[发明专利]一种平面目标图像的透视变形方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种平面目标图像的透视变形方法及系统。

背景技术

平面目标图像的透视变形属于图像变形技术。图像变形技术是图像处理的一个分支，主要解决两个问题：(1)图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射问题；(2)图像连续变形过程的平滑与优化问题。随着计算机图形学和计算机视觉技术的发展以及对图像变形技术的旺盛需求，该项技术取得了很大的进步，应用领域也在不断扩大。

现有图像变形技术主要包括三种方法：

方法一，基于网格的图像变形算法。首先在图像中选择若干特征控制点，建立图像的特征网格模型，变形处理过程使图像在网格的约束下，在网格内部按某种算法，计算图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射关系。

方法二，基于域的图像变形算法。利用源图像和目标图像中具有代表性的特征线段来定义变形前后两幅图像的特征坐标映射，其它的点通过到线段的距离来确定对准关系。通常用逆向映射来估算图像变形，并按某种算法，计算目标变形图像对应源图像的空间位置及光学特征的映射关系。

方法三，基于能量的图像变形算法。利用源图像和目标图像中具有代表性的特征线段来定义变形前后两幅图像的特征坐标映射，其它的点通过到线段的距离来确定对准关系。通常用逆向映射来估算图像变形，并按某种算法，计算目标变形图像对应源图像的空间位置及光学特征的映射关系。

现有图像变形技术中，确定图像的变形特征是其中非常重要的技术环节。由于图像的变形都是非线性的，变形特征又是千变万化的。设定变形特征有人工设定和自动设定两种方式。人工设定是非常复杂且繁琐的事情，对于某些应用还必须采用人工设定方式；对于有一定规律的应用场合，可采用自动设定方式，自动设定方式必须依据图像上具有明显特征的图像信息，如边界、格线、曲线段等，按一定规则完成变形特征设定。连续变形过程的平滑与优化实际上也是通过对连续图像变形特征的设定与变形算法的优化来实现的。

本发明技术所涉及的图像变形，是属于具有透视变形规律的非线性图像变形。此项技术中，透视变形与透视变形的矫正，实际上都是通过确定变形前后图像的透视变形特征，然后，根据透视变形特征计算图像变形前后两个图像的空间位置及光学特征的映射关系，最后实现透视变形或透视变形矫正。由于透视变形与透视变形矫正技术在求取透视变形特征这一技术措施是相似的，下面介绍有关透视变形矫正的现有相关技术。

现有的透视矫正专利技术，是根据平面图像的矩形边界的全部或局部、根据平面图像中的框线、文字行、列等能标示透视变形特征的信息，检测确定透视变形参数，并加以矫正。当平面目标图像没有可利用的信息时，则无法实现透视矫正；另外检测过程也降低了矫正的速度。

《透视变形文档图像的矫正装置和矫正方法》(中国专利申请号：200710088355.0，公开日：2008.09.17)；美国专利6,873,732，C.R.Dance，《Method and apparatus forresolving perspective distortion in a document image and for calculating linesunm in images》是比较接近本发明的两项专利技术。上述专利文献所公开的技术以文档透视变形图像为对象，通过检测文档图像的矩形边界的全部或局部、根据文档图像中的框线、文字行、列等能标示透视变形特征的信息，确定水平消失点和垂直消失点。依据水平消失点和垂直消失点计算得到矫正转换矩阵，并完成文档的透视变形矫正。该项技术的复杂性是在确定水平消失点和垂直消失点的过程中。当文档图像字迹不清楚、信息缺失等情况下，确定水平消失点和垂直消失点是十分困难的，专利中有很复杂的处理过程，需要通过复杂的图像处理技术和统计分析方法。即使这样，对所需检测信息不好的图像，仍然很难实现正确矫正。申请号为200710088355.0的中国专利介绍取得较好的效果，主要也是在确定水平消失点和垂直消失点的过程，有些特殊的处理技术。

现有技术是依据透视变形的传统思想来实现透视变形特征的求取，存在处理过程复杂、计算量大、处理速度较慢、对图像的要求较高的缺点。对于有些不能提供规则边缘信息的图像还无法实现透视变形特征的图像变形处理。