[发明专利]基于全景高速球一体机的全景图像校正算法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到数字图像处理领域，具体为一种基于全景高速球一体机的全景图像校正算法。

背景技术

目前，在安防监控领域，大量的摄像机被安装在政府机关、工厂、银行、宾馆、监狱、港口码头、城市主干道乃至居民小区、楼道等各种地点。而且，在视频会议领域、远程教育领域、机器人导航、军事侦查、倒车影像等其他领域，摄像机也有不断扩大的应用。然而，随着摄像机的大规模普及应用，传统摄像机的不足之处也日益显现，由于拍摄视角范围有限，传统摄像机只能监控前方某一固定角度空间内的场景，存在监控盲区和监控死角,而很多重要场所都要求对180度视角范围内的场景进行持续监视，这种情况下则需要安装多个传统摄像机。近年来，随着视频监控技术的发展，利用鱼眼镜头获取180度全景图像的技术越来越成熟。所谓180度全景图像，指的是在水平方向对180度视角范围内的场景拍摄所成的图像，由于是采用鱼眼镜头成像，图像会发生畸变。虽然180度全景图像满足了大视角范围内成像的需求，能够得到180度视角范围内的所有景物，但由于受图像分辨率的限制，对图像中某些景物的细节方面表现不足。如图1(a)所示为全景摄像机拍摄得到的180度全景图像，图中白框区域中有一辆小轿车，若想要对这辆车进行重点凝视观察，则只能将该区域的图像进行放大，如图1(b)所示，但这样也只能看到一个模糊的轿车图像，无法达到实际监控的需要。因此，仅仅利用单一的180度全景图像仍然无法满足安防需求。

为克服上述缺陷，出现了全景摄像机与高速球相配合的全景高速球一体机。如图2所示为全景高速球一体机实物图，图3所示为其结构示意图，全景摄像机1用以拍摄180度全景图像，高速球2则用以对全景图像中感兴趣的区域进行重点的凝视观察。由于高速球能够进行变焦拍摄，因此对全景图像中细节缺失模糊不清的景物能够拍摄出清晰的图像。如图4(a)所示,对于图1(a)中白框区域内的图像，通过高速球能够拍摄到清晰的图像，甚至连汽车的车牌号都能观察清楚，如图4(b)所示。然而，高速球只能在水平360度方向以及垂直180度方向上旋转，而全景摄像机又位于高速球的上端，若将全景摄像机水平放置进行拍摄的话，180度视角范围内的某些场景则无法被高速球拍摄到，存在凝视死角。因此，需要将全景摄像机向重力方向倾斜，使得拍摄的180度视角范围内的所有景物都能够被高速球拍摄到。由于全景摄像机向重力方向倾斜，拍摄得到的全景图像在水平方向会发生较大的畸变，针对全景高速球一体机拍摄得到的全景图像中存在的这种畸变，如何进行有效地校正还原，使之符合正常的人眼观察习惯，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明为解决目前全景高速球一体机中全景摄像机向重力方向倾斜拍摄，获得的180度全景图像存在较大的畸变的技术问题，提供一种基于全景高速球一体机的全景图像校正算法。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种基于全景高速球一体机的全景图像校正算法，包括如下步骤：

步骤一对原始输出图像进行垂直方向的畸变校正：

以图像的左上角为坐标原点O，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，建立二维坐标系；设垂直校正图像中的第一个列图像EE’在原始输出图像中对应于第一个圆弧图像ACA’，对于第一个列图像EE’上的任意一个像素点P，第一个圆弧图像ACA’上存在一个像素点P’与之相对应；由于只在垂直方向上进行畸变校正，相对应的两个像素点的纵坐标值相同；对于原始输出图像中无法映射到垂直校正图像中的OA，其长度L称为垂直畸变冗余长度；

对于垂直校正图像中的任意一个列图像FF’，假设其对应于原始输出图像中的圆弧图像BDB’，列图像FF’上的像素点F(X_f,Y_f)与圆弧图像BDB’上的像素点B(X_b,Y_b)相对应；假设列图像FF’中像素点的横坐标值为w，即X_f=w，通过推导计算可得：