一种应用于全景成像的梯形拼接算法制造技术

该发明专利技术公开了一种应用于全景成像系统的梯形拼接算法。可基于多路摄像机外参数进行拼接位置的参数化设置，并有较理想的拼接效果。该算法适用于可利用资源较少、执行速度要求较高的系统环境下，在性能需求与成像效果需求上做了很好的折中，其可配置性与可见性也使得其具有很好的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理领域，应用于多路摄像头的全景环视成像系统，指能够提供监控区域360度范围内无缝全景实时成像的算法。
技术介绍
随着汽车电子、安防监控等领域的快速发展、汽车驾驶的智能化以及安防监控的完备化，对全景成像技术的实时性、完备性的要求日益提高。所以，全景监控的图像拼接技术成为了汽车辅助驾驶、安防实时监控等领域研究的一个重要方向。全景拼接，是一种将多位置、多角度的摄像头数据进行拟真化、完备化图像显示的重要技术。目前，全景拼接算法已有诸多阶段性的研究成果，但缺少针对资源节约型平台的实时性与可见性较好的全景拼接算法。已有的全景拼接算法，在寻找拼接缝隙时，常采用两类方法：一类是利用数学原理对图像进行复杂的空间变换并结合图像信号的时频特性，通过多次迭代计算求得拼接位置，并对不同角度的物体进行角度变换来达到较好的可见性；另一类是不需复杂的数学计算，而是手动检测拼接缝隙的物理位置来进行拼接。这两类方法都有其局限性：前者虽拼接效果较好，但变换复杂、迭代次数多，对资源占用和实时性都构成了一定的需求；后者虽然计算简单，但往往可见性较差，而且求得的拼接缝隙不具有适应性和通用性。本专利技术意在解决这两种局限性问题。
技术实现思路
本专利技术的全景拼接算法可根据摄像头的外部参数灵活配置拼接缝隙，复杂度低，计算速度快，且计算得到的拼接位置较为精确，在实现较好的实时性及可见性的同时对资源的占用率很低。本专利技术针对传统的拼接方案的两极性问题，利用摄像机外参数通过精简的坐标运算对拼接缝隙进行准确定位，提出并实现了应用于全景成像的一种全景拼接算法。其特点如下：1)采集多路摄像机及取景层面的空间坐标，计算其空间相对对应关系；2)由不同位置摄像机的空间相对对应关系及与取景层面的相对位置关系计算不同位置输入图像之间的位置变换关系；3)根据位置变换关系，计算裁剪点的坐标及裁剪边的方程；4)利用裁剪点的坐标与裁剪边的方程，将多路输入图像的对应区域像素复制到统一坐标系对应区域，完成拼接。附图说明图1为四路摄像机空间相对关系图图2为四路摄像机与取景层面相对关系图图3为四路摄像机摄像范围俯视示意图图4为四路输入图像拼接位置示意图图5为拼接算法流程图具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术采用圆形小车载四路摄像机作为实施例，取景层面选取为小车行驶地面，四路摄像机与小车车身位置分布如图1所示，A、B、C、D为四路摄像机的标号，且位于圆相互垂直的两条直径上，直径大小为d。摄像机组平面与取景层平面的位置关系如图2所示，EF为取景层，摄像机拍摄广角为2α，摄像机屏幕距离取景层平面高度为h。本专利技术四路摄像机摄像范围如图3所示，需要说明的是，摄像范围的实际大小与重叠区域随参数d、h、a的变化而变化，但A、B、C、D始终位于成像面的中心。拼接位置示意图如图4所示，单路摄像机的拍摄范围长为m，宽为n，裁剪冗余像素点的裁剪点位置与长边的距离为k，斜边与水平线夹角为45度。本实施例以摄像机摄取照片为320*240为参考，像素点间距假设为p。那么可以通过以下计算过程求得裁剪位置与相机外参的对应关系。拍摄范围为m＝320*p，n＝240*p利用立体几何关系，同时可得m＝h*tanα对拼接缝隙的要求是，两个拼接缝隙在成像逻辑上应该是连续的，由此可以得到等式由以上各式可以得到k与h、d之间的对应关系为求得裁剪位置与外参的对应关系后，将四路图像分别进行对应的裁剪，裁剪点到成像边的位置为k，裁剪线与水平面夹角为45度，裁剪结束垂直线的位置可以根据具体情况灵活设置。对四路图像处理完毕后，将获得的有效像素区域分别复制到统一坐标系下的对应位置，即可完成拼接。由以上过程可知，本专利技术巧妙利用外部几何参数来选取较好的拼接缝隙，拼接缝隙可以根据外部参数进行具体的参数化设置，非常灵活，而且没有复杂的变换，运算量很小，算法执行速度很快，非常适合应用在可利用资源较少，执行速度要求较高的环境下。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于辅助驾驶的资源节约型全景环视系统，其特征在于包括以下方面：(1)系统参数可根据摄像机与汽车的几何尺寸与空间位置进行配置；(2)系统经过定制的硬件加速方案进行优化，实时性好；(3)系统的图像采集系统所需的数据流量很小，能较好地适用于带宽限制严格的场合。

【技术特征摘要】
1.一种应用于辅助驾驶的资源节约型全景环视系统，其特征在于包括以下方面：(1)系统参数可根据摄像机与汽车的几何尺寸与空间位置进行配置；(2)系统经过定制的硬件加速方案进行优化，实时性好；(3)系统的图像采集系统所需的数据流量很小，能较好地适用于带宽限制严格的场合。2.根据权利要求1所述的全景环视系统，其特征在于：所述特征(1)中的参数化配置主要体现在不同车身和摄像机组的外部几何参数的差异化配置，即通过拼接过程的几何映射关系来对拼接位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟涛，
申请(专利权)人：王伟涛，
类型：发明
国别省市：四川;51