矫正，有效地提高全景摄像机出厂的质量及效率。

该全景摄像机可包括鱼眼镜头，鱼眼镜头的个数可根据实际进行设置。在对全景摄像机的参数进行矫正之前，首先需要通过鱼眼镜头采集鱼眼图像。具体地，准备好指定容器，用于给鱼眼镜头对准指定容器采集所需的图像，以降低干扰。该指定容器的类型及大小可根据实际情况进行设置，例如，该指定容器包括圆柱体、球体、圆锥、长方体等，优选地，该指定容器为圆柱体。

该指定容器为圆柱体，该圆柱体的顶部镂空，侧面设置有与鱼眼镜头光轴平行的竖线，该竖线可以是绘制于圆柱体侧面的内侧上的之直线，也可以是挂于圆柱体侧面的内侧上的竖直线条，使得鱼眼镜头拍摄得到的鱼眼图像中包括该竖线对应的直线。需要说明的是，指定容器包括光学中心矫正装置、曝光矫正装置及白平衡矫正装置等，如图2所示的圆柱体为光学中心矫正装置；当对曝光参数进行矫正时，用到的曝光矫正装置为灰色条纹的装置，如图4所示；当对白平衡参数进行矫正时，用到的白平衡矫正装置为彩色条纹的装置。

首先将全景摄像机预置的鱼眼镜头放置于圆柱体顶部镂空上方的中心位置，使得鱼眼镜头的光学成像中心与圆柱体的中心重合，并且圆柱体侧面与鱼眼镜头光轴平行。在放置好鱼眼镜头与圆柱体之间的位置后，通过鱼眼镜头进行拍摄，以得到鱼眼图像。

如图3所示，图中四边形为鱼眼图像的边界，该四边形的中心为鱼眼图像的中心，大圆为拍摄得到圆柱体的圆形顶部，小圆为拍摄得到圆柱体的圆形底部，大圆和小圆之间的环形区域为拍摄得到的圆柱体的内侧面，环形区域内的为拍摄得到的预先设置于圆柱体侧面内与鱼眼镜头光轴平行的竖线。

步骤S20、根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。

在上述拍摄得到鱼眼图像后，可根据该鱼眼图像对全景摄像机的参数进行矫正。需要矫正的参数包括光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数及图像白平衡参数等。

具体地，在对光学成像中心参数进行矫正的过程中，由于上述采集得到的鱼眼图像中包括多条直线，因此可通过获取鱼眼图像中两两非平行直线之间的交点，该交点可为这些直线是交于圆心的点，最终将得到的多个交点取均值设定为矫正后的光学成像中心参数，实现对光学成像中心参数进行矫正。可采用自动标定法、最小二乘法拟合圆中心标定法、或线性标定法等方法对光学成像中心参数进行矫正。可将矫正好的光学成像中心参数保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据矫正后的光学成像中心参数进行拍摄。

在对图像拼接参数进行矫正的过程中，根据所述鱼眼图像对所述图像拼接参数进行矫正的步骤包括：根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；根据所述变换矩阵对相邻的所述图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

本实施例中可采用现有成熟的图像处理技术，根据鱼眼图像建立投影模型、特征提取、特征匹配和确定变换矩阵等，求得的变换矩阵即为图像拼接矫正参数，可将变换矩阵保存至缓冲区、DDR或者内存中，在使用全景摄像机进行拍摄的过程中，可根据该变换矩阵对相邻的图像进行变换拼接，以对图像拼接参数进行矫正，从而可以对图像进行准确拼接。进行图像拼接参数校正后，得到的图像拼接效果。

在对图像曝光参数进行矫正的过程中，可预先建立曝光矫正数学模型，并根据两两相邻图像融合区域的像素值求解出该曝光矫正数学模型，然后获取曝光矫正数学模型中的参数值，最终可根据目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正。以下实施例将进行详细说明。可将目标曝光矫正数学模型保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据该目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正。

