CN112561789A - 一种不规则图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不规则图像处理方法，包括以下步骤：S1、确定待处理不规则四边形图像，解算出包含四边形图像的矩形区域，建立坐标系，记录四边形图像的四个顶点的坐标和矩形区域的四个顶点的坐标；S2、确定想要得到的矩形图像，对矩形图像的四个顶点的坐标进行赋值；计算从四边形图像的四个顶点的坐标到矩形图像的四个顶点的坐标的透视变换矩阵；S3、使用透视变换矩阵对矩形区域和四边形图像进行密集透视变换，获得变换后图像；S4、建立变换后坐标系，使用稀疏透视变换方法对四边形图像的四个顶点的坐标进行转换，得到矩形图像的实际坐标；S5、通过矩形图像的四个顶点的实际坐标获取变换后图像中的矩形图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种不规则图像处理方法。
背景技术
随着现在计算机图形学的发展和广泛应用，越来越多的需要付出极大成本的测试都可以放在计算机中完成。对航空相机的测试以及航空相机为其中一环的验证测试也是如此。
图像匹配技术在空中飞行器导航领域越来越受到重视，而想要对图像匹配技术进行仿真验证就需要模拟航空相机的成像过程。航空相机在空中会随着飞行器的不同飞行姿态而有不同的欧拉角，这就导致了在地面的成像区域常常会是一个不规则的四边形。
传统的反解法是在目标图像上按照空间位置关系逐像素解算其对应在地面区域的位置，然后再对应到基准图片的相应位置获取像素信息。
传统方法需要在仿真程序中加入大量的循环计算环节即反复利用透视变换矩阵计算对应的地面区域位置,这会严重的影响仿真程序的实时性，目标区域像素点越密集影响越大。随着现代航空相机技术与图像匹配技术的发展，越来越需要更为清晰、像素信息更多的图像来提供给匹配系统。所以这个问题的解决越发地具有重要意义。
发明内容
本发明为解决传统方法的上述问题，提供一种不规则图像处理方法。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
一种不规则图像处理方法，包括以下步骤：
S1、确定待处理不规则四边形图像，解算出包含待处理不规则四边形图像的矩形区域，建立坐标系，记录待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标和矩形区域的四个顶点的坐标；
S2、确定想要得到的矩形图像，对矩形图像的四个顶点的坐标进行赋值；计算从待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标到矩形图像的四个顶点的坐标的透视变换矩阵；
S3、使用透视变换矩阵对矩形区域和待处理不规则四边形图像进行密集透视变换，获得变换后图像；
S4、建立变换后坐标系，使用稀疏透视变换对待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标进行转换，得到矩形图像的实际坐标；
S5、通过S4计算得到的矩形图像的四个顶点的实际坐标获取变换后图像中的矩形图像。
优选地，S1中的坐标系为以矩形区域的一个顶点为原点，所述顶点相邻的两条边为坐标轴的坐标系。
优选地，S4中的变换后坐标系为以变换前坐标系的原点对应的点为原点，两坐标轴与变换前坐标系的两坐标轴分别平行的坐标系。
本发明能够取得以下技术效果：
(1)将不规则成像区域转换为矩形区域，并在透视变换后准确的提取出目标图像，有效的提高了仿真效率；
(2)对于像素点较多的成像区域，本方法可以大幅缩短虚拟航空相机获取每幅图像的所需时间。对虚拟航空相机仿真有着非常重要的意义。
附图说明
图1是本发明提供的不规则图像处理方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的变换前图像的示意图；
图3是根据本发明实施例的变换后图像的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
如图1所示，一种不规则图像处理方法，包括以下步骤：
S1、确定待处理不规则四边形图像，解算出包含待处理不规则四边形图像的矩形区域，在本实施例中，使用OpenCV的库函数minAreaRect()进行解算；建立坐标系，记录待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标和矩形区域的四个顶点的坐标，通过坐标确定待处理不规则四边形图像和矩形区域的准确位置；
