[发明专利]一种快速鱼眼图像边缘增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种快速鱼眼图像边缘增强方法。

背景技术

鱼眼镜头在外形上跟其他镜头不同，前组镜片像鱼眼一样向外凸出，是一种特殊的广角镜头，其视场角接近、等于甚至大于180度，能将半球空域甚至是超半球空域的物体成像在相面有限的范围内。

从光学设计的角度看，鱼眼镜头所采用的透镜具有很大的球面弧度，并且距离成像平面更近。这种特殊的结构特点和成像特点，一方面使得鱼眼相机可以获得很大视野范围，在机器人导航、视频会议、实时监控、全景摄像和天文观测等需要较大视场的现实场景中得以广泛应用；另一方面，由于引入了很大的桶形畸变，使得鱼眼镜头形成的图像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，从而造成鱼眼镜头成像面不同区域的分辨率是不同的，越靠近图像中心，分辨率越高，细节信息越多，越偏离图像中心，分辨率越低，细节信息越少，变形越严重。

为了提高鱼眼图像清晰度，弥补鱼眼大视角带来的图像模糊，常规的做法是采用模糊增强方法。图像的模糊增强是利用图像中存在的某种不确定性，即模糊性，将模糊集理论用于图像增强的一种方法。

现有图像增强方法中，直接在畸变的鱼眼图像上进行处理，但由于鱼眼图像数据是以非线性方式存储的，无法直接处理，这种处理方式无法得到较好的图像去模糊效果。

另外，现有模糊图像增强方法中求得清晰图像的过程需要多次迭代，耗费的时间较长。难以满足全景鱼眼视频实时性的需求。

发明内容

本发明为克服现有鱼眼图像增强中需要多次迭代，耗费时间较长的技术问题，旨在提供一种满足全景鱼眼视频实时性需求的快速鱼眼图像边缘增强方法。

一种快速鱼眼图像边缘增强方法，包括：

S1、根据鱼眼图像与柱面全景图的投射与反投射关系，将鱼眼图像反投射到柱面全景图，得到对应得柱面全景图；

S2、对所述柱面全景图进行增强，得到增强后的柱面全景图；

对柱面全景图进行增强具体包括：

S21、建立数学模型：Y＝AX；

其中，Y表示成像数据；X为待恢复的图像，X维度为M*N，M*N表示待恢复图像X的大小；A为随机产生的测量矩阵由0和1两种元素组成的矩阵，其中0和1元素个数比为1:1；

S22、令数学模型中的Y取值分别为对应的标准正交基{e_i}，e_i表示第i位为1，其余位为0的单位向量，求解得到一组值{x_i}，记为信号基，其中i＝1,…,R,R＝[M*N/4]；

S23、将柱面全景图像P在标准正交基{e_i}下分解，得到一组表示系数{α_i}，其中i＝1,…,R,即

S24、求取增强后柱面全景图P′：公式中，α_i为柱面全景图像P在标准正交基{e_i}下分解的系数，x_i为信号基；

S3、然后将增强后柱面全景图P′正投影到鱼眼图像得到清晰鱼眼图像I′。

进一步的，所述S1具体为：

根据鱼眼图像中的点I(i,j)反投影到柱面全景图像中的点P(u,v)，找到柱面全景图像中水平和垂直方向的相邻像素点P(u+1,v)和P(u,v+1)，再根据正投影找到鱼眼图像中对应的像素点I(i+s₁,j+t₁)和I(i+s₂,j+t₂)然后将鱼眼图像中像素点I(i+s_1,j+t_1)和I(i+s_2,j+t_2)的像素值赋予到柱面图像中对应的像素点P(u+1,v)和P(u,v+1)，依次迭代，得到柱面全景图P。

进一步的，所述S22具体方法为：

求解对应的信号基x_i，即求解方程e_i＝Ax_i，经过R次运算，得到一组信号基{x_i}。

进一步的，所述S24具体方法为：

柱面全景图在标准正交基{e_i}下分解表示为

将该式进行变化推演，得到：

对比所述数学模型，可以得到最终的增强后柱面全景图P′，