在对图像白平衡参数进行矫正的过程中，可预先建立白平衡矫正数学模型，并根据两两相邻图像融合区域的增益值与求解出白平衡矫正数学模型，然后获取白平衡矫正数学模型中的参数值，最终可根据目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。以下实施例将进行详细说明。可将目标白平衡矫正数学模型保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据该目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

本发明实施例通过将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，根据拍摄得到的鱼眼图像分别对全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。实现了对全景摄像机的各个参数进行相应的矫正，减小了拍摄参数的误差，提高了全景摄像机拍摄参数的精准性。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正方法第一实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正方法第二实施例，该实施例中上述根据所述鱼眼图像对所述光学成像中心参数进行矫正的步骤包括：

对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

本实施例中，以自动标定法对光学成像中心参数进行矫正为例进行说明，以指定容器为圆柱体为例，圆柱体侧面设置有与鱼眼镜头光轴平行的竖线，使得鱼眼镜头拍摄得到的鱼眼图像中包括竖线对应的直线。拍摄得到的鱼眼图像如图3所示，首先对该鱼眼图像进行直线检测，获取鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置，即求解每两条非平行直线交点。当仅存在一个交点时，直接将该交点的坐标位置设置为矫正后光学成像中心参数。当存在多个交点而得到多个坐标位置时，将多个坐标位置取平均值设定为矫正后的光学成像中心参数，从而实现了对该光学成像中心参数进行矫正。

本实施例自动标定法对鱼眼图像进行直线检测，并获取每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置连确定矫正后的光学成像中心参数，提高了对光学成像中心参数进行矫正的便捷性及可靠性。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正方法第一实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正方法第三实施例，该实施例中上述根据所述鱼眼图像对所述图像曝光参数进行矫正的步骤包括：

建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

本实施例中，全景摄像机可包括多个鱼眼镜头，图像曝光参数包括图像亮度增益参数，在对图像曝光参数进行矫正的过程中，首先建立曝光矫正数学模型为：

其中，

N为两两相邻鱼眼图像之间的融合区域的个数，f_1i(x,y)和f_2i(x,y)表示两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的像素值，f_1i(x,y)和f_1i(x,y)之间的映射系数a_1i、a_2i和a_3i即组成图像曝光参数的矫正参数a，a₁、a₂和a₃为曝光矫正数学模型的参数值。

任意选择多个鱼眼镜头中的一个鱼眼镜头，所采集得到的图像设定为曝光基准图像，并以该曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域，指定的方向可为沿着曝光基准图像的顺时针方向或逆时针方向。由于是全景摄像机是将所有鱼眼摄像头所拍摄得到的鱼眼图像拼接成全景图像，因此每两个相邻鱼眼镜头所采集得到的鱼眼图像存在重合区域。例如，当全景摄像机设置有6个鱼眼镜头时，若以鱼眼镜头1作为曝光基准图像，沿着鱼眼镜头1至鱼眼镜头6的方向进行遍历，则得到的两两相邻图像分别为鱼眼图像1和鱼眼图像2、鱼眼图像2和鱼眼图像3、鱼眼图像3和鱼眼图像4、鱼眼图像4和鱼眼图像5、鱼眼图像5和鱼眼图像6、以及鱼眼图像6和鱼眼图像1之间的相邻两个鱼眼图像的融合区域。

根据融合区域的像素值与曝光矫正数学模型，计算出曝光矫正数学模型中的参数值。例如，在鱼眼图像1和鱼眼图像2的融合区域内，获取鱼眼图像1的像素值f₁(x,y)和鱼眼图像2的像素值f₂(x,y)，代入曝光矫正数学模型，由于融合区域内可包含多个像素点，因此，可以根据多个像素点列出多个方程组，通过最小二乘法对a1、a2、a3进行求解。依次遍历计算所有两两相邻图像之间的融合区域得到多组参数值，此时，将多组参数值取平均值设定为最终的a1、a2、a3值，根据求解出的a1、a2、a3值可确定目标曝光矫正数学模型，根据对应的目标曝光矫正数学模型可分别对不同图像亮度增益参数进行统一矫正。也就是说，各个重合区代入方程使得f(a)最小的a1，a2，a3即为所求的值。

