CN107610045B - 鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法、装置、设备及存储介质。涉及图像处理技术领域，本发明技术方案主要包括：将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图。获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。本发明所解决的问题是基于鱼眼镜头的视频/图片拼接中的亮度补偿问题。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
全景视频因其360度的视角，沉浸式的体验而在近几年快速发展，成为视频的发展方向之一。国内外各大视频网站，如Youtube，优酷，爱奇艺等，都已经逐步支持全景视频的观看。一些大型体育赛事和娱乐赛事，如NBA，中国新歌声等也都使用了“VR直播”。可以预见，在不久的将来，会有越来越多的全景视频走进我们的生活。
由于鱼眼相机的宽视角可以大大降低全景视频拼接所需的镜头的个数，所以市场上出现了一大批基于鱼眼镜头的全景相机，如三星Gear360，诺基亚OZO，米家全景相机等。
有了全景相机，还需要有全景视频拼接技术。而亮度补偿技术是全景视频拼接技术的关键技术之一，直接影响全景视频的输出质量。当前的亮度补偿技术往往假设图片是基于正常镜头的，没有很大的畸变的，所以不适用于鱼眼图片，同时，全景图片中经常使用的等距柱状投影，也对图片进行了不同程度的拉伸，带来了一定的计算冗余。如何针对鱼眼相机设计高效且高鲁棒性的亮度补偿方法，是当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法、装置、设备及存储介质，本发明所解决的问题是基于鱼眼镜头的视频/图片拼接中的亮度补偿问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下四个方面：
一方面本发明实施例提供了一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法，该方法包括如下步骤：
将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图。
获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。
采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
在本发明第一方面的一个或多个实施例中，获取鱼眼展开图与均匀分布的距离之前，还包括对所述鱼眼展开图片进行如下处理：
对所述鱼眼展开图片进行畸变校正。
通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上。
将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
在本发明第一方面的一个或多个实施例中，获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，包括：
获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域。
对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点。
对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图。
针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离。
在本发明第一方面的一个或多个实施例中，针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离，包括：
针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离，两个归一化直方图与均匀分布之间的距离加权相加，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离。
在本发明第一方面的一个或多个实施例中，两个归一化直方图与均匀分布之间的距离加权相加，采用的加权系数基于归一化直方图对应的重叠区域中下采样点的个数确定。
第二方面，本发明实施例还提供了一种鱼眼图像拼接中的亮度补偿装置，补偿装置包括鱼眼图片预处理模块、参考图像选取模块以及直方图匹配模块。
所述鱼眼图片预处理模块，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图、以及将所述鱼眼展开图送入所述参考图像选取模块。
所述参考图像选取模块，配置用于获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像、以及将所述参考图像送入所述直方图匹配模块。
所述直方图匹配模块，配置用于采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
在本发明第二方面的一个或多个实施例中，鱼眼图片预处理模块，包括展开子模块、畸变校正子模块以及投影子模块；
所述展开子模块，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图。
所述畸变校正子模块，配置用于对所述鱼眼展开图片进行畸变校正。
所述投影子模块，配置用于通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上、以及将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
在本发明第二方面的一个或多个实施例中，参考图像选取模块，包括重叠区域获取子模块、下采样子模块、直方图统计子模块、距离计算子模块以及参考图像选择子模块。
重叠区域获取子模块，配置用于获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域，并将重叠区域获取结果送入所述下采样子模块。
下采样子模块，配置用于对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点，并将下采样结果送入所述直方图统计子模块。
直方图统计子模块，配置用于对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图，将归一化直方图送入所述距离计算子模块。
距离计算子模块，配置用于针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离，并将距离计算结果送入参考图像选择子模块。
参考图像选择子模块，配置用于选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的任一实施例所提供的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面的任一实施例所提供的方法。
本发明方法具有如下优点：
本发明采用计算图片与均匀分布的距离来选择参考图像的方式，能够以较低计算复杂度，实现效果较好的亮度补偿。
本发明能够对鱼眼图片进行畸变校正、并根据环境亮度自适应选择参考图像，因此具有很好的鲁棒性；在投影过程中采用等距圆柱投影方式，并对重叠区域进行下采样，进一步减少了计算量。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法流程图；
图2为本发明实施例2所提供的一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿装置结构框图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明实施例提供了一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法，该方法包括如下步骤：
S101、将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图。
S102、获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。参考图片的选择准则避免了选到过暗或过亮的图片，因此本实施例中所选取的参考图片根据环境的光照条件动态变化。
其中均匀分布为概率论中的离散均匀分布，其定义为：
U(k)为离散均匀分布，k是自变量。
S103、采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
在一种可能的实施例中，在步骤S101中，获取鱼眼展开图与均匀分布的距离之前，还包括对所述鱼眼展开图片进行如下处理：
对所述鱼眼展开图片进行畸变校正；例如可以采用径向畸变的矫正。
通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上；
