一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法技术

本发明专利技术一种基于鱼眼像机的图像生成方法，以及用于成像的原始平面模型，视场球面模型建立步骤，根据初始的内参数分别对每一所述鱼眼像机的建立对应的视场球面模型；内参数修正步骤，根据初始的外参数分别确定每一所述鱼眼像机的视场球面模型和基准球面模型的基准映射关系；外参数修正步骤，于所述基准视场球面模型中确定相同的第二特征点为同名组，计算每一同名组内的第二特征点之间的偏差距离，修正每一所述鱼眼像机初始的外参数直至所有同名组的偏差距离之和最小，得到修正后的外参数，全景成像步骤，根据修正后的内参数和修正后的外参数将每一所述鱼眼镜头采集的图像投影至所述基准球面模型中得到全景图像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法
本专利技术涉及一种图像处理方法，具体涉及一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法。
技术介绍
全景视频是一种基于图像拼接技术实现的低成本虚拟现实技术，是虚拟现实、计算机视觉
中的一个研究热点。全景拼接技术作为一种廉价、直观的实现方式已经在多个领域得到广泛的应用，比如VR/AR、视频拍摄、视频监控、房地产、装潢设计、旅游景点、虚拟校园、街景服务等，有着广阔的市场需求。为拍摄更大、更全的高清全景图，全景像机通常由两个以上的像机组成来覆盖全方位的视角，由于鱼眼像机的镜头具有超大视场角的特点，因此全景像机大多由鱼眼像机组成。生成全景影像需要通过若干鱼眼像机分别将采集到的原始图像拼接而成，如果要实现拼接，那么必须得到每一鱼眼像机精确的内参数、外参数；以及鱼眼像机之间的相对位姿关系，而由于工业制造技术的限制使得像机之间的相对位姿关系无法满足像机间姿态关系理论值的准确对位需求，一般直接利用理论设计的姿态值对不同像机获取的视频图像进行拼接会产生明显的错位和重影。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，标定方式简单且与实际的场景情况更加接近，提高精度，解决以上技术问题；本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，提供两个具有重合视场的鱼眼像机，每一鱼眼像机具有初始的内参数和外参数，以及用于成像的原始平面模型，包括步骤S1，根据初始的内参数分别对每一所述鱼眼像机的建立对应的所述视场球面模型；步骤S2，提供第一标定板，通过所述第一标定板修正每一所述鱼眼像机初始的内参数，得到修正后的内参数；步骤S3，建立一基准球面模型，根据所述初始的外参数分别确定每一所述鱼眼像机的视场球面模型和所述基准球面模型的基准映射关系；步骤S4，提供若干第二标定板位于所述重合视场中，每一所述第二标定板包括若干第二特征点，每一所述鱼眼像机分别采集所述第二特征点并根据对应的基准映射关系投影所述特征点至基准视场球面模型，于所述基准视场球面模型中确定相同的第二特征点为同名组，计算每一所述同名组内的所述第二特征点之间的偏差距离，修正每一所述鱼眼像机初始的外参数直至所有所述同名组的所述偏差距离之和最小，得到修正后的外参数；步骤S5，根据所述修正后的内参数和所述修正后的外参数将每一所述鱼眼镜头采集的图像投影至所述基准球面模型中得到全景图像。进一步地，所述基准球面模型的中心点与其中一所述视场球面模型的中心点重合。进一步地，所述基准球面模型的中心点为所有所述视场球面模型的中心点之间的中点。进一步地，所述鱼眼像机设置为两个，两个所述鱼眼像机的所述重合视场为环形视场，若干所述第二标定板沿所述环形视场均匀布置。进一步地，每一所述第二标定板上设置有辨识图形，所述鱼眼像机采集所述辨识图形的图像可获取用于区分所述第二标定板的辨识码。进一步地，所述步骤S4中，还包括有步骤S41用于确定相同的第二特征点于一同名组；所述步骤S41包括，建立一公共视场模型，所述公共视场模型与每一所述鱼眼像机的视场球面模型存在映射关系；对于任意存在重合视场的第一鱼眼像机和第二鱼眼像机，分别将所述第一鱼眼像机和所述第二鱼眼像机采集的所述第二特征点映射到所述公共视场模型上，在所述公共视场模型上，若所述第一鱼眼像机对应的一第二特征点与所述第二鱼眼像机对应的一第二特征点互为最接近的第二特征点，则将这两个所述第二特征点确定于同一所述同名组中。进一步地，所述公共视场模型的形状为环形带状曲面。进一步地，所述第二标定板包括若干黑白相间的正方形图形，每两个相邻的所述正方形图形的重合的角点为所述的第二特征点。有益效果：由于采用以上技术方案，通过这样设置，基于初始的内参数和外参数，重新对鱼眼像机的内参数和外参数进行修正，使得修正后的内参数和外参数与实际场景情况更加接近，使鱼眼像机的全景拼接精度更高，且标定的方法较为简便，较其他的标定方式而言更加具有实用意义。