本实施例根据建立曝光矫正数学模型及获取得到的两两相邻图像之间的融合区域的像素值，计算曝光矫正数学模型中的参数值来确定目标曝光矫正数学模型，以根据该目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正，使得各摄像头所拍摄的图像亮度保持一致性，看起来更舒服自然。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正方法第一、第二或第三实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正方法第四实施例，该实施例中上述根据所述鱼眼图像对所述图像白平衡参数进行矫正的步骤包括：

建立白平衡矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

本实施例中，全景摄像机可包括多个鱼眼镜头，图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，在对图像白平衡参数进行矫正的过程中，首先建立白平衡矫正数学模型为：

其中，

N为两两相邻鱼眼图像之间的融合区域的个数，M＝3为颜色通道数，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)表示两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的第j通道颜色增益值，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)之间的映射系数b_1i,j、b_2i,j和b_3i,j即组成矫正参数b。b₁、b₂和b₃为图像白平衡矫正数学模型的参数值。

任意选择多个鱼眼镜头中的一个鱼眼镜头，所采集得到的图像设定为白平衡基准图像，并以该白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域，指定的方向可为沿着白平衡基准图像的顺时针方向或逆时针方向。由于是全景摄像机是将所有鱼眼摄像头所拍摄得到的鱼眼图像拼接成全景图像，因此每两个相邻鱼眼镜头所采集得到的鱼眼图像存在重合区域。

根据融合区域的增益值与白平衡矫正数学模型，计算出白平衡矫正数学模型中的参数值。例如，在鱼眼图像1和鱼眼图像2的融合区域内，获取鱼眼图像1的增益值g_1i和鱼眼图像2的增益值g_2i，代入白平衡矫正数学模型，由于融合区域内可包含多个像素的增益值，因此，可以根据多个增益值列出多个方程组，通过最小二乘法对b1、b2、b3进行求解。依次遍历计算所有两两相邻图像之间的融合区域得到多组参数值，此时，将多组参数值取平均值设定为最终的b1、b2、b3值，根据求解出的b1、b2、b3值可确定目标白平衡矫正数学模型，根据对应的目标白平衡矫正数学模型可分别对不同图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。也就是说，各个重合区颜色分离信息代入，使得g(b)最小时即为所求的b1，b2，b3。

本实施例根据建立白平衡矫正数学模型及获取得到的两两相邻图像之间的融合区域的增益值，计算白平衡矫正数学模型中的参数值来确定目标白平衡矫正数学模型，以根据该目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正，提高了对图像白平衡参数进行矫正的有效性及准确性。

对应地，如图5所示，提出本发明一种全景摄像机的参数矫正装置第一实施例。该实施例的全景摄像机的参数矫正装置包括：

拍摄模块100，用于将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

本实施例中，全景摄像机的参数矫正装置可以应用于全景摄像机在出厂前的参数矫正，并将矫正后的矫正值进行存保存，使得全景摄像机在使用的过程中，通过该矫正值对拍摄参数进行相应的矫正，有效地提高全景摄像机出厂的质量及效率。

该全景摄像机可包括鱼眼镜头，鱼眼镜头的个数可根据实际进行设置。在对全景摄像机的参数进行矫正之前，首先需要通过鱼眼镜头采集鱼眼图像。具体地，准备好指定容器，用于给鱼眼镜头对准指定容器采集所需的图像，以降低干扰。该指定容器的类型及大小可根据实际情况进行设置，例如，该指定容器包括圆柱体、球体、圆锥、长方体等，优选地，该指定容器为圆柱体。

