一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法技术

本发明专利技术公开了一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，包含以下步骤：步骤1)、把待拼接图片转换为空间视线角(θ,α)表示的二维图像；步骤2)、利用空间视线角(θ,α)对相邻的待拼接图片进行图像匹配计算，根据计算得出的匹配点完成拼接；步骤3)、对拼接后图片的进行平滑处理，完成图像显示。本发明专利技术把照片上实物像素点XY坐标的描述，转换为球面空间视线角的描述，为任意参数曲面大屏幕显示系统上的图像拼接提供了统一的度量标准。

【技术实现步骤摘要】

曲面图形成像引擎；大屏幕曲面显示系统图像生成方法；座舱显示系统。
技术介绍
沉浸式虚拟座舱是下一代座舱显示系统的发展方向，其目的是使用虚拟现实系统技术使用各种硬件技术和软件技术方法，设计出合理的硬件、软件及交互，使参与者能交互式地观察和操控系统生成的虚拟世界。从概念上讲，任何一个虚拟现实系统都可以用三个“I”来描述其特征，这就是“沉浸(Inversion)”、“交互(Interaction)”和“现场(Imagination)”。曲面全视角显示和三维显示是虚拟其主要关键技术。虚拟现实中虚拟场景绘制技术/图形图像生成技术，有两类方法：1)基于几何模型建模生成技术绘制过程中涉及到复杂的几何建模、消隐和光度计算。在给出场景的三维模型之后，为了使虚拟环境看上去更加逼真。还需要给各个模型施加各种纹理、颜色与反射属性。几何建模描述的对象的三维造型(多边形、三角形和顶点)及其外观(纹理、表面数据反射系数、颜色等)，在虚拟场景生成、显示和漫游过程中，涉及到复杂的几何变换、剪裁、光源和光照属性的变换，这些都需要大量的计算资源。2)基于图像的图形绘制技术(IBR技术)由于真实场景的图片在计算机内表现为点阵结构的像素图像，没有三维几何信息，没有光照信息，虽然图像好看，易于获取，但图像往往只能反映真实场景的某个角度的视觉特征，当用户移动视角时，无法由单幅图像看到其他角度的场景。虽然这种基于真实图像场景构造的想法很直接，但一直没有引起大家的深入研究。直到由Apple公司推出的QuickTime VR系统，它是一个基于柱面全景图像的虚拟现实系统，该系统无须知道图像的三维几何信息，但可以支持用户在虚拟环境中360°环视、沿固定路线前进与后退等漫游操作，而且用户看到的都是高质量的真实照片。从此，学术界确认了IBR的学术地位，并引起全球研究热潮。I3座舱显示系统作为下一代座舱显示系统的发展方向，其中关键技术与虚拟现实系统技术存在相关性。I3座舱显示系统主要由视景/图形生成系统(图形引擎)和视景显示系统(硬件设备)组成。在I3显示系统的硬件构型和组成上，一般根据使用用途、技术指标采用不同的系统方案，如柱面环幕显示、球幕显示、头盔显示、球幕显示和立体成像显示。其中头盔显示能够使得视景的逼真度和视场范围达到最好，但是技术复杂，还没有达到实用化的程度。其它采用曲面环幕幕+头位跟踪+注视区显示。在大屏幕显示应用领域由于各种摄像设备的限制使得无法直接获得很大视角的图像。利用摄像设备拍摄多幅图像涵盖较大范围的场景，然后应用图像拼接技术就可以得到较大视角的图像从而获得更多的信息，这一点在提高座舱显示系统信息显示容量方面起到了很大作用。目前球面全景图包含任意方向的信息，但在拼接算法和存储能力上比圆柱面全景图要繁琐和困难很多，首先对待拼接图像建立一个变换矩阵，通过模型参数进行调整使积累误差降到最小，接着再作一些局部调整；但是他们提出的方法都还不能够完全的针对任意显示器曲面形状推广应用，需要在算法的通用性、计算速度和稳定性上再作改进提高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的专利技术目的在于提供一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，具有拼接计算量小，算法处理简单通用的优点。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，包含以下步骤：步骤1)、把待拼接图片转换为空间视线角(θ,α)表示的二维图像；步骤2)、利用空间视线角(θ,α)对相邻的待拼接图片进行图像匹配计算，根据计算得出的匹配点完成拼接；步骤3)、对拼接后图片的重合区域进行平滑处理，完成图像融合。优选地，所述步骤2)中包含以下步骤：步骤2.1)利用二个相邻的待拼接图片的空间视线角(θ,α)估计重叠区域范围，在第1待拼接图片的重叠区域内侧选取一条像素带，作为搜索模板，搜索模板的顶点位置记为(θi,αi)，宽度Δθ，长度Δα；步骤2.2)用搜索模板两侧像素点的灰度比值向量Vb作为描述该搜索模板的图像信息特征表征： V b = [ v ( θ i , α i ) v ( θ i + Δ θ , α i ) , v ( θ i , α i + 1 ) v ( θ i + Δ θ , α i + 1 ) , ... 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，包含以下步骤：步骤1)、把待拼接图片转换为空间视线角(θ,α)表示的二维图像；步骤2)、利用空间视线角(θ,α)对相邻的待拼接图片进行图像匹配计算，根据计算得出的匹配点完成拼接；步骤3)、对拼接后图片的重合区域进行平滑处理，完成图像融合。

