[发明专利]基于单个鱼眼镜头的全景视频漫游方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及基于鱼眼镜头的全景视频漫游技术。

背景技术

鱼眼镜头是一种视角接近或等于180度和焦距极短的超广角镜头中一种特殊镜头，为使镜头达到最大的摄影视角，其视角力求达到或超出人眼所能看到的范围。由于焦距越短，视角越大；而视角越大，则因光学原理产生的畸变也就越强烈。为了达到180度的超大视角，鱼眼镜头的设计者不得不允许这种变形(或称为畸变)的合理存在。其结果是除了画面中心的景物保持不变，其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化。也正是这种强烈的视觉效果为全景漫游提供了技术基础源材料。

360度三维全景虚拟漫游以三维全景为主体，添加图片、视频、音频、文字等多种媒体要素，使用虚拟技术模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑通过相应的复杂运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感，从而对各种场景包括楼盘、城市、景点进行整体全面的展示，不仅可以获得整体的全面认识，亦可深入其中一个场景或其细节进行浏览观看。该技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。

对被拍摄个体360度地全景漫游展示的拍摄架构也在不断改进，目前全景云台是专门为拍摄360度全景而使用的承载相机等拍摄设备的一个装置。其关键作用就在于将镜头成像中心固定在云台的旋转轴心上，这样就可以保证在旋转相机拍摄的时候每张图像都是在一个点上拍摄，拼合的全景图完美。

目前，360度全景制作技术往往需要以硬件成本或者效率低下为代价，在静态图像处理上，才能取得较好的全景显示效果。例如多鱼眼镜头多张图像拼合中，两鱼眼拼合就是在360度范围内，每隔180度拍摄一张，共两张鱼眼图片进行拼合。三鱼眼拼合就是在360°范围内，每隔120度拍摄一张，共三张鱼眼图片进行拼合。四鱼眼拼合可将鱼眼镜头和高像素的单反相机配合使用时，得到鼓形鱼眼，用四鱼眼进行拼合，鼓形鱼眼的垂直视角达到180度，水平视角达到110度以上，这样充分利用了成像面，有利于全景图质量的提高。

而如果仅采用一台相机绕圆周拍摄360度全景图像，则获取的视频图像并非同一时刻，一旦有运动物体出现在场景中，拼接后全景图就易产生鬼影(或称为重影)等瑕疵。视频图像拼接算法的复杂性导致目前无法达到实时处理的要求，只能进行视频图像的拼接，而无法用于视频处理。这样的漫游方式是基于静态图片的，只能让使用者看到某一瞬间的景象，缺乏动态真实感。

同样，在涉及多摄像机同步获取360度高清全景的系统方案中，采用了多个高清摄像机以圆周排列的方式固定在装置上同步采集视频，并采用后期合成的方式输出全景画面，其缺点在于需要要获取360度全景需配备多个高清摄像机，使得整套系统的成本相当高昂、全景画面采用后期合成的方式的实时性不稳定以及当多摄像机同时工作时的彼此之间时间同步问题不易解决。

当进行多摄像机同步获取360度高清全景的方案中，其设备成本高昂、视频图像拼接算法的复杂性使得处理系统达不到实时处理的标准无法用于视频处理。

基于上述原因，本发明在视频处理中，利用光学原理，提出了一种基于单个鱼眼镜头的全景视频漫游方法及其装置，使得视频全景漫游处理的实时性强、容易实现以及软硬件成本的性价比高，从而在全景漫游时，可以像使用者提供更加具体生动的细节信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单个鱼眼镜头的全景视频漫游方法及装置，可以以较低的成本实时地对鱼眼镜头所获视频进行全景漫游。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于单个鱼眼镜头的全景视频漫游方法，包括以下步骤：

从鱼眼镜头所获视频的原始图像中提取包络圆参数；

根据包络圆参数和漫游窗口在包络圆中的相对位置，计算校正图像像素索引表；

根据校正图像像素索引表，对从鱼眼镜头所获视频中的连续多帧原始图像分别进行插值计算，得到校正图像，并在显示设备中显示校正图像。

本发明的实施方式还提供了一种基于单个鱼眼镜头的全景视频漫游装置，包括以下模块：

提取模块，用于提取鱼眼镜头获取的原始视频图像的包络圆参数；

校正模块，用于根据包络圆参数和漫游窗口在包络圆中的相对位置，计算校正图像像素索引表；