如图2所示，该指定容器为圆柱体，该圆柱体的顶部镂空，侧面设置有与鱼眼镜头光轴平行的竖线，该竖线可以是绘制于圆柱体侧面的内侧上的之直线，也可以是挂于圆柱体侧面的内侧上的竖直线条，使得鱼眼镜头拍摄得到的鱼眼图像中包括该竖线对应的直线。需要说明的是，指定容器包括光学中心矫正装置、曝光矫正装置及白平衡矫正装置等，如图2所示的圆柱体为光学中心矫正装置；当对曝光参数进行矫正时，用到的曝光矫正装置为灰色条纹的装置，如图4所示；当对白平衡参数进行矫正时，用到的白平衡矫正装置为彩色条纹的装置。

首先将全景摄像机预置的鱼眼镜头放置于圆柱体顶部镂空上方的中心位置，使得鱼眼镜头的光学成像中心与圆柱体的中心重合，并且圆柱体侧面与鱼眼镜头光轴平行。在放置好鱼眼镜头与圆柱体之间的位置后，拍摄模块100通过鱼眼镜头进行拍摄，以得到鱼眼图像。

如图3所示，图中四边形为鱼眼图像的边界，该四边形的中心为鱼眼图像的中心，大圆为拍摄得到圆柱体的圆形顶部，小圆为拍摄得到圆柱体的圆形底部，大圆和小圆之间的环形区域为拍摄得到的圆柱体的内侧面，环形区域内的为拍摄得到的预先设置于圆柱体侧面内与鱼眼镜头光轴平行的竖线。

参数矫正模块200，用于根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。

在上述拍摄得到鱼眼图像后，参数矫正模块200可根据该鱼眼图像对全景摄像机的参数进行矫正。需要矫正的参数包括光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数及图像白平衡参数等。

具体地，在对光学成像中心参数进行矫正的过程中，由于上述采集得到的鱼眼图像中包括多条直线，因此可通过获取鱼眼图像中两两非平行直线之间的交点，该交点可为这些直线是交于圆心的点，最终将得到的多个交点取均值设定为矫正后的光学成像中心参数，实现对光学成像中心参数进行矫正。可采用自动标定法、最小二乘法拟合圆中心标定法、或线性标定法等方法对光学成像中心参数进行矫正。可将矫正好的光学成像中心参数保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据矫正后的光学成像中心参数进行拍摄。

在对图像拼接参数进行矫正的过程中，参数矫正模块200还包括：处理单元，用于根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；拼接矫正单元，用于根据所述变换矩阵对相邻的所述图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

本实施例中可采用现有成熟的图像处理技术，根据鱼眼图像建立投影模型、特征提取、特征匹配和确定变换矩阵等，求得的变换矩阵即为图像拼接矫正参数，可将变换矩阵保存至缓冲区、DDR或者内存中，在使用全景摄像机进行拍摄的过程中，可根据该变换矩阵对相邻的图像进行变换拼接，以对图像拼接参数进行矫正，从而可以对图像进行准确拼接。进行图像拼接参数校正后，得到的图像拼接效果。

在对图像曝光参数进行矫正的过程中，可预先建立曝光矫正数学模型，并根据两两相邻图像融合区域的像素值求解出该曝光矫正数学模型，然后获取曝光矫正数学模型中的参数值，最终可根据目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正。以下实施例将进行详细说明。可将目标曝光矫正数学模型保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据该目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正。

在对图像白平衡参数进行矫正的过程中，可预先建立白平衡矫正数学模型，并根据两两相邻图像融合区域的增益值求解出该白平衡矫正数学模型，然后获取白平衡矫正数学模型中的参数值，最终可根据目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。以下实施例将进行详细说明。可将目标白平衡矫正数学模型保存至缓冲区、DDR或者内存中，方便全景摄像机在后续拍摄时，根据该目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

本发明实施例通过将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，根据拍摄得到的鱼眼图像分别对全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正。实现了对全景摄像机的各个参数进行相应的矫正，减小了拍摄参数的误差，提高了全景摄像机拍摄参数的精准性。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正装置第一实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正装置第二实施例，该实施例中上述参数矫正模块200包括：

