CN113411488A - 全景图像生成方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种全景图像生成方法、装置、存储介质及计算机设备，获取多张初始图像；基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像；基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。在获取各成像装置拍摄的初始图像之后，首先基于成像装置对应的掩膜以及初始图像进行掩码处理，通过掩码处理可以保留指定的预设观测区域，去除会遮挡观测区域的其他图像部分，从而可以防止全景图像中的观测区域被遮挡，保证全景图像的信息质量。在实际应用中，可以保证驾驶人员可以根据包含观测区域的全景图像进行设备的正常驾驶控制。
Description
技术领域
本申请涉及图像数据处理技术领域，特别是涉及一种全景图像生成方法、装置、存储介质及计算机设备。
背景技术
全景图像生成技术是一种广泛应用于设备驾驶系统的重要技术，例如，对于车载系统，根据车载成像装置拍摄得到的图像生成对应的全景图像可以有助于驾驶人员更好地了解车辆的当前环境状况，从而可以准确进行转弯、倒车等车辆控制行为。
现有的全景图像生成技术对于高度较低的普通车辆来说较为适用，然而，对于某些成像装置安装位置比较高的特殊设备，例如，轮胎式集装箱起重机(Rubber TyreGantry，RTG)，使用现有的全景图像生成技术得到全景图像时，安装在RTG上的成像装置不可避免地会拍到大量垂直物体，得到的全景图像中大部分区域会被垂直物体占据，从而导致驾驶人员需要观测的区域被垂直物体所遮挡，影响驾驶人员的正常驾驶。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术存在的问题，提供一种可以防止需要观测的区域被遮挡、保证全景图像的信息质量的全景图像生成方法、装置、存储介质及计算机设备。
一种全景图像生成方法，包括：
获取多张初始图像，各所述初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；
基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各所述初始图像对应的掩码处理图像，所述掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；
基于各所述掩码处理图像之间的重叠区域，对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
一种全景图像生成装置，包括：
图像获取模块，用于获取多张初始图像，各所述初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；
掩码处理模块，用于基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各所述初始图像对应的掩码处理图像，所述掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；
拼接处理模块，用于基于各所述掩码处理图像之间的重叠区域，对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
上述全景图像生成方法、装置、存储介质及计算机设备，获取多张初始图像，各初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像，掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。在获取各成像装置拍摄的初始图像之后，首先基于成像装置对应的掩膜以及初始图像进行掩码处理，通过掩码处理可以保留指定的预设观测区域，去除会遮挡观测区域的其他图像部分，从而可以防止全景图像中的观测区域被遮挡，保证全景图像的信息质量。在实际应用中，可以保证驾驶人员可以根据包含观测区域的全景图像进行设备的正常驾驶控制。
附图说明
图1为一个实施例中全景图像生成方法的流程示意图；
图2为一个实施例中轮胎式集装箱起重机(RTG)的结构示意图；
图3(a)为一个实施例中RTG单成像装置拍摄图像实例图；
图3(b)为一个实施例中直接根据各单成像装置拍摄图像进行图像拼接得到的全景图像实例图；
图4为一个实施例中掩码处理的原理示意图；
图5为一个实施例中对各RTG单成像装置拍摄图像进行掩码处理后再进行图像拼接得到的全景图像实例图；
图6(a)为一个实施例中正常图像的示例图；
图6(b)为一个实施例中枕形畸变的示例图；
图6(c)为一个实施例中桶形畸变的示例图；
图7为一个实施例中透视变换的示意图；
图8为一个实施例中掩膜的实例图；
图9为一个实施例中aruco码的实例图；
图10为一个实施例中对各掩码处理图像进行图像拼接处理的流程示意图；
图11为一个实施例中拍摄方向为水平方向、设置于高度较低的设备上的车载相机的示意图；
图12为一个实施例中拍摄方向为水平方向、设置于高度较高的设备上的成像装置的示意图；
图13(a)为一个实施例中拍摄方向为垂直向下的成像装置的示意图；
图13(b)为一个实施例中拍摄方向为倾斜向下的成像装置的示意图；
图13(c)为一个实施例中拍摄方向为倾斜向下的成像装置的另一示意图；
图14为一个实施例中全景图像生成装置的结构示意图；
