[发明专利]一种基于太空虚拟现实相机的全景成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于太空虚拟现实相机的全景成像方法。

背景技术

随着图像传感技术和数字处理技术在航天领域的发展，空间摄像机在太空的应用日益增多，通常采用多台空间摄像机获取太空图像，太空背景复杂，增加空间摄像机数目以弥补空间视场不足的方法容易造成载荷资源紧张。常用鱼眼相机在获得大视场空间图像的同时也伴随着严重“桶形”或者“枕形”畸变，不符合人类视觉习惯，传统扫描鱼眼图像法需要严格的从上至下，从左至右逐一扫描，计算量大、效率低。空间环境复杂，传统空间鱼眼图像校正对空间相机的内外参数及畸变模型有着严格要求，畸变模型复杂且计算量巨大。通常空间相机不能提供全方位、沉浸式全景体验，需要多角度、多相机来获取不同视场空间图像。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于太空虚拟现实相机的全景成像方法。

实现本发明目的的技术方案是基于太空虚拟现实相机的全景成像方法，

步骤一：搭建太空虚拟现实相机全景成像系统，在卫星上采用四个大视场鱼眼镜头覆盖360度视角，采集太空大视场鱼眼图像；

步骤二：对太空大视场鱼眼图像有效圆区域进行提取；对有效成像区域进行K＝MN-4R²次线性扫描，M、N为空间鱼眼图像邻域窗口大小，R为太空大视场鱼眼图像有效区域半径；

步骤三：若步骤二中提取的有效圆区域中，通过水平切点所计算的半径R1与通过垂直切点所计算的半径R2不相同时，进行太空大视场鱼眼图像有效圆区域修正；

步骤四：对步骤三中得到的太空大视场鱼眼图像有效圆区域进行基于等距投影几何校正模型的反向映射畸变校正，得到符合人类视觉习惯的太空图像；所述等距投影几何校正模型为物点在理想成像平面和鱼眼镜头成像曲面上的成像关系。

所述步骤二中，基于改进线性扫描法对有效成像区域线性扫描：

其中：K_top、K_bottom、K_left、K_right为整个扫描过程中上下左右四个方向分别扫描的次数，X、Y为X方向、Y方向扫描的次数；Y_top、Y_bottom、X_left、X_right为有效成像区域上下左右四个方向分别扫描的次数。

所述步骤三中，太空大视场鱼眼图像有效圆区域修正的方法为：

设定像素点亮度差阈值T，计算扫描线上像素点最大亮度值Imax与最小亮度值Imin之差Isub，寻找太空大视场鱼眼图像边缘四条切线及四条切线交点的坐标A_left(x₁，y₁)、A_right(x₂，y₂)、B_top(x₃，y₃)、B_bottom(x₄，y₄)，根据下述公式计算出R1和R2数值：

I＝0.59r+0.11g+0.3b

R＝max{R1，R2}

其中，阈值T满足20≤T≤50，I为扫描线上各像素点亮度，r、g、b为红、绿、蓝三通道颜色值，范围为0-255，圆形有效区域的几何中心点O(x₀，y₀)；

当R1≠R2时，乘以M^-1进行鱼眼图像圆形区域修正：

其中(u，v)是鱼眼图像的中心点像素坐标，α值为鱼眼图像行像素总数与列像素总数之比。

所述步骤三中，太空大视场鱼眼图像边缘四条切线及四条切线交点的坐标的确定方法为：