【技术特征摘要】
1.一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，包含以下步骤：步骤1)、把待拼接图片转换为空间视线角(θ,α)表示的二维图像；步骤2)、利用空间视线角(θ,α)对相邻的待拼接图片进行图像匹配计算，根据计算得出的匹配点完成拼接；步骤3)、对拼接后图片的重合区域进行平滑处理，完成图像融合。2.根据权利要求1所述的一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，其特征在于所述步骤2)中包含以下步骤：步骤2.1)利用二个相邻的待拼接图片的空间视线角(θ,α)估计重叠区域范围，在第1待拼接图片的重叠区域内侧选取一条像素带，作为搜索模板，搜索模板的顶点位置记为(θi,αi)，宽度Δθ，长度Δα；步骤2.2)用搜索模板两侧像素点的灰度比值向量Vb作为描述该搜索模板的图像信息特征表征： V b = [ v ( θ i , α i ) v ( θ i + Δ θ , α i ) , v ( θ i , α i + 1 ) v ( θ i + Δ θ , α i + 1 ) , ... v ( θ i , α i + Δ α ) v ( θ i + Δ θ , α i + Δ α ) ] T ; ]]>步骤2.3)根据搜索模板的Vb在第2待拼接图像中进行全图搜索扫描，计算第2待拼接图像中的每一个对象的灰度比值向量计算两者灰度比值向量的几何空间距离： d j = | V b - V T j | , ]]>其中dj指标最小的就是与搜索模板Vb的最佳匹配，记为VTm。3.根据权利要求2所述的一种用于曲面大屏幕的图像拼接显示方法，其特征在于所述步骤2)还包含以下步骤：步骤2.4)在配准时为提高匹配的精度，在第1待拼接图片的重叠区域中选取多个非重叠的带状搜索模板Vbm(m∈(1,2,...m))，通过反复执行步骤2.1)-2.3)求取各个搜索模板Vbm对应的最佳匹配VTm，然后如下求取修正量对任意模板VTm位置进行修正后作为最终的匹配位置：选取第1待拼接图片(θbc,αbc)，第2待拼接图片(θTc,αTc)作为实际最佳匹配位置点，使搜索模板Vbm顶点(θbm,αbm)与其匹配VTm顶点(θTm,αTm)的重合位置误差和最小： d min = | θ b 1 - θ b c - θ T 1 - θ T c α b 1 - α b c - α T 1 - α T c θ b 2 - θ b c - θ T 2 - θ T c α b 2 - α b c - α T 2 - α T c ........ θ b m - θ b c - θ T m - θ T c α b m - α b c - α T m - α T c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：金晓南，王倩，包勇，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31