[发明专利]针对视频图像的竖直方向灭点检测方法及视频扭正方法

权利要求书

1.一种针对视频图像的竖直方向灭点检测方法，包括如下步骤：

1)提取图像中的线段：对于每一帧图像，将图像转化成灰度图像，使用LSD方法提取图像中的线段，只保留与竖直方向夹角在设定范围内的线段；

2)变换到对偶空间：将步骤1)中保留的线段表示为ρ-θ对偶空间中带权重的点，θ代表原点到线段所在直线的垂线与x轴所成夹角，ρ表示原点到线段所在直线距离，权重值为图像坐标系下线段的长度；

3)在对偶空间做直线拟合，并对直线进行修正：使用带权重的RANSAC方法在对偶空间中拟合直线，每一条直线的置信度score通过式1计算得到：

其中，P为内点集合，value_i为第i个内点的权重；对内点使用最小二乘法对直线进行修正；

4)计算得到竖直方向灭点坐标：根据修正后的直线求解竖直方向灭点坐标；

假设拟合直线为灭点对应三角函数的切线，灭点的图像坐标表示为式2：

其中，(x,y)为灭点的图像坐标，(θ₀,ρ₀)为对偶空间中切点的坐标，k为对偶空间中切线斜率；

通过上述步骤，得到竖直方向灭点坐标，实现图像竖直方向的灭点检测。

2.如权利要求1所述针对视频图像的竖直方向灭点检测方法，其特征是，步骤1)与竖直方向夹角为

3.一种视频扭正方法，首先将视频逐帧分离成图像集；然后通过竖直方向灭点检测方法获得竖直方向灭点坐标信息；再利用竖直方向灭点坐标信息，计算图像变换的单应矩阵；最后将变换后的图像集合生成新视频；包括：提取图像阶段、竖直方向灭点检测阶段、图像扭正阶段和视频合成阶段：

A)在提取图像阶段，将视频数据逐帧分离成图像集；

B)竖直方向灭点检测阶段通过竖直方向灭点检测方法获得竖直方向灭点坐标信息，包括直线段提取、变换到ρ-θ对偶空间、对偶空间中直线拟合和计算竖直方向灭点坐标；包括如下步骤：

B1)提取图像中的线段：对于每一帧图像，将图像转化成灰度图像，使用LSD方法提取图像中的线段，只保留与竖直方向夹角在设定范围内的线段；

B2)变换到对偶空间：将步骤B1)中保留的线段表示为ρ-θ对偶空间中带权重的点，θ代表原点到线段所在直线的垂线与x轴所成夹角，ρ表示原点到线段所在直线距离，权重值为图像坐标系下线段的长度；

B3)通过对偶空间的直线拟合，对直线进行修正：使用带权重的RANSAC方法在对偶空间中拟合直线，每一条直线的置信度score通过式1计算得到：

其中，P为内点集合，value_i为第i个内点的权重；对内点使用最小二乘法对直线进行修正；

B4)计算得到竖直方向灭点坐标：根据修正后的直线求解竖直方向灭点坐标；

假设拟合直线为灭点对应三角函数的切线，灭点的图像坐标表示为式2：

其中，(x,y)为灭点的图像坐标，(θ₀,ρ₀)为对偶空间中切点的坐标，k为对偶空间中切线斜率；

通过上述步骤，得到竖直方向灭点坐标；

C)图像扭正阶段，包括如下步骤：

C1)计算旋转角度，旋转图像；

通过灭点坐标计算灭点与图像中心的连线与竖直方向的夹角，旋转图像，使得竖直方向灭点位于图像中心正上方；

C2)进行射影变换：根据竖直方向灭点信息计算单应矩阵，对图像进行射影变换；

利用单应矩阵对旋转后的图像进行射影变换，表示为：

p′＝Hp

其中，p为变换前点的齐次坐标，p′为变换后点的齐次坐标，H为单应矩阵；

D)视频合成阶段，将扭正后的图像集合成，得到新的视频。

4.如权利要求3所述视频扭正方法，其特征是，步骤B1)与竖直方向夹角为

5.如权利要求3所述视频扭正方法，其特征是，步骤C1)中，旋转角度α具体表示为：

其中，(x,y)为灭点的图像坐标；(x_mid,y_mid)为图像中心坐标。