TW201837853A - 影像處理方法及影像處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種影像處理方法及影像處理裝置。影像處理方法包括以下步驟：對一第一魚眼影像與一第二魚眼影像進行一等距長方投影，以獲得一第一等距長方影像與一第二等距長方影像。將該第二等距長方影像之一左半部影像及該第二等距長方影像之一右半部影像的位置交換，以獲得一第三等距長方影像。對該第一等距長方影像與該第三等距長方影像在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像與一第二旋轉影像。縫合該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，以獲得一縫合影像。對該縫合影像在該球座標上旋轉-90度，以獲得一全景影像。

Description

影像處理方法及影像處理裝置
本發明是有關於一種影像處理方法及影像處理裝置，且特別是有關於一種魚眼影像處理方法及魚眼影像處理裝置。
隨著影像技術的進步，各式影像擷取裝置不斷推陳出新其中，其中部分魚眼鏡頭的視角甚至可超過180度。將前方與後方兩個視角大於180度的魚眼鏡頭所分別擷取的兩個魚眼影像縫合（stitch），可產生一全景影像。
請參照第1圖，其繪示傳統影像處理方法之示意圖。首先，一影像處理單元可接收由前方與後方兩個視角大於180度的魚眼鏡頭所產生之兩張魚眼影像811、812組合而成的一張合併影像820。接著，該影像處理單元會先將合併影像820分為魚眼影像811、812，並分別對魚眼影像811、812進行一等距長方投影（equirectangular projection），以獲得等距長方影像831、832。另外，該影像處理單元會將等距長方影像832之左半部影像832a與右半部影像832b的位置交換，以獲得另一等距長方影像833。然後，該影像處理單元沿第一縫合線L81及第二縫合線L82，縫合等距長方影像831及等距長方影像833，以獲得一全景影像840。
請參照第2圖，其繪示由第1圖之全景影像840轉換而得之全景球面影像850。第2圖中，全景球面影像850之放大圖係對應於全景影像840在高緯度的接縫處S1。然而，如第2圖所示，在全景球面影像850中，接縫處S1會呈現明顯的不連續感，嚴重影響了影像品質。
為解決上述問題，本發明提供了於一種影像處理方法及影像處理裝置。
根據本發明之一方面，提出一種影像處理方法。影像處理方法包括以下步驟：對一第一魚眼影像與一第二魚眼影像進行一等距長方投影，以獲得一第一等距長方影像與一第二等距長方影像。將該第二等距長方影像之一左半部影像及該第二等距長方影像之一右半部影像的位置交換，以獲得一第三等距長方影像。對該第一等距長方影像與該第三等距長方影像在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像與一第二旋轉影像。縫合該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，以獲得一縫合影像。對該縫合影像在該球座標上旋轉-90度，以獲得一全景影像。
根據本發明之另一方面，提出一種影像處理裝置。影像處理裝置包括一等距長方投影單元、一交換單元、一旋轉單元、一縫合單元及一逆旋轉單元。該等距長方投影單元用以對一第一魚眼影像與一第二魚眼影像進行一等距長方投影，以獲得一第一等距長方影像像與一第二等距長方影像。該交換單元用以將該第二等距長方影像之一左半部影像及該第二等距長方影像之一右半部影像的位置交換，以獲得一第三等距長方影像。該旋轉單元用以對該第一等距長方影像與該第三等距長方影像在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像與一第二旋轉影像。該縫合單元，用以縫合（stitch）該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，以獲得一縫合影像。該逆旋轉單元用以對該縫合影像旋轉-90度，以獲得一全景影像。
本發明透過將魚眼影像先旋轉90度再縫合的方式，使得全景影像在高緯度的接縫處不會呈現明顯的不連續感，有效提升影像品質。
請參照第3圖、第4圖及第5A～5B圖，第3圖繪示根據本發明一實施之影像處理裝置300之示意圖，第4圖繪示根據本發明一實施例之影像處理方法的流程圖，第5A～5B圖繪示第4圖之各步驟的示意圖。本發明之影像處理方法並不以第4圖之流程圖為限，部分步驟係可同時執行。或者，部分步驟係可省略。或者，步驟之順序係可變換。
