專利名稱：切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像校正領(lǐng)域，具體涉及一種切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法。
背景技術(shù)：
折反射全景成像的檢測(cè)方法由于沒有掃描部件、設(shè)計(jì)柔性好、無拼接獲得360°大視場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，與實(shí)際圖形相比，所獲取的原始全景圖像存在較大變形，在進(jìn)行具體檢測(cè)工作前必須進(jìn)行幾何展開和校正處理，以獲得更加直觀的人機(jī)交互界面和方便的圖像處理算法應(yīng)用。目前，全景圖像展開方法以同心圓環(huán)近似展開方法為主。如中國專利200480018781.1中公開的，從折反射透鏡出發(fā)，將全景環(huán)帶圖像近似視作標(biāo)準(zhǔn)圓，利用透鏡曲面的反射規(guī)律建立柱面全景展開圖像與全景環(huán)帶圖像像素點(diǎn)間的仿射變換關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全景圖像的展開。但是，實(shí)際獲取的全景環(huán)帶圖像受檢測(cè)設(shè)備安裝位置影響，存在透視和非線性失真，呈現(xiàn)圓心偏移或圓環(huán)不規(guī)則狀態(tài)，利用同心圓環(huán)近似展開方法展開過程計(jì)算量較小，但展開后圖形存在較大變形，展開結(jié)果精度低，不能滿足檢測(cè)精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，同時(shí)從環(huán)帶圖像的切向和徑向近似圓有效參數(shù)出發(fā)，建立全景環(huán)帶圖像與柱面全景展開圖像之間的仿射變換關(guān)系，并利用雙線性插值法進(jìn)行圖像像素復(fù)制，完成全景環(huán)帶圖像校正展開。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，步驟如下:步驟1、將全景環(huán)帶圖像視作切向近似圓，利用最小二乘法擬合圓心法計(jì)算切向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)；步驟2、將全景環(huán)帶圖像視作徑向近似圓，確定近似圓上任意兩條半徑所在直線方程，繼而得到徑向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)；步驟3、利用步驟I和步驟2所獲得的切向和徑向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)，以及展開圖幾何特性，推導(dǎo)建立全景環(huán)帶圖像與柱面全景展開圖像之間的仿射變換關(guān)系；步驟4、根據(jù)仿射變換關(guān)系，利用采樣點(diǎn)周圍四個(gè)鄰點(diǎn)的灰度值作雙線性插值，得到待采樣點(diǎn)灰度，完成圖像像素復(fù)制，展開全景圖；步驟5、以方形網(wǎng)格圖紙作為標(biāo)定圖像，包裹于檢測(cè)裝置上，獲取其全景圖像，并通過步驟I 4將其展開，建立圖像修正前后行坐標(biāo)反向映射關(guān)系式，修正步驟4中展開圖像幀縱橫比，實(shí)現(xiàn)全景環(huán)帶圖像的幾何校正展開。所述步驟I中切向近似圓圓心(xtan(l，ytan(l)的計(jì)算方法具體為:
權(quán)利要求
1.一種切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟1、將全景環(huán)帶圖像視作切向近似圓，利用最小二乘法擬合圓心法計(jì)算切向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)； 步驟2、將全景環(huán)帶圖像視作徑向近似圓，確定近似圓上任意兩條半徑所在直線方程，繼而得到徑向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)； 步驟3、利用步驟I和步驟2所獲得的切向和徑向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)，以及展開圖幾何特性，推導(dǎo)建立全景環(huán)帶圖像與柱面全景展開圖像之間的仿射變換關(guān)系； 步驟4、根據(jù)仿射變換關(guān)系，利用采樣點(diǎn)周圍四個(gè)鄰點(diǎn)的灰度值作雙線性插值，得到待采樣點(diǎn)灰度，完成圖像像素復(fù)制，展開全景圖； 步驟5、以方形網(wǎng)格圖紙作為標(biāo)定圖像，包裹于檢測(cè)裝置上，獲取其全景圖像，并通過步驟I 4將其展開，建立圖像修正前后行坐標(biāo)反向映射關(guān)系式，修正步驟4中展開圖像幀縱橫比，實(shí)現(xiàn)全景環(huán)帶圖像的幾何校正展開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，其特征在于，所述步驟I中全景環(huán)帶圖像切向近似圓圓心坐標(biāo)通過最小二乘擬合圓心法計(jì)算得出，切向近似圓圓心(xtanCI, ytan(l)的計(jì)算方法具體為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，其特征在于，所述步驟2中全景環(huán)帶圖像徑向近似圓圓心坐標(biāo)通過計(jì)算全景圖上兩條半徑所在直線的交點(diǎn)得到，徑向近似圓心(X^yradtl)的計(jì)算方法具體為:
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，其特征在于，所述步驟3中全景環(huán)帶圖像與柱面全景展開圖像之間的仿射變換關(guān)系由切向和徑向雙近似圓參數(shù)以及全景環(huán)帶圖像展開前后坐標(biāo)的幾何特性推導(dǎo)建立，其仿射變換關(guān)系推導(dǎo)過程為: 切向近似圓環(huán)上的點(diǎn)(x，y)滿足二次方程:(X-Xtan0)2+ (y-ytan0)2 = r2(3) 徑向近似圓環(huán)上的點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)滿足線性方程: y = kx+d(4) 在公式⑷中，徑向近似圓一、三象限上點(diǎn)所在線性方程斜率ku= (yrl-yrado)/(Xrl-Xrado),截距屯，3 =; 二、四象限點(diǎn)所在線性方程斜率k2，4 = (yr2-yr0) /(Xr2-Xrfl),截距d2，4 = yr2-k2；4xr2 ;其中(xrt, yrl)為徑向近似圓第一象限點(diǎn)坐標(biāo)，(xr2, yr2)為近似圓第二象限點(diǎn)坐標(biāo)，利用徑向圓心坐標(biāo)參數(shù)可求得X11 = j*cos (angle)+xrad0, yrl =yradQ-j*sin (angle), angle = i/Rc, xr2 = 2xrad0_xrl, yr2 = yrl,其中 1、j 分別為柱面全景展開圖像中的行列變量，R。為設(shè)定的展開基準(zhǔn)圓半徑，聯(lián)合公式(3) (4)可得以徑向圓心為原點(diǎn)，向右為X軸正方向，向上為Y軸正方向的全景環(huán)帶圖像各象限像素坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系為: 第一象限像素坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，其特征在于，所述步驟5中修正按步驟4展開的圖像縱橫比采用特征網(wǎng)格標(biāo)定方法，具體為:在檢測(cè)裝置上包裹一張方形網(wǎng)格圖紙，獲取其全景圖像，并通過上述步驟I 4將其展開，從展開的標(biāo)定圖像中得到一組對(duì)角方格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)(X' i,y/ 其中i =I,2，……，n，通過最小二乘擬合法得二次行列多項(xiàng)式: y = P(x, ) = H^a1X1 +H2X1 2(9) 設(shè)圖像修正后坐標(biāo)為(X'，Y')，則圖像修正前后其坐標(biāo)反向映射關(guān)系式為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切向和徑向雙近似圓綜合的全景環(huán)帶圖像校正展開方法，本方法首先將全景環(huán)帶圖像分別視作切向與徑向近似圓，利用最小二乘擬合圓心法計(jì)算切向近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)，根據(jù)圖像特征確定徑向近似圓上兩條半徑所在的直線方程計(jì)算徑向近似圓心坐標(biāo)參數(shù)；再根據(jù)所得到的雙近似圓圓心坐標(biāo)參數(shù)及展開圖幾何特性，推導(dǎo)建立全景環(huán)帶圖像與柱面全景展開圖像之間的仿射變換關(guān)系，并利用雙線性插值法完成圖像像素復(fù)制，展開全景圖；最后將展開后圖像的幀縱橫比通過標(biāo)定方法建立的圖像映射關(guān)系式進(jìn)行修正，從而獲得高精度的全景環(huán)帶幾何校正展開圖像。本發(fā)明使圖像展開結(jié)果更真實(shí)，同時(shí)也提高了后期圖像處理檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103208120SQ201310112319
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者卜雄洙, 王新征, 楊波, 李桂娟, 于靖 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)