图15为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供一种全景图像生成方法，以该方法应用于可以进行全景图像生成处理的处理器为例进行解释说明，该方法主要包括以下步骤：
步骤S100，获取多张初始图像，各初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到。
其中，成像装置是指安装于目标设备上的、用于拍摄目标设备周围的不同方位的图像的装置，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域。基于多张不同方位的图像可以得到目标设备周围的全景图像，从而便于设备驾驶人员可以根据全景图像对设备进行设备驾驶等控制。需要说明的是，本申请的技术方案主要是应用于高度较高的设备，由于设备自身高度比较高，成像装置的安装位置相对而言也比较高，成像装置拍摄得到的图像会包含大量垂直物体(例如设备本身的垂直机架结构等)，从而影响最终的全景图像的质量。
以目标设备为轮胎式集装箱起重机(Rubber Tyre Gantry，RTG)为例对本申请的技术方案进行解释说明。如图2所示，为RTG的结构示意图，RTG是大型专业化集装箱堆场的专用机械，其体积巨大，高度和长度一般接近30米，驾驶人员可以控制RTG按图中X轴方向移动，且驾驶人员所在的驾驶舱(设置于机架，图中未示出)可沿机架按图中Y轴方向移动。RTG主要用于装卸标准集装箱，由于集装箱的尺寸较大，因此RTG的机架相对于轮胎所在的地面而言，其高度(Z轴距离)远远高于普通设备(如车辆等)。RTG的成像装置可以设置于图中机架上(成像装置的位置和数量并不固定，只要能拍摄到各个方位的图像、且任一成像装置的图像与其他至少一个成像装置的图像存在重叠区域即可)，由于成像装置离地面的距离较远，在拍摄机架下方的图像时，容易拍摄到机架本身结构，且成像装置与地面的远距离会增加机架本身结构在图像中所在区域的比例，使得得到的全景图像较为混乱，影响驾驶人员驾驶。
如图3(a)及图3(b)所示，分别为RTG单成像装置拍摄图像实例图以及直接根据各单成像装置拍摄图像进行图像拼接得到的全景图像实例图，由图3(a)可以看出，机架本身结构在图中占据了较大比例，且遮挡了较多需要观测的区域。由图3(b)可以看出，在直接根据各单成像装置拍摄图像进行图像拼接得到的全景图像中，包含了较多的机架本身结构，从而使得需要观测的区域被遮挡，大大影响了驾驶人员的正常观测与设备驾驶。
步骤S200，基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像，掩码处理图像为保留预设观测区域的图像。
掩码处理是基于预设的掩膜(Mask)从原始图像中得到指定区域的处理过程，该指定区域可以随着掩膜的变化而变化。具体地，如图4所示，为掩码处理的原理示意图，其中，原始图像和掩膜的大小为3*3，将原始图像中的每个像素与掩膜中的每个对应像素进行与运算，具体为：i&1＝i，i&0＝0(i为原始图像中的像素值，1和0为掩膜中的对应像素)，从而得到原始图像对应的掩码处理图像。根据图4中掩膜的值可以得知，图示掩码操作可以得到原始图像中的“T”形区域图像。
本申请中，对于成像装置拍摄的初始图像，其中既包含有设备下方的路况区域部分，也包含有机架本身结构等会遮挡住下方路况区域的“干扰部分”，因此，处理器在得到各成像装置拍摄的初始图像后，并不是直接基于各初始图像进行图像拼接处理，而是首先获取各成像装置对应的掩膜，基于掩膜以及各初始图像进行掩码处理，从而可以得到仅包含路况区域部分，而不包含机架本身结构等会遮挡住下方路况区域的“干扰部分”的掩码处理图像。
另外，由于成像装置设置位置以及成像装置参数(如焦距等)的差异，在不同的成像装置所拍摄的图像中，“干扰部分”的形状、位置及大小均存在差别，因此，不同成像装置对应的掩膜也并不相同。在将成像装置安装在设备上后，成像装置的设置位置一般不会发生变化，在成像装置拍摄的不同图像中，机架本身结构等图像部分并不会发生变化，即该部分内容为成像装置的固定拍摄内容。因此，在对各成像装置对应的初始图像进行掩码处理之前，还包括确定各成像装置对应的掩膜的步骤。
步骤S300，基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
处理器在对不同成像装置拍摄的初始图像进行掩码处理后，得到的掩码处理图像仅包含路况区域部分，在根据掩码处理图像进行图像拼接处理得到的全景图像中，也只包含路况区域部分，从而，驾驶人员可以根据全景图像中的图像信息进行设备控制。
具体地，如图5所示，为对各RTG单成像装置拍摄图像进行掩码处理后再进行图像拼接得到的全景图像实例图，相比于图3(b)，通过本申请的方法得到的全景图像可以有效去除机架本身结构等干扰部分对路况的干扰。
本实施例提供一种全景图像生成方法，在获取各成像装置拍摄的初始图像之后，首先基于成像装置对应的掩膜以及初始图像进行掩码处理，通过掩码处理可以保留指定的预设观测区域，去除会遮挡观测区域的其他图像部分，从而可以防止全景图像中的观测区域被遮挡，保证全景图像的信息质量。在实际应用中，可以保证驾驶人员可以根据包含观测区域的全景图像进行设备的正常驾驶控制。
在一个实施例中，在获取成像装置拍摄的初始图像之前，全景图像生成方法还包括：对多个成像装置进行参数标定。