检测单元，用于对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

设定单元，用于当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

本实施例中，以自动标定法对光学成像中心参数进行矫正为例进行说明，以指定容器为圆柱体为例，圆柱体侧面设置有与鱼眼镜头光轴平行的竖线，使得鱼眼镜头拍摄得到的鱼眼图像中包括竖线对应的直线。拍摄得到的鱼眼图像如图3所示，首先由检测单元对该鱼眼图像进行直线检测，获取鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置，即求解每两条非平行直线交点。当仅存在一个交点时，设定单元直接将该交点的坐标位置为矫正后光学成像中心参数。当存在多个交点而得到多个坐标位置时，设定单元将多个坐标位置取平均值设定为矫正后的光学成像中心参数，从而实现了对该光学成像中心参数进行矫正。

本实施例自动标定法对鱼眼图像进行直线检测，并获取每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置连确定矫正后的光学成像中心参数，提高了对光学成像中心参数进行矫正的便捷性及可靠性。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正装置第一实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正装置第三实施例，该实施例中上述参数矫正模块200还包括：

第一建立单元，用于建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

第一获取单元，用于以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第一确定单元，用于根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

曝光矫正单元，用于根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

本实施例中，全景摄像机可包括多个鱼眼镜头，图像曝光参数包括图像亮度增益参数，在对图像曝光参数进行矫正的过程中，首先由第一建立单元建立曝光矫正数学模型为：

其中，

N为两两相邻鱼眼图像之间的融合区域的个数，f_1i(x,y)和f_2i(x,y)表示两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的像素值，f_1i(x,y)和f_1i(x,y)之间的映射系数a_1i、a_2i和a_3i即组成图像曝光参数的矫正参数a，a₁、a₂和a₃为曝光矫正数学模型的参数值。

第一获取单元任意选择多个鱼眼镜头中的一个鱼眼镜头，所采集得到的图像设定为曝光基准图像，并以该曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域，指定的方向可为沿着曝光基准图像的顺时针方向或逆时针方向。由于是全景摄像机是将所有鱼眼摄像头所拍摄得到的鱼眼图像拼接成全景图像，因此每两个相邻鱼眼镜头所采集得到的鱼眼图像存在重合区域。例如，当全景摄像机设置有6个鱼眼镜头时，若以鱼眼镜头1作为曝光基准图像，沿着鱼眼镜头1至鱼眼镜头6的方向进行遍历，则得到的两两相邻图像分别为鱼眼图像1和鱼眼图像2、鱼眼图像2和鱼眼图像3、鱼眼图像3和鱼眼图像4、鱼眼图像4和鱼眼图像5、鱼眼图像5和鱼眼图像6、以及鱼眼图像6和鱼眼图像1之间的相邻两个鱼眼图像的融合区域。

第一确定单元根据融合区域的像素值与曝光矫正数学模型，计算出曝光矫正数学模型中的参数值。例如，在鱼眼图像1和鱼眼图像2的融合区域内，获取鱼眼图像1的像素值f₁(x,y)和鱼眼图像2的像素值f₂(x,y)，代入曝光矫正数学模型，由于融合区域内可包含多个像素点，因此，可以根据多个像素点列出多个方程组，通过最小二乘法对a1、a2、a3进行求解。依次遍历计算所有两两相邻图像之间的融合区域得到多组参数值，此时，将多组参数值取平均值设定为最终的a1、a2、a3值，根据求解出的a1、a2、a3值可确定目标曝光矫正数学模型，曝光矫正单元根据对应的目标曝光矫正数学模型可分别对不同图像亮度增益参数进行统一矫正。也就是说，各个重合区代入方程使得f(a)最小的a1，a2，a3即为所求的值。

本实施例根据建立曝光矫正数学模型及获取得到的两两相邻图像之间的融合区域的像素值，计算曝光矫正数学模型中的参数值来确定目标曝光矫正数学模型，以根据该目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像亮度增益参数进行统一矫正，使得各摄像头所拍摄的图像亮度保持一致性，看起来更舒服自然。。