影像處理裝置300包括一等距長方投影單元310、一交換單元320、一旋轉單元330、一縫合單元340及一逆旋轉單元350。等距長方投影單元310、交換單元320、旋轉單元330、縫合單元340及逆旋轉單元350例如是一晶片、一電路、一電路板或儲存數組程式碼之一儲存裝置。
在步驟S110中，如第5A圖所示，在一實施例中，等距長方投影單元310對一第一魚眼影像611及一第二魚眼影像612進行一等距長方投影（equirectangular projection），以獲得一第一等距長方影像631與一第二等距長方影像632。在本實施例中，第一魚眼影像611及第二魚眼影像612可由劃分一張合併影像620而得。合併影像620可由影像擷取裝置100提供，並儲存於記憶體200中。在另一實施例，等距長方投影單元310亦可分別由不同魚眼鏡頭直接接收第一魚眼影像611及第二魚眼影像612。
然後，在步驟S120中，交換單元320將第二等距長方影像632之一左半部影像632a與一右半部影像632b交換，以獲得一第三等距長方影像633。
接著，在步驟S130中，如第5B圖所示，對第一等距長方影像631與第三等距長方影像633在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像641與第二旋轉影像642。請參照第6圖，其說明在一球座標上旋轉90度之一實施例的示意圖。假設第一等距長方影像631對應於一第一球面影像B1。第一球面影像B1之虛線R1為赤道，與虛線R1夾90度角之實線R2為經線。在一球座標上旋轉90度時，將虛線R1向上翻轉，以使虛線R1旋轉至實線R2之位置（同時，實線R2會旋轉至虛線R1之原位置），以獲得第二球面影像B2。第一旋轉影像641對應於第二球面影像B2。
接著，在步驟S140中，縫合單元340以一縫合線L61縫合（stitch）第一旋轉影像641及第二旋轉影像642，以獲得一縫合影像650。更明確地，縫合線L61為縫合影像650之一長中心軸，平行於縫合影像650長邊並通過縫合影像650的中心。由上可知，本發明僅有一條縫合線，因此可加快處理速度。
然後，在步驟S150中，逆旋轉單元350對縫合影像650在一球座標上旋轉-90度，以獲得一全景影像660。請參照第7圖，其說明在一球座標上旋轉-90度之一實施例的意圖。假設縫合影像650對應於一第三球面影像B3。第三球面影像B3之實線R3為赤道，與實線R3夾90度角之虛線R4為經線。在一球座標上旋轉-90度時，將實線R3向下翻轉，以使實線R3旋轉至虛線R4之位置（同時，虛線R4會旋轉實線R3之原位置），以獲得第四球面影像B4。全景影像660對應於第四球面影像B4。
請注意，在上述實施例中，在一球座標上旋轉90度為將虛線R1向上翻轉90度，在一球座標上旋轉-90度為將實線R3向下翻轉90度。在另一實施例中，在一球座標上旋轉90度亦可為將虛線R1向下翻轉90度，在一球座標上旋轉-90度為將實線R3向上翻轉90度。換句話說，在一球座標上旋轉90度與-90度代表，步驟S150的旋轉方向與步驟S130的旋轉方向相反。
請參照第8圖，其說明進行等距長方投影程序之影像拉伸情況。研究人員發現在進行等距長方投影程序時，等距長方影像900在高緯度區域D1的變形程度明顯高於低緯度區域D2的變形程度。因此，習知直接將兩張等距長方影像831、832沿著第一縫合線L81及第二縫合線L82進行縫合時，全景影像在接縫處會呈現明顯的不連續感，如第2圖所示。相反地，請參照第9圖，其繪示根據第5B圖之全景影像660轉換而得之全景球面影像670。如第9圖所示，本發明透過將第一等距長方影像631及第三等距長方影像633先旋轉90度再縫合的方式，大幅降低全景影像660在高緯度接縫處的不連續感，有效提升了影像品質。
請參照第10圖及第11圖，第10圖繪示步驟S130之細部流程圖，第11圖說明第10圖之各步驟的示意圖。上述步驟S130係可透過查表與內插演算法的方式達成在球座標上旋轉90度之程序。舉例來說，如第11圖所示，欲獲得第一旋轉影像641中位於座標（2,3）之一目標像素Pt的像素值時，可以利用目標像素Pt的座標（2,3）與一X座標對照表TX找出目標像素Pt在第一等距長方影像631之一對應像素Pn的X座標為3.4，並利用目標像素Pt的座標（2,3）與一Y座標對照表TY找出目標像素Pt在第一等距長方影像631之該對應像素Pn的Y座標為6.7（步驟S131）。
