[发明专利]一种快速的鱼眼图像生成全景图的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域中的几何校正领域，具体涉及一种基于极坐标变换和快速双三次插值的鱼眼图像校正技术，尤其是能校正镜头光轴朝上和朝下拍摄的图像。

背景技术

目前，由于鱼眼镜头方便获取超大广角图像，广泛应用于大范围视频监控、智能交通系统、汽车电子和机器人导航等众多领域。然而，鱼眼镜头在获取大范围视角的同时不可避免地引起了所拍摄图像的畸变。按鱼眼镜头光轴朝向，现有的鱼眼图像校正方法主要可以分为镜头光轴朝前拍摄和朝上(下)的两种场景，其中对于镜头光轴朝前拍摄时获取的图像的校正已经有很多方法，但这些方法一般不能校正镜头朝上(下)拍摄的图像。而且针对于镜头光轴朝上(下)拍摄时获取的图像，目前的校正方法并不是很多，而且现有的方法校正效果一般都不是很理想。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中针对镜头光轴朝上和朝下时所获得图像的校正技术不足，本发明提供一种快速的鱼眼图像生成全景图的方法，该方法不仅可以把环形鱼眼图像无失真展开成为全景图，而且利用快速双三次插值计算速度快，校正图像更加平滑清晰。

本发明采用如下技术方案：

一种快速的鱼眼图像生成全景图的方法，将鱼眼镜头光轴朝上或朝下时所获得的鱼眼图像作为被校正图像，其特征在于：将被校正图像的中心点作为极坐标变换中心(r0,c0)；设定距离被校正图像中心的小圆半径，作为被展开的环形图像的小圆半径r1；设定被校正图像的宽度和高度中的较小值作为被展开的环形图像的大圆半径r2；设定被校正图像上极坐标的极角步进Δρ＝2*π/w，极半径步进Δθ＝(r2-r1)/h，其中w为校正展开后图像的目标宽度，h为校正展开后图像的目标高度；其余步骤如下：

1)利用极坐标映射关系得到校正展开后图像的像素点(i，j)对应被展开的环形图像上的极坐标P(ρ，θ)，对应关系为ρ＝r1+Δρ*i，θ＝Δθ*j；该极坐标P(ρ，θ)对应被校正图像中的被插值点Q(rt,ct),其中，rt＝r0-ρ*sin(θ),ct＝c0+cos(θ)为被展开的环形图像上的笛卡尔坐标；

2)求得被插值点Q(rt,ct)的坐标偏移量m，n；

3)制作N点离散q点快速双三次插值查找表矩阵：将被校正图像上相邻的两像素点间的距离离散化为N个点，得到N+1个量化区间和N+1个量化值，N＝2k,k＝0,1,2,…；根据双三次插值核函数表达式得到对应的q点双三次插值分段函数并化成求解加权系数的q个等式,q表示被插值点水平或者垂直方向上的用来插值的像素点个数，q可以取2、4、6、8……，将各个量化区间的量化值分别代入q个等式中，求得维度为(N+1)*q的插值查找表矩阵M,该插值查找表矩阵M中保存的就是用来插值的像素点的权重，其中q个等式的值分别对应查找表矩阵M的每行从左到右的q个元素；

4)根据坐标偏移量m和n所属的量化区间并参照步骤3)得到的插值查找表矩阵M，由m求得竖直插值行上q个像素的权重，存放在矩阵A_1*q里面，由n求得水平插值行上q个像素的权重，存放在矩阵C_q*1里面；设插值模板B_q*q为q*q维，插值模板B_q*q是指被插值点Q周围的q*q个像素点的灰度值；

5)计算被插值点Q的灰度值Temp＝A_1*q*B_q*q*C_q*1，重复步骤1)循环每个图像通道计算每个被插值点的灰度值；

6)把每个通道计算得到的灰度值temp限制在0到255之间，从而得到校正展开后图像，再进行保存与显示。

优选的，在步骤2)中将获得的非整数的被插值点Q(rt，ct)的小数部分分别作为偏离最邻近像素点坐标的行偏移量m和列偏移量m，被插值点Q(rt，ct)的整数部分即为具有整数坐标值的最邻近像素点的坐标。

优选的，在步骤3)中，将被校正图像上与被插值点Q相邻的两像素点B1和B2间的距离离散化为N个点分别为点P₁、P₂...P_N，得到N+1个量化区间和N+1个量化值，N＝2k,k＝0,1,2,…，点B1到点P₂与点P_N-1到点B2的距离即量化值均为1/(2N)像素，其余点P₂到P_N-1中相邻两点距离即量化值均为1/N像素。