[发明专利]基于互补场景模型的球面全景图缺失信息修复方法

权利要求书

1.基于互补场景模型的球面全景图缺失信息修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立虚拟实景空间中目标位置处的空间坐标系，并推导球面全景图中像素坐标系到该空间坐标系的转换关系；

在目标位置建立空间直角坐标系OXYZ，并在此坐标系下建立球面O，其中球面的球心为O点、半径为R，则此球面即为位置O处对应的球面虚拟实景空间原型；假设球面全景图上某像素点坐标为 (x_pixel,y_pixel)，其在球面虚拟实景空间中对应点A的坐标为(x,y,z)，球面全景图的像素尺寸为imageWidth×imageHeight，则(x,y,z)可以通过如下坐标转换关系获得：

x=Rcos2πxpixelimageWidthsinπypixelimageHeighty=Rsin2πxpixelimageWidthsinπypixelimageHeightz=RcosπypixelimageHeight]]>

（2）根据空间位置关系，建立球面虚拟实景空间中目标位置与源位置之间的互补场景模型，其中目标位置为待修补全景图所处位置，源位置为用于修补的全景图所处位置；

假设球面虚拟实景空间中任何位置处球面球心离地面的高度为H，目标位置处建立的球面空间模型为球面O，源位置处建立的球面空间模型为球面O′，以O原点建立空间坐标系OXYZ，则在坐标系OXYZ下，O′的坐标为(x_O,y_O,z_O)，目标位置缺失场景中的点A(x,y,z)对应到真实三维世界中的点A₁，记A₁坐标为 (x₁,y₁,z₁)，则：

x1=-Hcos2πXpixelimageWidthtanπYpixelimageHeighty1=-Hsin2πXpixelimageWidthtanπYpixelimageHeightz1=-H]]>

假设真实三维世界中的点A₁在位置O′处的虚拟实景中投影为A₂，则A₂在球面O′上，为直线A₁O′和球面的交点，A₂点即为目标位置处缺失场景点A的互补场景点；

建立以O′为原点的空间直角坐标系O′X′Y′Z′，在O′X′Y′Z′坐标系下，A₁的坐标为(x′₁,y′₁,z′₁)，A₂的坐标为(x′₂,y′₂,z′₂)，O′的坐标为(0,0,0)，则A₂的坐标可以通过如下公式计算获得：

x′1=x1-xO=-Hcos2πXpixelimageWidthtanπYpixelimageHeight-xOy′1=y1-yO=-Hsin2πXpixelimageWidthtanπYpixelimageHeight-yOz′1=z1=-H]]>

由于O′、A₁、A₂同处于一条直线上，则在空间直角坐标系O′X′Y′Z′中有以下关系：

x′1x′2=y′1y′2=z′1z′2=k]]>k为大于0的数；

假设A₂在球面O′对应的极坐标为，则可求得：

其中函数Sgn(x)定义为

Sgn(x)=0x≥01x<0]]>

由于目标位置和源位置的球面虚拟实景之间具有互补现象，即在球面O′上存在球面O底部缺失的场景，因此，称上述建立的模型为互补场景模型；

至此，互补场景模型已经建立，模型内部的坐标转换关系已推导得出；

（3）建立源位置处球面虚拟实景到球面全景图的映射关系，从而获得目标位置处球面全景图中缺失场景的像素信息；

建立以源位置O′点为原点的球面空间模型，此模型中A₂点对应到球面全景图的像素坐标为(x′_pixel,y′_pixel)，则A₂的极坐标与像素坐标 (x′_pixel,y′_pixel)的转换公式为

；

则得到以下的像素信息转换关系

RGBA(O,x_pixel,y_pixel)=RGBA(O′,x′_pixel,y′_pixel)

即位置O处对应的目标全景图场景缺失区域中某像素点坐标为(x_pixel,y_pixel)，经过以上转换关系计算得到的源全景图O′上的像素点坐标为(x′_pixel,y′_pixel)，则利用像素点 (x′_pixel,y′_pixel)中的像素信息去填补 (x_pixel,y_pixel)缺失的像素信息，从而达到真实修复的目的。