由于成像装置设置的位置距离地面距离较远，在进行远距离成像时，拍摄的图像容易出现畸变的情况。如图6(a)、图6(b)及图6(c)所示，分别为正常图像与畸变图像的实例图，其中，图6(b)为枕形畸变，图6(c)为桶形畸变。可以看出，图像畸变会改变物体的正常形态，不同形态的同一物体无法进行图像拼接处理，因此，本实施例首先对多个成像装置进行参数标定，从而可以消除图像畸变，保持图像中物体的正常形态，便于后续进行图像拼接处理。参数标定的处理步骤可以在将成像装置安装在设备上之后进行。
具体地，对于一般情况的成像装置模型，可以采用以下针孔模型：
其中，[X Y Z]T是世界坐标系的坐标，[u v]T是图像坐标系的坐标，在进行参数标定时，可以采用张正友棋盘格标定法。
另外，对于鱼眼成像装置，可以采用以下模型：
其中，[u v]T是图像坐标系的坐标，
其中，
是齐次世界坐标，
θd＝arctan(r)，在进行参数标定时，可以使用Kannala的参数标定方法等。
在一个实施例中，确定各成像装置对应的掩膜的步骤具体包括：获取各成像装置对应的预拍摄图像；对各预拍摄图像进行透视变换，得到各预拍摄图像对应的第一透视变换图像；确定各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域；基于各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，确定各成像装置对应的掩膜，掩膜对应的掩码处理结果为保留观测区域。
其中，透视变换(Perspective Transformation)是指将图像投影到一个新的视平面(Viewing Plane)，也称作投影映射(Projective Mapping)。如图7所示，为透视变换的示意图，其中，点O为投影中心，平面M1为图像P1所在的视平面，通过对图像P1进行透视变换，可以将图像P1投影到新的视平面，从而得到位于平面M2的图像P2。对应的，本实施例中，预拍摄图像对应图7中的图像P1，第一透视变换图像对应图7中的图像P2。需要说明的是，本实施例在对各预拍摄图像进行透视变换时，得到的第一透视变换图像均在一个相机坐标系下，从而保证可以对各第一透视变换图像进行图像融合处理。
具体地，本实施例通过各成像装置进行预拍摄，得到预拍摄图像，并确定各预拍摄图像对应的第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，其中，观测区域是指包含设备下方路况信息的区域，非观测区域是指机架本身结构等不会发生变化的区域。在确定不同区域之后，即可确定对应的掩膜，掩膜的值可以是设定为观测区域对应的值为1，非观测区域对应的值为0，然后将掩膜与初始图像进行与运算，从而保留初始图像中的观测区域。
如图8所示，为掩膜的实例图。图中白色部分对应的区域为观测区域(掩膜中的值为1)，为保留区域；黑色部分对应的区域为非观测区域(掩膜中的值为0)，为丢弃区域。
可以理解，在本申请的技术方案中，在各成像装置的位置固定以后，确定各成像装置对应的掩膜的过程只需要执行一次即可。其中，各成像装置的位置固定是指各成像装置之间的相对位置不发生变化，以及各成像装置在目标设备上的安装位置不发生变化。在实际应用过程中，若成像装置的位置发生变化，则需要重新确定掩膜。
本实施例中，在确定各成像装置对应的掩膜时，首先对各成像装置拍摄的预拍摄图像进行透视变换，得到处于一个相机坐标系下的第一透视变换图像，然后再根据第一透视变换图像确定掩膜，可以保证掩膜的准确性，使得实际应用过程中通过掩膜得到的图像可以顺利进行图像融合。
在一个实施例中，基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像包括：对各初始图像进行透视变换，得到各初始图像对应的第二透视变换图像；对同一成像装置对应的掩膜及第二透视变换图像进行与运算，得到保留观测区域的掩码处理图像。
具体地，处理器在得到初始图像之后，首先对各初始图像进行透视变换，使得各初始图像位于同一相机坐标系下，以保证可以顺利进行图像融合。在对各初始图像进行透视变换得到第二透视变换图像后，基于第二透视变换图像以及掩膜进行与运算，从而得到保留观测区域的掩码处理图像，便于进行后续图像拼接处理。
在一个实施例中，对各预拍摄图像或者各初始图像进行透视变换之前，全景图像生成方法还包括步骤202至步骤206：
步骤202，获取各成像装置对应的预拍摄图像；
步骤204，提取各预拍摄图像中的匹配点；
步骤206，基于各预拍摄图像中的匹配点，确定各成像装置的图像映射关系。
在将成像装置安装在设备上后，成像装置的设置位置一般不会发生变化，任一成像装置的图像与其他至少一个成像装置的图像存在重叠区域，从而可以根据重叠区域进行图像拼接处理。本实施例中，处理器首先确定各成像装置之间的图像映射关系。
具体地，在得到各成像装置拍摄的预拍摄图像之后，首先进行不同预拍摄图像中的特征点提取，特征点提取具体可以是通过ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF，一种快速特征点提取和描述算法)、SURF(Speeded Up Robust Features)或SIFT(Scale-invariant feature transform，尺度不变特征变换)等算法提取实现，也可以是人工提取，即通过人工圈定的方式在预拍摄图像上确定匹配点。
另外，特征点可以是自然存在的特征点，如特定建筑等，也可以是人工设定的特征点，例如aruco码等，aruco码是一个二进制平方标记，它由一个宽的黑边和一个内部的二进制矩阵组成，内部的矩阵决定了它们的id。黑色的边界有利于快速检测到图像，二进制编码可以验证id。如图9所示，为aruco码的实例图。