接著，再根據該對應像素Pn之座標（3.4, 6.7）找出在該第一等距長方影像631中最接近對應像素Pn且具有像素值的四個鄰近像素，例如一第一鄰近像素Pa之座標（3,6）、一第二鄰近像素Pb之座標（4,6）、一第三鄰近像素Pc之座標（3,7）、以及一第四鄰近像素Pd之座標（4,7）（步驟S132）。 接著，可按照下式（1）利用第一、第二、第三、第四鄰近像素Pa、Pb、Pc、Pd與對應像素Pn的座標，對第一、第二、第三、第四鄰近像素Pa、Pb、Pc、Pd的像素值進行內插，來算出對應像素Pn之像素值，作為目標像素Pt在第一旋轉影像641中之像素值（步驟S133）。……………………………………………………………………（1）
其中，n為對應像素Pn之像素值，a為第一鄰近像素Pa的像素值，b為第二鄰近像素Pb的像素值，c為第三鄰近像素Pc的像素值，d為第四鄰近像素Pd的像素值。依此類推，可以獲得第一旋轉影像641與第二旋轉影像642的所有像素值。
在一實施例中，步驟S140可採用一α混合演算法（Alpha Blending Algorithm）來進行縫合。請參照第12圖及第13圖，第12圖繪示步驟S140之細部流程圖，第13圖繪示第12圖之各個步驟的示意圖。首先，提供第一旋轉影像641對應於縫合線L61附近的第一範圍U61（步驟S141），並提供第二旋轉影像642對應於縫合線L61附近的第二範圍U62（步驟S142）。在進行縫合時，是將第一範圍U61與第二範圍U62對應之像素分別以α及1-α進行合併，以合成縫合影像650之混和範圍U65（步驟S143）。舉例來說，縫合影像650之混和像素C65對應於第一旋轉影像641之第一像素C61及第二旋轉影像642之第二像素C62。縫合影像650之混和像素C65之像素值可以按照以下式（2）計算:………………………………………………（2）
其中，V65為混和像素C65的像素值，V61為第一像素C61的像素值，V62為第二像素C62的像素值，α為混合係數，其中α之數值介於0～1，且於混和範圍U65內沿著方向Dr由1降至0。如此一來，於混和範圍U65中，對於越靠近上側之像素值，第一旋轉影像641的貢獻越大。反之，對於越靠近下側之像素值，第二旋轉影像642的貢獻越大。如此一來，可使第一旋轉影像641與第二旋轉影像642能夠平順地接合。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧影像擷取裝置
200‧‧‧記憶體
300‧‧‧影像處理裝置
310‧‧‧等距長方投影單元
320‧‧‧交換單元
330‧‧‧旋轉單元
340‧‧‧縫合單元
350‧‧‧逆旋轉單元
611‧‧‧第一魚眼影像
612‧‧‧第二魚眼影像
620‧‧‧合併影像
631‧‧‧第一等距長方影像
632‧‧‧第二等距長方影像
632a‧‧‧左半部影像
632b‧‧‧右半部影像
633‧‧‧第三等距長方影像
641‧‧‧第一旋轉影像
642‧‧‧第二旋轉影像
650‧‧‧縫合影像
660‧‧‧全景影像
670‧‧‧全景球面影像
811、812‧‧‧魚眼影像
820‧‧‧合併影像
831、832、833‧‧‧等距長方影像
832a‧‧‧左半部影像
832b‧‧‧右半部影像
840‧‧‧全景影像
850‧‧‧全景球面影像
900‧‧‧長方影像
B1‧‧‧第一球面影像
B2‧‧‧第二球面影像
B3‧‧‧第三球面影像
B4‧‧‧第四球面影像
C61‧‧‧第一像素
C62‧‧‧第二像素
C65‧‧‧混和像素
D1‧‧‧高緯度區域
D2‧‧‧低緯度區域
L61‧‧‧縫合線
L81‧‧‧第一縫合線
L82‧‧‧第二縫合線
Pa‧‧‧第一鄰近像素
Pb‧‧‧第二鄰近像素
Pc‧‧‧第三鄰近像素
Pd‧‧‧第四鄰近像素
Pt‧‧‧目標像素
Pn‧‧‧對應像素
R1、R4‧‧‧虛線
R2、R3‧‧‧實線
S1‧‧‧接縫處
S110、S120、S130、S131、S132、S133、S140、S141、S142、S143、S150‧‧‧流程步驟
TX‧‧‧X座標對照表
TY‧‧‧Y座標對照表
U61‧‧‧第一範圍
U62‧‧‧第二範圍
U65‧‧‧混和範圍