进一步地，基于上述全景摄像机的参数矫正装置第一、第二或第三实施例，提出了本发明全景摄像机的参数矫正装置第四实施例，该实施例中上述参数矫正模块200还包括：

第二建立单元，用于建立白平衡矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

第二获取单元，用于以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第二确定单元，用于根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

白平衡矫正单元，用于根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

本实施例中，全景摄像机可包括多个鱼眼镜头，图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，在对图像白平衡参数进行矫正的过程中，首先由第二建立单元建立白平衡矫正数学模型为：

其中，

N为两两相邻鱼眼图像之间的融合区域的个数，M＝3为颜色通道数，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)表示两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的第j通道颜色增益值，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)之间的映射系数b_1i,j、b_2i,j和b_3i,j即组成矫正参数b。b₁、b₂和b₃为图像白平衡矫正数学模型的参数值。

第二获取单元任意选择多个鱼眼镜头中的一个鱼眼镜头，所采集得到的图像设定为白平衡基准图像，并以该白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域，指定的方向可为沿着白平衡基准图像的顺时针方向或逆时针方向。由于是全景摄像机是将所有鱼眼摄像头所拍摄得到的鱼眼图像拼接成全景图像，因此每两个相邻鱼眼镜头所采集得到的鱼眼图像存在重合区域。

第二确定单元根据融合区域的增益值与白平衡矫正数学模型，计算出白平衡矫正数学模型中的参数值。例如，在鱼眼图像1和鱼眼图像2的融合区域内，获取鱼眼图像1的增益值g_1i和鱼眼图像2的增益值g_2i，代入白平衡矫正数学模型，由于融合区域内可包含多个像素的增益值，因此，可以根据多个增益值列出多个方程组，通过最小二乘法对b1、b2、b3进行求解。依次遍历计算所有两两相邻图像之间的融合区域得到多组参数值，此时，将多组参数值取平均值设定为最终的b1、b2、b3值，根据求解出的b1、b2、b3值可确定目标白平衡矫正数学模型，白平衡矫正单元根据对应的目标白平衡矫正数学模型可分别对不同图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。也就是说，各个重合区颜色分离信息代入，使得g(b)最小时即为所求的b1，b2，b3。

本实施例根据建立白平衡矫正数学模型及获取得到的两两相邻图像之间的融合区域的增益值，计算白平衡矫正数学模型中的参数值来确定目标白平衡矫正数学模型，以根据该目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的图像各颜色分量增益参数进行统一矫正，提高了对图像白平衡参数进行矫正的有效性及准确性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种全景摄像机的参数矫正方法，其特征在于，所述全景摄像机的参数矫正方法包括以下步骤：

将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正；

其中，所述指定容器包括光学成像中心矫正装置、图像拼接装置、图像曝光矫正装置和/或图像白平衡矫正装置，所述光学成像中心矫正装置为圆柱体，所述圆柱体侧面设置有与所述鱼眼镜头光轴平行的竖线，以使所述鱼眼镜头拍摄得到的所述鱼眼图像中包括所述竖线对应的直线；所述的图像曝光矫正装置为侧面设有灰色条纹的圆柱体；所述图像白平衡矫正装置为侧面设有彩色条纹的圆柱体；所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，所述根据所述鱼眼图像对所述图像白平衡参数进行矫正包括：

建立白平衡矫正数学模型，定义两两相邻鱼眼图像之间的融合区域个数为N、颜色通道数为M、b₁、b₂和b₃为图像白平衡矫正数学模型的参数，两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的第j通道颜色增益值分别为g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)之间的映射系数为b_1i,j、b_2i,j和b_3i,j，

得所述白平衡矫正数学模型为

以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

2.如权利要求1所述的全景摄像机的参数矫正方法，其特征在于，所述根据所述鱼眼图像对所述光学成像中心参数进行矫正包括：

对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

3.如权利要求1所述的全景摄像机的参数矫正方法，其特征在于，所述根据所述鱼眼图像对所述图像拼接参数进行矫正包括：

根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；

根据所述变换矩阵对相邻的图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

4.如权利要求1所述的全景摄像机的参数矫正方法，其特征在于，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像曝光参数包括图像亮度增益参数，所述根据所述鱼眼图像对所述图像曝光参数进行矫正包括：