在提取得到各预拍摄图像的特征点之后，对各特征点进行匹配，从而确定各预拍摄图像中的匹配点，进而基于匹配点确定各成像装置的图像映射关系。在确定各成像装置的图像映射关系之后，基于各成像装置的图像映射关系即可执行对各预拍摄图像或者各初始图像进行透视变换的步骤。
具体地，可以基于单应性矩阵执行透视变换的处理步骤。单应性矩阵是透视变换的一种，可以用于描述两幅图像平面的投影映射关系。
例如，可以采用8参数单应性矩阵，假设(x,y)和(x’,y’)分别为两幅图像中的匹配点，且满足如下公式：
其中，h1至h8为待求解的单应性矩阵H的8个参数，然后通过选择多组匹配点即可求得上述8个参数的初始估计值，从而确定对应的单应性矩阵。
在一个实施例中，掩码处理图像至少包括第一图像以及第二图像。如图10所示，对各掩码处理图像进行图像拼接处理还包括步骤S310至步骤S350。
步骤S310，提取第一图像与第二图像的重叠区域，得到第一图像中的第一重叠图像以及第二图像中的第二重叠图像；
步骤S330，对第一重叠图像以及第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像；
步骤S350，将第一重叠图像以及第二重叠图像替换为融合图像，得到新的第一图像以及新的第二图像，并对新的第一图像以及新的第二图像进行图像拼接处理。
其中，在对第一重叠图像以及第二重叠图像进行融合处理时，可以是直接在图像域进行图像融合处理，具体处理方法可以是采用现有的图像融合方法实现，在此不做限定。
另外，也可以是在频域内进行第一重叠图像与第二重叠图像的融合处理，即通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对第一重叠图像以及第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到融合图像，该处理过程具体包括步骤332至步骤336：
步骤332，分别对第一重叠图像以及第二重叠图像进行傅里叶变换，得到第一重叠图像对应的第一信号序列以及第二重叠图像对应的第二信号序列；
步骤334，对第一信号序列以及第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理，得到融合信号序列；
步骤336，对融合信号序列进行逆傅里叶变换，得到第一重叠图像以及第二重叠图像的融合图像。
本实施例是针对两幅图像的重叠区域进行分频融合处理，通过将两幅图像的重叠区域分成不同频率的信号，然后对不同频率的对应信号分别进行融合，相比于直接在图像域进行图像融合，本实施例属于在频域的融合处理，从而可以避免信号的幅值信息以及相位信息的丢失，其中，幅值信息表征对应的纹理信息，相位信息表征对应的位置信息，从而可以得到比图像域融合更自然的融合效果。
可选地，信号融合处理包括加权求和处理。在对第一信号序列以及第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理时，可以是根据第一信号序列对应的第一预设权重以及第二信号序列对应的第二预设权重进行加权求和处理，从而，通过设置第一预设权重以及第二预设权重，可以根据实际情况对融合效果进行调整。
具体地，假设{B0,B1,...,Bk}为预设的k+1个频率，首先通过公式
分别对第一图像中的第一重叠图像以及第二图像中的第二重叠图像做频率分解，生成k+1个不同频率下的信号
然后通过公式
对不同频率的信号进行信号融合处理，其中，ωi为第i个频率的权重，
和
表示两幅重叠图像各自做频率分解后第i段频率的信号。
在一个实施例中，步骤S300对各掩码处理图像进行图像拼接处理还包括：对各掩码处理图像的重叠区域进行光照补偿处理。
具体地，由于成像装置的设置位置不同，对于同一目标，不同成像装置拍摄的图像的亮度存在一定的差别，例如，向阳方向的成像装置拍摄图像的亮度要高于非向阳方向的成像装置拍摄图像的亮度，因此，本实施例还包括对重叠区域进行光照补偿处理的步骤，从而可以减少或者消除重叠区域在不同的成像装置拍摄图像中的亮度差异。光照补偿处理具体可以是采用直方图均衡化或其他光照均衡算法实现，在此不做限定。
在一个实施例中，对本申请中的成像装置在目标设备的安装位置以及拍摄方向进行解释说明。
参考图2，本申请中的成像装置，可以是安装在目标设备的横向机架(岸桥)上，具体可以是安装在各岸桥的顶点位置或者中点位置，基于顶点或者中点的设置位置，成像装置的数量具体可以是4个。需要说明的是，在实际应用中，成像装置的安装位置和数量可以根据目标设备进行调整，在此不做限定。
如图11所示，对于高度较低的设备，例如普通的车辆E1，安装在车辆E1上的车载相机C1的拍摄方向通常为水平方向，由于车载相机C1具备一定的视场角a(Field of view，FOV)，使得车载相机C1仍能够拍摄到车辆E1前方的路况。
如图12所示，对于高度较高的设备，例如轮胎式集装箱起重机E2，若安装在轮胎式集装箱起重机E2上的成像装置C2的拍摄方向为水平方向，此时，成像装置C2无法拍摄到车辆E2周围的路况。因此，在本申请的技术方案中，成像装置的拍摄方向为非水平方向，具体可以是包括垂直向下以及倾斜向下的方向。
具体地，如图13(a)至13(c)所示，为成像装置的拍摄方向为垂直向下或倾斜向下的示意图，为了便于理解，图中仅示出了成像装置，其他的结构(如目标设备)未示出。