第1圖繪示傳統影像處理方法之示意圖。 第2圖繪示由第1圖之全景影像所轉換之全景球面影像。 第3圖繪示根據本發明一實施之影像處理裝置之示意圖。 第4圖繪示根據本發明一實施例之影像處理方法的流程圖 第5A～5B圖繪示第4圖之各步驟的示意圖。 第6圖說明在球座標上旋轉90度之一實施例的示意圖。 第7圖說明在球座標上旋轉-90度之一實施例的示意圖。 第8圖說明進行等距長方投影程序之影像拉伸情況。 第9圖繪示根據第5B圖之全景影像轉換而得之全景球面影像。 第10圖繪示步驟S130之細部流程圖。 第11圖說明第10圖之各步驟的示意圖。 第12圖繪示步驟S140之細部流程圖。 第13圖繪示第12圖之各個步驟的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種影像處理方法，包括： 對一第一魚眼影像與一第二魚眼影像進行一等距長方投影（equirectangular projection），以獲得一第一等距長方影像與一第二等距長方影像； 將該第二等距長方影像之一左半部影像及該第二等距長方影像之一右半部影像的位置交換，以獲得一第三等距長方影像； 對該第一等距長方影像與該第三等距長方影像在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像與一第二旋轉影像； 縫合（stitch）該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，以獲得一縫合影像；以及 對該縫合影像在該球座標上旋轉-90度，以獲得一全景影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中對該第一初始長方影像在該球座標上旋轉90度之步驟包括： 根據在該第一旋轉影像之一目標像素之一座標與一X座標對照表，找出該目標像素在該第一等距長方影像中一對應像素之一X座標，並根據在該第一旋轉影像之該目標像素之該座標與一Y座標對照表，找出該目標像素在該第一等距長方影像中該對應像素之一Y座標； 根據該對應像素之該X座標與該Y座標，找出在該第一等距長方影像中最接近該對應像素且具有像素值的四個鄰近像素；以及 根據該對應像素與該四個鄰近像素之座標，對該四個鄰近像素之像素值進行內插來算出該對應像素之像素值，以作為該目標像素在該第一旋轉影像中之像素值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像處理方法，其中於縫合該第一旋轉影像及該第二旋轉影像之步驟中，該第一旋轉影像及該第二旋轉影像係以一縫合線進行縫合，該縫合線之數量僅為一。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像處理方法，其中該縫合線平行於該縫合影像之長邊。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之影像處理方法，其中該縫合線通過該縫合影像的中心。
  6. 一種影像處理裝置，包括： 一等距長方投影單元，用以對一第一魚眼影像與一第二魚眼影像進行一等距長方投影，以獲得一第一等距長方影像與一第二等距長方影像； 一交換單元，用以將該第二等距長方影像之一左半部影像及該第二等距長方影像之一右半部影像的位置交換，以獲得一第三等距長方影像； 一旋轉單元，用以對該第一等距長方影像與該第三等距長方影像在一球座標上旋轉90度，以獲得一第一旋轉影像與一第二旋轉影像； 一縫合單元，用以縫合（stitch）該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，以獲得一縫合影像；以及 一逆旋轉單元，用以對該縫合影像在該球座標上旋轉-90度，以獲得一全景影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之影像處理裝置，其中該旋轉單元用以： 根據在該第一旋轉影像之一目標像素之一座標與一X座標對照表，找出該目標像素在該第一等距長方影像中一對應像素之一X座標，並根據在該第一旋轉影像之該目標像素之該座標與一Y座標對照表，找出該目標像素在該第一等距長方影像中該對應像素之一Y座標； 根據該對應像素之該X座標與該Y座標，找出在該第一等距長方影像中最接近該對應像素且具有像素值的四個鄰近像素；以及 根據該對應像素與該四個鄰近像素之座標，對該四個鄰近像素之像素值進行內插來算出該對應像素之像素值，以作為該目標像素在該第一旋轉影像中之像素值。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之影像處理裝置，其中該縫合單元以一縫合線縫合該第一旋轉影像及該第二旋轉影像，該縫合線之數量僅為一。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該縫合線平行於該縫合影像之長邊。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之影像處理裝置，其中該縫合線通過該縫合影像的中心。
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