将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
在一种可能的实施例中，在步骤S102中，获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，包括：
获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域；
对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点；
对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图；
针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，即针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离，两个归一化直方图与均匀分布之间的距离加权相加，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离。
其中上述两个距离加权相加时，采用的加权系数由归一化直方图对应的重叠区域中下采样点的个数确定。
实施例2
图2示出了本发明实施例提供的鱼眼图像拼接中的亮度补偿装置，包括鱼眼图片预处理模块201、参考图像选取模块202以及直方图匹配模块203。
鱼眼图片预处理模块201，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图、以及将所述鱼眼展开图送入所述参考图像选取模块202。
参考图像选取模块202，配置用于获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像、以及将所述参考图像送入所述直方图匹配模块203。
直方图匹配模块203，配置用于采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
本发明实施例中，鱼眼图片预处理模块201，可以采用如下子模块实现：包括展开子模块、畸变校正子模块以及投影子模块。
所述展开子模块，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图；
所述畸变校正子模块，配置用于对所述鱼眼展开图片进行畸变校正；
所述投影子模块，配置用于通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上、以及将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
本发明实施例中，参考图像选取模块202，可以采用如下子模块实现：包括重叠区域获取子模块、下采样子模块、直方图统计子模块、距离计算子模块以及参考图像选择子模块。
所述重叠区域获取子模块，配置用于获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域，并将重叠区域获取结果送入所述下采样子模块。
所述下采样子模块，配置用于对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点，并将下采样结果送入所述直方图统计子模块。
所述直方图统计子模块，配置用于对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图，将归一化直方图送入所述距离计算子模块。
所述距离计算子模块，配置用于针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离，并将距离计算结果送入参考图像选择子模块；
所述参考图像选择子模块，配置用于选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。
实施例3
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如实施例1所提供的鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法。该亮度补偿方法采用计算图片与均匀分布的距离来选择参考图像的方式，能够以较低计算复杂度，实现效果较好的亮度补偿。
实施例4
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例所提供的鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法。该亮度补偿方法采用计算图片与均匀分布的距离来选择参考图像的方式，能够以较低计算复杂度，实现效果较好的亮度补偿。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种鱼眼图片拼接中的亮度补偿方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图；
获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像；
采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取鱼眼展开图与均匀分布的距离之前，还包括对所述鱼眼展开图片进行如下处理：
对所述鱼眼展开图片进行畸变校正；
通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上；
将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，包括：
获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域；
对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点；
对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图；
针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离，包括：
针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离，两个归一化直方图与均匀分布之间的距离加权相加，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两个归一化直方图与均匀分布之间的距离加权相加，采用的加权系数由归一化直方图对应的重叠区域中下采样点的个数确定。
6.一种鱼眼图像拼接中的亮度补偿装置，其特征在于，所述补偿装置包括鱼眼图片预处理模块、参考图像选取模块以及直方图匹配模块；
所述鱼眼图片预处理模块，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图、以及将所述鱼眼展开图送入所述参考图像选取模块；
所述参考图像选取模块，配置用于获取鱼眼展开图与均匀分布的距离，选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像、以及将所述参考图像送入所述直方图匹配模块；
所述直方图匹配模块，配置用于采用所述参考图像对所述鱼眼展开图进行直方图匹配。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述鱼眼图片预处理模块，包括展开子模块、畸变校正子模块以及投影子模块；
所述展开子模块，配置用于将采用鱼眼镜头获得的鱼眼图片展开获得鱼眼展开图；
所述畸变校正子模块，配置用于对所述鱼眼展开图片进行畸变校正；
所述投影子模块，配置用于通过鱼眼投影逆变换将所述鱼眼展开图片投影在一个球面上、以及将投影在球面上的图像通过等距圆柱投影的方式投影到一个平面上。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参考图像选取模块，包括重叠区域获取子模块、下采样子模块、直方图统计子模块、距离计算子模块以及参考图像选择子模块；
所述重叠区域获取子模块，配置用于获取相邻鱼眼展开图的重叠区域，每幅鱼眼展开图对应得到两个重叠区域，并将重叠区域获取结果送入所述下采样子模块；
所述下采样子模块，配置用于对相邻鱼眼展开图的重叠区域进行下采样获得下采样点，并将下采样结果送入所述直方图统计子模块；
所述直方图统计子模块，配置用于对鱼眼展开图重叠区域的下采样点进行直方图统计，对直方图统计结果归一化得到归一化直方图，每幅鱼眼展开图对应得到两个归一化直方图，将归一化直方图送入所述距离计算子模块；
所述距离计算子模块，配置用于针对同一幅鱼眼展开图，计算其对应的两个归一化直方图分别与均匀分布之间的距离并融合，得到当前鱼眼展开图与均匀分布的距离，并将距离计算结果送入参考图像选择子模块；
所述参考图像选择子模块，配置用于选择与均匀分布的距离最小的鱼眼展开图作为参考图像。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述方法。
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