参考图13(a)，基于各成像装置对应的视场角，成像装置C3的拍摄区域为X1～X3，成像装置C4的拍摄区域为X3～X4，成像装置C3与成像装置C4存在相同的拍摄区域，即X3～X2，故成像装置C3与成像装置C4所拍摄的图像存在重叠区域，能够进行图像拼接处理。另外，通过成像装置C3以及成像装置C4所拍摄的图像，驾驶人员可以清楚了解设备周围的路况，从而便于进行设备的正常驾驶控制。
参考图13(b)，成像装置C3与成像装置C4的拍摄方向也可以是向远离设备的方向倾斜，具体倾斜程度需要保证能够根据成像装置C3与成像装置C4所拍摄图像中的重叠区域完成图像拼接处理，以便于可以通过本申请中的方法生成对应的全景图像。
参考图13(c)，成像装置C3与成像装置C4的拍摄方向也可以是向靠近设备的方向倾斜，具体倾斜程度需要保证成像装置C3与成像装置C4所拍摄图像中观测区域(即包含设备下方路况的区域)的大小能够满足驾驶人员的需要，即保证驾驶人员可以根据图像正常了解到设备下方的路况。
在合理条件下应当理解，虽然前文各实施例涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图11所示，提供一种全景图像生成装置，该装置主要包括以下模块：
图像获取模块100，用于获取多张初始图像，各初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；
掩码处理模块200，用于基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像，掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；
拼接处理模块300，用于基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
本实施例提供一种全景图像生成装置，在获取各成像装置拍摄的初始图像之后，首先基于成像装置对应的掩膜以及初始图像进行掩码处理，通过掩码处理可以保留指定的预设观测区域，去除会遮挡观测区域的其他图像部分，从而可以防止全景图像中的观测区域被遮挡，保证全景图像的信息质量。在实际应用中，可以保证驾驶人员可以根据包含观测区域的全景图像进行设备的正常驾驶控制。
在一个实施例中，全景图像生成装置还包括：掩膜确定模块，用于获取各成像装置对应的预拍摄图像；对各预拍摄图像进行透视变换，得到各预拍摄图像对应的第一透视变换图像；确定各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域；基于各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，确定各成像装置对应的掩膜，掩膜对应的掩码处理结果为保留观测区域。
在一个实施例中，掩码处理模块200还用于对各初始图像进行透视变换，得到各初始图像对应的第二透视变换图像；对同一成像装置对应的掩膜及第二透视变换图像进行与运算，得到保留观测区域的掩码处理图像。
在一个实施例中，全景图像生成装置还包括：映射关系确定模块，用于获取各成像装置对应的预拍摄图像；提取各预拍摄图像中的匹配点；基于各预拍摄图像中的匹配点，确定各成像装置的图像映射关系。
在一个实施例中，拼接处理模块300还用于：提取第一图像与第二图像的重叠区域，得到第一图像中的第一重叠图像以及第二图像中的第二重叠图像；对第一重叠图像以及第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像；将第一重叠图像以及第二重叠图像替换为融合图像，得到新的第一图像以及新的第二图像，并对新的第一图像以及新的第二图像进行图像拼接处理。
在一个实施例中，拼接处理模块300还用于：通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对第一重叠图像以及第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到融合图像。
在一个实施例中，拼接处理模块300还用于：分别对第一重叠图像以及第二重叠图像进行傅里叶变换，得到第一重叠图像对应的第一信号序列以及第二重叠图像对应的第二信号序列；对第一信号序列以及第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理，得到融合信号序列；对融合信号序列进行逆傅里叶变换，得到第一重叠图像以及第二重叠图像的融合图像。
在一个实施例中，拼接处理模块300还用于：对各掩码处理图像的重叠区域进行光照补偿处理。
关于全景图像生成装置的具体限定可以参见上文中对于全景图像生成方法的限定，在此不再赘述。上述全景图像生成装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取多张初始图像，各初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像，掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取各成像装置对应的预拍摄图像；对各预拍摄图像进行透视变换，得到各预拍摄图像对应的第一透视变换图像；确定各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域；基于各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，确定各成像装置对应的掩膜，掩膜对应的掩码处理结果为保留观测区域。