[发明专利]基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统

说明书

本发明公开了基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统，属于坐标转换技术领域，要解决的技术问题为如何将鱼眼图片转换到环视平面。包括如下步骤：通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180°后，通过鱼眼镜头获取另一张正方形鱼眼图片作为后视图片；基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，分别将前视图片和后视图片上每个像素点投影到三维球体上；基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，将三维球体上的每个像素点投影到环视平面图上；将前视环视平面图和后视环视平面图拼接为一张环视全景图。

技术领域

本发明涉及坐标转换技术领域，具体地说是基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统。

背景技术

鱼眼镜头视角极广，在各种领域都有应用，比如汽车智能驾驶、轮式机器人自动运行、无人机SLAM等。然而，由于鱼眼图像存在畸变，且镜头成像为圆形图，无法直接进行环视全景图拼接。

目前常见的转换方法是使用标定方法对鱼眼图进行畸变校正，获得平面图后进行环视全景图拼接。然而，由于鱼眼图校正过程中存在像素放缩，特别是鱼眼边缘像素，拉伸比例较大使得校正后的图片比较模糊，无法呈现较好的环视全景效果。

如何将鱼眼图片转换到环视平面，是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统，来解决如何将鱼眼图片转换到环视平面的技术问题。

第一方面，本发明一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，包括如下步骤：

通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180°后，通过鱼眼镜头获取另一张正方形鱼眼图片作为后视图片，所述前视图片和后视图片的宽度和高度相同；

基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，分别将所述前视图片和后视图片上每个像素点投影到三维球体上；

基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，将三维球体上的每个像素点投影到环视平面图上，得到与对前视图片对应的前视环视平面图以及与后视图片对应的后视环视平面图；

将所述前视环视平面图和后视环视平面图拼接为一张环视全景图。

作为优选，将所述前视图片作为右图，将所述后视图片作为左图；通过F_max＞180°表示鱼眼的最大视角，通过P′_width表示单张鱼眼图片的宽，通过P′_height表示单张鱼眼图片的高。

作为优选，提取左图和右图鱼眼视角为180°的有效区域，计算提取后的单张鱼眼图片宽为提取后的单张鱼眼图片高为通过(x_ij,y_ij)表示单张二维鱼眼图片坐标系上的像素点坐标位置，其中计算长方形鱼眼图片投影到世界坐标系中三维球体的半径其中圆周率π＝3.1415926535897933，用和分别表示二维鱼眼图片坐标系中的像素点(x_ij,y_ij)对应在三维空间球体坐标系中三维球体中与X坐标轴和Y坐标轴的夹角，且和如果则如果则基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，用(x′_ij,y′_ij,z′_ij)表示二维鱼眼图片坐标系中第i个像素点投影到三维空间球体坐标系中三维球体上的位置，则有

作为优选，用(x′_ij,y′_ij)表示左图或右图二维鱼眼图片坐标系中的像素点投影到三维球体后、再投影到环视图坐标系中的位置，基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，得到