[发明专利]一种集成成像超大三维场景拍摄图像校正方法

摘要

本发明提出一种集成成像超大三维场景拍摄图像校正方法，该方法通过视差图像校正拓展系数序列计算和视差图像序列校正合成两个过程，结合集成成像拍摄理论，利用亚像素精度角点检测技术，计算摄像机阵列拍摄视差图像的最大校正拓展系数，获取视差图像对应的单应性变换矩阵，对摄像机阵列拍摄图像进行校正。将校正后的视差图像，合成微图像阵列，用于集成成像三维显示。该方法同时具备高精度、可调节和适用范围广的优点，可以实现对超大三维场景集成成像摄像机阵列拍摄图像的校正。

主权项

1.一种集成成像超大三维场景拍摄图像校正方法，其特征在于，该方法包括视差图像校正拓展系数序列计算和视差图像序列校正合成两个过程；所述视差图像校正拓展系数序列计算过程，首先，进行摄像机阵列位姿调整，将角点数目为J×K的棋盘格标定板固定于被测场景中心位置，且保证棋盘格所处空间平面与摄像机阵列所处平面平行，摄像机阵列中，摄像机数目为M×N，手动调整其中每一个摄像机的位姿，使摄像机拍摄得到的视差图像的中心像素坐标与棋盘格标定板中心点Q₀重合；然后，利用摄像机阵列拍摄视差图像序列，获取数目为M×N的视差图像序列，在M×N视差图像序列中，确定棋盘格标定板角点像素坐标P_m,n(x,y)_j,k，其中，m和n分别表示第m列、第n行摄像机拍摄的视差图像，m∈{1,2,3,…,M}，n∈{1,2,3,…,N}，j和k分别表示视差图像棋盘格标定板中第j列、第k行角点，j∈{1,2,3,…,J}，k∈{1,2,3,…,K}，根据棋盘格标定板角点像素坐标P_m,n(x,y)_j,k，第m列、第n行视差图像中棋盘格标定板的中心点Q₀对应的像素坐标Q_m,n(x,y)表示为Q_m,n(x,y)＝(Q_x,Q_y)，其中，(A_x,A_y)、(B_x,B_y)、(C_x,C_y)和(D_x,D_y)分别是棋盘格标定板角点A(x,y)、B(x,y)、C(x,y)和D(x,y)四点对应的像素坐标，且分别满足A(x,y)＝(A_x,A_y)＝P_m,n(x,y)_1,1，B(x,y)＝(B_x,B_y)＝P_m,n(x,y)_J,1，C(x,y)＝(C_x,C_y)＝P_m,n(x,y)_J,K，D(x,y)＝(D_x,D_y)＝P_m,n(x,y)_1,K，根据视差图像棋盘格标定板中心点像素坐标Q_m,n(x,y)和棋盘格标定板角点A(x,y)、B(x,y)、C(x,y)和D(x,y)，可以确定直线AC和直线BD，直线AC与视差图像边缘相交于点A'(x,y)和C'(x,y)，直线BD与视差图像边缘相交于点B'(x,y)和D'(x,y)，其中A'(x,y)＝(A'_x,A'_y)，B'(x,y)＝(B'_x,B'_y)，C'(x,y)＝(C'_x,C'_y)，D'(x,y)＝(D'_x,D'_y)；最后，计算第m列、第n行视差图像中棋盘格标定板角点A(x,y)、B(x,y)、C(x,y)和D(x,y)对应的拓展系数E_A(m,n)、E_B(m,n)、E_C(m,n)和E_D(m,n)分别满足利用相同的拓展系数计算方法，得到M×N的视差图像序列对应的校正拓展系数序列E_M×N，E_M×N＝{E_A(m,n),E_B(m,n),E_C(m,n),E_D(m,n)}，其中，m∈{1,2,3,…,M}，n∈{1,2,3,…,N}；所述视差图像序列校正合成过程，首先，计算视差图像最大校正拓展系数E_max，E_max为视差图像校正拓展系数序列E_M×N中的最小值，E_max＝min{E_M×N}，其中，min{*}为计算集合*的最小值，根据视差图像最大校正拓展系数，计算每幅视差图像最大拓展坐标A_max(x,y)、B_max(x,y)、C_max(x,y)和D_max(x,y)，A_max(x,y)＝(E_max(A_x‑Q_x)+Q_x,E_max(A_y‑Q_y)+Q_y)，B_max(x,y)＝(E_max(B_x‑Q_x)+Q_x,E_max(B_y‑Q_y)+Q_y)，C_max(x,y)＝(E_max(C_x‑Q_x)+Q_x,E_max(C_y‑Q_y)+Q_y)，D_max(x,y)＝(E_max(D_x‑Q_x)+Q_x,E_max(D_y‑Q_y)+Q_y)；然后，根据集成成像三维显示参数，结合每幅视差图像最大拓展坐标A_max(x,y)、B_max(x,y)、C_max(x,y)和D_max(x,y)，计算得到M×N幅视差图像对应的单应性变换矩阵利用摄像机拍摄超大三维场景，第m列、第n行摄像机拍摄得到视差图像为I_m,n(x,y)，利用对应的单应性变换矩阵H_m,_n，计算得到对应的校正图像I'_m,n(x',y')，I'_m,n(x',y')与I_m,n(x,y)满足I′_m,n(x′,y′)＝I_m,n(x,y)，其中最后，将得到的校正图像I'_m,n(x',y')合成微图像阵列，微图像阵列输入集成成像三维显示器，得到集成成像三维显示效果。