S2、确定想要得到的矩形图像，对矩形图像的四个顶点的坐标进行赋值，所述赋值体现矩形图像的四个顶点之间的位置关系，并不是最终得到的矩形图像的坐标，用于求出透视变换矩阵；计算从待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标到矩形图像的四个顶点的坐标的透视变换矩阵，在本实施例中，使用OpenCV的库函数getPerspectiveTransform()求出透视变换矩阵；
S3、使用透视变换矩阵对矩形区域和待处理不规则四边形图像进行密集透视变换，获得变换后图像，在本实施例中，使用OpenCV的库函数warpPerspective()获得变换后图像；
S4、建立变换后坐标系，使用稀疏透视变换方法对待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标进行转换，得到矩形图像的四个顶点的实际坐标，在本实施例中，使用OpenCV的库函数perspectiveTransform()获得矩形图像的四个顶点的实际坐标，通过所述实际坐标确定矩形图像的准确位置；
S5、通过S4计算得到的矩形图像的四个顶点的实际坐标获取变换后图像中的矩形图像，所述矩形图像即为最终得到的对应不规则四边形图像的图像。
在本发明的一个实施例中，S1中的坐标系为以矩形区域的一个顶点为原点，所述顶点相邻的两条边为坐标轴的坐标系；以此基准建立坐标系，可减少计算量，加快程序计算速度。
在本发明的一个实施例中，S4中的变换后坐标系为以变换前坐标系的原点对应的点为原点，两坐标轴与变换前坐标系的两坐标轴分别平行的坐标系；以此基准建立变换后坐标系，该坐标系的原点和坐标轴都对应变换前坐标系的原点和坐标轴，在计算过程中无需进行坐标系间的坐标变换，减少计算过程。
下面根据图2、3对本发明实施例的具体处理过程作详细说明：
如图2所示，点A、B、C、D围成的不规则四边形区域即为待处理不规则四边形图像，解算出包含不规则四边形ABCD的矩形区域EFGH，以E为原点，EF所在直线为x轴，ED所在直线为y轴，建立坐标系，记录A、B、C、D四个点的坐标和E、F、G、H四个点的坐标；
确定想要得到的矩形图像为矩形图像A`B`C`D`，对A`、B`、C`、D`四个点的坐标进行赋值，计算从A、B、C、D的坐标到A`、B`、C`、D`的坐标的透视变换矩阵；
使用透视变换矩阵对矩形区域EFGH和待处理不规则四边形图像ABCD进行密集透视变换，获得如图3所示的变换后图像；
如图3所示，以E`为原点，包括E`且与EF平行的直线为x轴，包括E`且与ED平行的直线为y轴，建立变换后坐标系，使用稀疏透视变换方法对A、B、C、D的坐标进行转换，得到A`、B`、C`、D`在变换后坐标系中的实际坐标；
通过A`、B`、C`、D`的实际坐标获取变换后图像中的矩形图像A`B`C`D`，矩形图像A`B`C`D`即为最终得到的对应不规则四边形图像ABCD的图像。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种不规则图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定待处理不规则四边形图像，解算出包含所述待处理不规则四边形图像的矩形区域，建立坐标系，记录所述待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标和所述矩形区域的四个顶点的坐标；
S2、确定想要得到的矩形图像，对所述矩形图像的四个顶点的坐标进行赋值；计算从所述待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标到所述矩形图像的四个顶点的坐标的透视变换矩阵；
S3、使用所述透视变换矩阵对所述矩形区域和所述待处理不规则四边形图像进行密集透视变换，获得变换后图像；
S4、建立变换后坐标系，使用稀疏透视变换方法对所述待处理不规则四边形图像的四个顶点的坐标进行转换，得到所述矩形图像的实际坐标；
S5、通过S4计算得到的所述矩形图像的四个顶点的实际坐标获取变换后图像中的所述矩形图像。
2.如权利要求1所述的不规则图像处理方法，其特征在于，S1中的所述坐标系为以所述矩形区域的一个顶点为原点，所述顶点相邻的两条边为坐标轴的坐标系。
3.如权利要求1所述的不规则图像处理方法，其特征在于，S4中的所述变换后坐标系为以变换前坐标系的原点对应的点为原点，两坐标轴与变换前坐标系的两坐标轴分别平行的坐标系。
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