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对各初始图像进行透视变换，得到各初始图像对应的第二透视变换图像；对同一成像装置对应的掩膜及第二透视变换图像进行与运算，得到保留观测区域的掩码处理图像。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取各成像装置对应的预拍摄图像；提取各预拍摄图像中的匹配点；基于各预拍摄图像中的匹配点，确定各成像装置的图像映射关系。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：提取第一图像与第二图像的重叠区域，得到第一图像中的第一重叠图像以及第二图像中的第二重叠图像；对第一重叠图像以及第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像；将第一重叠图像以及第二重叠图像替换为融合图像，得到新的第一图像以及新的第二图像，并对新的第一图像以及新的第二图像进行图像拼接处理。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对第一重叠图像以及第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到融合图像。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：分别对第一重叠图像以及第二重叠图像进行傅里叶变换，得到第一重叠图像对应的第一信号序列以及第二重叠图像对应的第二信号序列；对第一信号序列以及第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理，得到融合信号序列；对融合信号序列进行逆傅里叶变换，得到第一重叠图像以及第二重叠图像的融合图像。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：对各掩码处理图像的重叠区域进行光照补偿处理。
图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端(或服务器)。如图12所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现全景图像生成方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行全景图像生成方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，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以下步骤：获取多张初始图像，各初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；基于各初始图像以及各成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各初始图像对应的掩码处理图像，掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；基于各掩码处理图像之间的重叠区域，对各掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取各成像装置对应的预拍摄图像；对各预拍摄图像进行透视变换，得到各预拍摄图像对应的第一透视变换图像；确定各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域；基于各第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，确定各成像装置对应的掩膜，掩膜对应的掩码处理结果为保留观测区域。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对各初始图像进行透视变换，得到各初始图像对应的第二透视变换图像；对同一成像装置对应的掩膜及第二透视变换图像进行与运算，得到保留观测区域的掩码处理图像。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取各成像装置对应的预拍摄图像；提取各预拍摄图像中的匹配点；基于各预拍摄图像中的匹配点，确定各成像装置的图像映射关系。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：提取第一图像与第二图像的重叠区域，得到第一图像中的第一重叠图像以及第二图像中的第二重叠图像；对第一重叠图像以及第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像；将第一重叠图像以及第二重叠图像替换为融合图像，得到新的第一图像以及新的第二图像，并对新的第一图像以及新的第二图像进行图像拼接处理。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对第一重叠图像以及第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到融合图像。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：分别对第一重叠图像以及第二重叠图像进行傅里叶变换，得到第一重叠图像对应的第一信号序列以及第二重叠图像对应的第二信号序列；对第一信号序列以及第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理，得到融合信号序列；对融合信号序列进行逆傅里叶变换，得到第一重叠图像以及第二重叠图像的融合图像。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对各掩码处理图像的重叠区域进行光照补偿处理。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种全景图像生成方法，其特征在于，包括：