建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

5.一种全景摄像机的参数矫正装置，其特征在于，所述全景摄像机的参数矫正装置包括：

拍摄模块，用于将全景摄像机预置的鱼眼镜头水平放置于指定容器顶部镂空上方的中心位置进行拍摄，以得到鱼眼图像；

参数矫正模块，用于根据所述鱼眼图像分别对所述全景摄像机的光学成像中心参数、图像拼接参数、图像曝光参数和/或图像白平衡参数进行矫正；

所述指定容器包括光学成像中心矫正装置、图像拼接装置、图像曝光矫正装置和/或图像白平衡矫正装置，所述光学成像中心矫正装置为圆柱体，所述圆柱体侧面设置有与所述鱼眼镜头光轴平行的竖线，以使所述鱼眼镜头拍摄得到的所述鱼眼图像中包括所述竖线对应的直线；所述的图像曝光矫正装置的侧面设有灰色条纹的圆柱体；所述图像白平衡矫正装置为四周围绕彩色条纹的圆柱体；所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像白平衡参数包括图像各颜色分量增益参数，所述参数矫正模块还包括：

第二建立单元，用于建立白平衡矫正数学模型，定义两两相邻鱼眼图像之间的融合区域个数为N、颜色通道数为M、b₁、b₂和b₃为图像白平衡矫正数学模型的参数，两两鱼眼图像所对应的第i个融合区域在位置(x,y)的第j通道颜色增益值分别为g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)，g_1i,j(x,y)和g_2i,j(x,y)之间的映射系数b_1i,j、b_2i,j和b_3i,j，

得所述白平衡矫正数学模型为

以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为白平衡基准图像；

第二获取单元，用于以所述白平衡基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第二确定单元，用于根据所述融合区域的增益值与所述白平衡矫正数学模型，确定所述白平衡矫正数学模型中的参数值；

白平衡矫正单元，用于根据所述参数值确定目标白平衡矫正数学模型，根据所述目标白平衡矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像各颜色分量增益参数进行统一矫正。

6.如权利要求5所述的全景摄像机的参数矫正装置，其特征在于，所述参数矫正模块包括：

检测单元，用于对所述鱼眼图像进行直线检测，获取所述鱼眼图像中每两条非平行直线之间形成交点的坐标位置；

设定单元，用于当所述坐标位置为多个时，将所述坐标位置取平均值设定为所述矫正后的光学成像中心参数，以对所述光学成像中心参数进行矫正。

7.如权利要求5所述的全景摄像机的参数矫正装置，其特征在于，所述参数矫正模块还包括：

处理单元，用于根据所述鱼眼图像建立投影模型，对所述投影模型依次进行特征提取及特征匹配，以得到变换矩阵；

拼接矫正单元，用于根据所述变换矩阵对相邻的图像进行变换拼接，以对所述图像拼接参数进行矫正。

8.如权利要求5所述的全景摄像机的参数矫正装置，其特征在于，所述全景摄像机包括多个鱼眼镜头，所述图像曝光参数包括图像亮度增益参数，所述参数矫正模块还包括：

第一建立单元，用于建立曝光矫正数学模型，以及将多个鱼眼镜头中的其中一个鱼眼镜头采集得到的图像设定为曝光基准图像；

第一获取单元，用于以所述曝光基准图像为基准，按指定的方向获取两两相邻图像之间的融合区域；

第一确定单元，用于根据所融合区域的像素值与所述曝光矫正数学模型，确定所述曝光矫正数学模型中的参数值；

曝光矫正单元，用于根据所述参数值确定目标曝光矫正数学模型，根据所述目标曝光矫正数学模型对相邻鱼眼镜头的所述图像亮度增益参数进行统一矫正。

Images