[发明专利]一种基于序列静态图像的360°环视全景生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及360°环视全景图像的生成方法。

背景技术

全景图是虚拟现实和计算视觉中一种重要的场景表示方法，它指的是在固定的视点，在垂直方向180°和水平方向360°的图像视图，简单的形式可以是固定视平面上的360°环视视图。通常有两种方式来获得全景图：直接方式和图像拼接方式。前一种方式简单易行，但它需要使用专业全景相机、全景摄像机等特殊器材，这些器材通常价格昂贵且使用复杂，实际应用面较窄，难以普及。因此基于图像拼接思想的全景视图生成方法的应用非常广泛。图像拼接就是利用若干离散局部图像作为基础数据，经过一系列的图像分析处理后生成全景。

全景图一般有三种形式：立方体全景图、球面全景图和柱面全景图。立方体全景图在图像的获取和校正过程中会遇到很大困难。球面全景图拼接过程中的图像求交、定位较困难，且很难找到一种与球面相对应、易于计算机存储访问的数据结构来存放球面图像数据。柱面全景图在单幅图像获取比立方体形式和球面形式简单，而且容易展开为一个矩形图像，可直接用计算机常用的图像格式存储和访问。

如专利申请号为200410015828.0的中国发明专利申请，公开了一种180°大视场全景凝视成像方法。它采用圆柱平面投影法，用二次反射的环形透镜作第一次成像，实现大视角全景凝视成像，用中继透镜作第二次成像，获得实像，用平面光电成像器件接收並显示三维空间，主要应用于机器人全景视觉、管道内壁检测、医学内窥成像等领域，虽然提出了一种直接获取全景图像的方案，但该方案中全景图像的生成方法对硬件条件及环境要求较高，且不能生成完整的360°环视全景。

如申请号为03115149.3的中国发明专利，公开了一种基于两张鱼眼图像的全景生成方法。该方法包括鱼眼图像预处理、建立空间模型、拼合参数寻优、生成全景图像四个部分。但在实际应用中并不能自动、快速的找到模型的最佳拼合参数，需要人工调整拼合参数。尤其关键的是，由于本发明要求待拼合的鱼眼图像必须具备理论上完备的空间模型，只能采用两张鱼眼图像，需要相机装配价格昂贵的鱼眼镜头，普通平面图像不能使用，难以得到平民化普及应用。

再如申请号为03137660.6的中国发明专利，公开了一种平面图像全景重建立体图像的方法，其过程包括，选择平面图像，针对平面图像的空间分布，建立每个象素的深度列表，根据深度列表对平面图像的每个象素进行视差位移处理，重建全部视差序列图像，将视差序列图像立体合成。其中，采用了三维建模、图像几何变换、图像视差变换技术来实现立体图像的重建。但该方法在平面图像的获取、处理和定位、校正过程中会遇到很多实际困难，且难以处理实景大图和实现可控立体景深。

另外，申请号为200510087641.6的中国发明专利，公开了一种用于创建全景图像的数字成像设备及其方法，其中，数字成像设备包括用于连续捕获多个图像的捕获部分；用于分别检测从捕获部分输出的多个图像的图像信息检测部分；用于图像转换的全景图像生成部分。通过选择从图像信息检测部分输出的多个图像信息中的一组，通过对所选择的图像信息进行合并转换，从而创建全景图像。但该方法实际处理速度较慢，且只能用于专用的全景数字成像设备。

现有的全景图像生成方法存在的缺点是：1、若采用直接生成全景图像的方法，则对硬件设备要求较高，价格昂贵，难以普及应用；2、现有的通过图像拼合技术生成全景图像的方法，要么需要专用鱼眼镜头设备，要么实现困难、智能化程度低、对图像要求高、定位和校正困难、普通相机照片无法使用，处理速度较慢等，甚至最终合成的全景图效果也较差。

发明内容

为了克服已有的全景图像生成方法存在的缺点和不足，本发明提供了一种对设备要求低(仅需普通数码相机或普通平面照片)、实用廉价、实现简便、智能化程度高、处理速度快、全景图清晰、真实感强、适用性广、易于普及的基于序列静态图像的360°环视全景生成方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于序列静态图像的360°环视全景生成方法，该方法包括如下步骤：

(1)用相机拍摄所需的序列图像；

(2)对序列图像进行预处理：采用中值滤波进行去噪，直方图均衡化处理；

(3)序列图像的拼接：通过将相邻前后图像的拼接形成360°环视全景图像，包括以下步骤：

(3.1)把拍摄的图片通过变换投影到360°水平柱面；