获取多张初始图像，各所述初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；
基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各所述初始图像对应的掩码处理图像，所述掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；
基于各所述掩码处理图像之间的重叠区域，对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理之前，还包括：
获取各所述成像装置对应的预拍摄图像；
对各所述预拍摄图像进行透视变换，得到各所述预拍摄图像对应的第一透视变换图像；
确定各所述第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域；
基于各所述第一透视变换图像中的观测区域以及非观测区域，确定各所述成像装置对应的掩膜，所述掩膜对应的掩码处理结果为保留所述观测区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各所述初始图像对应的掩码处理图像包括：
对各所述初始图像进行透视变换，得到各所述初始图像对应的第二透视变换图像；
对同一成像装置对应的掩膜及第二透视变换图像进行与运算，得到保留观测区域的掩码处理图像。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，对各所述预拍摄图像或者各所述初始图像进行透视变换之前，还包括：
获取各所述成像装置对应的预拍摄图像；
提取各所述预拍摄图像中的匹配点；
基于各所述预拍摄图像中的匹配点，确定各所述成像装置的图像映射关系；
在确定各所述成像装置的图像映射关系之后，基于各所述成像装置的图像映射关系执行对各所述预拍摄图像或者各所述初始图像进行透视变换的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩码处理图像至少包括第一图像以及第二图像；
所述对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理包括：
提取所述第一图像与所述第二图像的重叠区域，得到所述第一图像中的第一重叠图像以及所述第二图像中的第二重叠图像；
对所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像；
将所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像替换为所述融合图像，得到新的第一图像以及新的第二图像，并对所述新的第一图像以及所述新的第二图像进行图像拼接处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像进行融合处理，得到融合图像包括：
通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到所述融合图像；
所述通过傅里叶变换以及逆傅里叶变换，对所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像进行频域信号融合处理，得到所述融合图像，具体包括：
分别对所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像进行傅里叶变换，得到所述第一重叠图像对应的第一信号序列以及所述第二重叠图像对应的第二信号序列；
对所述第一信号序列以及所述第二信号序列中对应相同频率的信号进行信号融合处理，得到融合信号序列；
对所述融合信号序列进行逆傅里叶变换，得到所述第一重叠图像以及所述第二重叠图像的融合图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理还包括：
对各所述掩码处理图像的重叠区域进行光照补偿处理。
8.一种全景图像生成装置，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取多张初始图像，各所述初始图像通过设置于不同方位的成像装置拍摄得到，其中，任一成像装置拍摄的图像与至少一张其他成像装置拍摄的图像存在重叠区域；
掩码处理模块，用于基于各所述初始图像以及各所述成像装置对应的掩膜进行掩码处理，得到各所述初始图像对应的掩码处理图像，所述掩码处理图像为保留预设观测区域的图像；
拼接处理模块，用于基于各所述掩码处理图像之间的重叠区域，对各所述掩码处理图像进行图像拼接处理，得到包含多个预设观测区域的全景图像。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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