[发明专利]一种立方体全景图的快速拼接方法

说明书

一种立方体全景图的快速拼接方法，包括：布置全景相机，同步拍摄正对空间的前、后、左、右、上、下六个方向；对全景相机进行标定，获取畸变校正参数，进而获取各图像的线性变换参数和裁切参数；通过全景相机拍摄场景，首先使用畸变参数进行镜头的畸变校正，然后使用线性参数对每幅图像进行旋转变换和平移变换；将得到的六幅图像均根据裁切参数在中心处裁切为正方形，使六幅图像大小一致，且在水平方向和竖直方向的视角均为90度，最后将六幅图像裁切得到的正方形图像分别放置在平面立方体全景图与拍摄相机的对应位置即完成拼接。本发明标定过程仅需要进行一次，多次重复利用标定参数，简化了拼接过程，加快了拼接速度，节省了大量拼接时间。

技术领域

本发明涉及图像拼接领域，具体涉及一种立方体全景图的快速拼接方法。

背景技术

全景图是指水平视角360度，垂直视角180度的全视角图像。按照显示方式，全景主要分为球面全景、柱面全景、立方体全景等。现在的主流全景在显示时所用的源一般为球面全景或立方体全景，但是拼接方法主要采用球面全景的拼接融合方法。若要采用立方体全景显示方法，需要通过拼接生成的球面全景转化为立方体全景再显示。现有全景拼接过程主要包括图像采集、镜头畸变校正、图像匹配、图像拼接、图像融合等过程。主要存在以下问题：

1、采集难度大：为了获取高清全景，除使用专业全景设备外，一般通过转动单个高清摄像机面向不同方向拍摄的方法获取照片，使相邻两幅图之间有足够的重叠区域且拍摄每幅图像时镜头的光心尽量汇聚在一起，这对拍摄人员有一定的技术要求。

2、畸变校正难度大：全景的分辨率由单张图片的分辨率以及图片的个数决定，为了在不降低全景分辨率的前提下减少镜头使用数目，一般采用超广角镜头或鱼眼镜头。此类镜头虽然拍摄视角很大，但是也随之带来光心偏移、径向畸变、切向畸变等问题。为了使图片成为符合人眼观感的线性图片，在图片拼接前应对上述畸变进行校正。如非使用固定相机拍摄，则必须在每次拼接时都要对每个镜头单独校正，这样耗费时间，不利于提高拼接效率。

3、拼接难度大：由于现有全景在拼接时，每幅图像都需要先进行角点检测，然后进行角点匹配与配准。配准之后获得了每幅图片在整个全景图中的位置信息，然后将每幅图片进行简单的位置线性变换后得到了有重叠区域的全景图。这种方式由于每次拼接都需要计算当前图片对应的拼接参数，因此本过程需要耗费大量的运算资源和时间。

4、融合难度大：为了消除重叠区域，需要进行图片的融合。融合过程不但包括对每幅图像边缘部分重叠区域的融合，而且通过检测重叠区域的色度及亮度信息，完成相邻两幅图之间的色彩校正。如果相邻两幅图的重叠区域越大，拼接过程中的角点匹配正确率越高，但是融合难度也会越大，对应的融合所需时间就越长。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种立方体全景图的快速拼接方法，通过对全景相机进行标定，获得全景相机的标定参数，在进行全景图拼接时，直接根据标定参数对图像进行处理，处理后经过简单操作即能够得到立方体全景图，实现快速拼接。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一、布置全景相机，同步拍摄正对空间的前、后、左、右、上、下六个方向；

步骤二、标定全景相机，获取畸变校正参数及各个方向图像的线性变换参数和裁切参数；

步骤三、通过全景相机拍摄场景，首先使用畸变校正参数进行镜头的畸变校正，再使用线性变换参数对每幅图像进行旋转变换和平移变换；将得到的六幅图像分别根据裁切参数在中心处裁切为正方形，使六幅图像大小一致，且在水平方向和竖直方向的视角均为90度；最后将裁切得到的正方形图像分别放置在平面立方体全景图与拍摄相机的对应位置即完成拼接。