附图说明图1为鱼眼图像重投影示意图；图2为鱼眼像机平差法内参数修正模型示意图；图3为球面全景图投影模型侧视图；图4为第二标定板的A型标定板结构示意图；图5为第二标定板的B型标定板结构示意图；图6为鱼眼像机图像拼接的标定结构示意图；图7为鱼眼像机投影示意图；图8为利用第二标定板获取鱼眼像机的第二特征点同名组示意图；图9为利用公共视场中同名像点差优化外参示意图；图10为鱼眼像机全景视频生成流程图。附图标记：1、原始平面模型；2、视场球面模型；21、第一标定板；3、基准球面模型；110、横杆；120、中心支撑杆；130、侧支撑杆；140、第二标定板；141、底板；142、棋盘图形；143、标识图形；200、鱼眼像机；210、鱼眼镜头。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。一种基于鱼眼像机200的图像生成方法，提供至少两个具有重合视场的鱼眼像机200，每一鱼眼像机200具有初始的内参数和外参数，以及用于成像的原始平面模型1，相邻鱼眼像机200之间具有初始的相对位姿关系，鱼眼像机初始的内参数指的是鱼眼像机固有的参数，例如鱼眼图像的中心坐标(cx，cy)，也就是原始平面模型的中心坐标，原始平面模型的半径R(形状为圆形)，鱼眼像机镜头的焦距f，鱼眼像机镜头视场角FOV以及具体的视场球面模型和像差系数等，而在本专利技术的方法中，视场球面模型的生成在步骤S1中实现，而以部分内参数为例，对本专利技术做出解释。对于计算原始平面模型的中心坐标和半径，可以首先利用鱼眼像机采集一个图像，利用阈值法对图像进行抠图，然后用huogh变换法或切线法找出原始平面模型的圆心和半径，设圆心O的坐标为(cx,cy)，半径为R；然后对鱼眼图像上所有像点(u,v)进行坐标系变换：u＝u-cx,v＝v-cy，从而将坐标系原点由图像的左上角点变换到以圆心O为坐标系原点；这样就建立了原始平面模型。而后通过鱼眼像机采集标定板图像通过Zhang氏标定法和Ocam法等内参数标定方法，实现鱼眼像机镜头的焦距f，鱼眼像机镜头视场角FOV的标定。外参数包括旋转矩阵R和平移参数t等，初始的外参数由旋转矩阵和平移参数可以由实际鱼眼像机200的中心位置以及对应的原始平面模型1获得外参数。步骤S1，根据初始的内参数分别对每一鱼眼像机200的建立对应的视场球面模型2，建立方法已为公知常识，在此不做赘述；由于单个鱼眼像机200的视场范围不可能是360°，例如视场为210°的话，这里的视球面上就只有210°的范围有图像存在，其他没有图像存在的球面区域就为透明。球面重投影过程如图1所示，为原始平面模型1的圆心，同时也为视场球面模型2的球面的球心，根据Zhang氏标定法将鱼眼图像上的像点投影到视场球面模型2的球面上，设FOV为鱼眼像机200的镜头的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，提供两个具有重合视场的鱼眼像机，每一鱼眼像机具有初始的内参数和外参数，以及用于成像的原始平面模型，其特征在于，包括步骤S1，根据初始的内参数分别对每一所述鱼眼像机的建立对应的所述视场球面模型；步骤S2，提供第一标定板，通过所述第一标定板修正每一所述鱼眼像机初始的内参数，得到修正后的内参数；步骤S3，建立一基准球面模型，根据所述初始的外参数分别确定每一所述鱼眼像机的视场球面模型和所述基准球面模型的基准映射关系；步骤S4，提供若干第二标定板位于所述重合视场中，每一所述第二标定板包括若干第二特征点，每一所述鱼眼像机分别采集所述第二特征点并根据对应的基准映射关系投影所述特征点至基准视场球面模型，于所述基准视场球面模型中确定相同的第二特征点为同名组，计算每一所述同名组内的所述第二特征点之间的偏差距离，修正每一所述鱼眼像机初始的外参数直至所有所述同名组的所述偏差距离之和最小，得到修正后的外参数；步骤S5，根据所述修正后的内参数和所述修正后的外参数将每一所述鱼眼镜头采集的图像投影至所述基准球面模型中得到全景图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，提供两个具有重合视场的鱼眼像机，每一鱼眼像机具有初始的内参数和外参数，以及用于成像的原始平面模型，其特征在于，包括步骤S1，根据初始的内参数分别对每一所述鱼眼像机的建立对应的所述视场球面模型；步骤S2，提供第一标定板，通过所述第一标定板修正每一所述鱼眼像机初始的内参数，得到修正后的内参数；步骤S3，建立一基准球面模型，根据所述初始的外参数分别确定每一所述鱼眼像机的视场球面模型和所述基准球面模型的基准映射关系；步骤S4，提供若干第二标定板位于所述重合视场中，每一所述第二标定板包括若干第二特征点，每一所述鱼眼像机分别采集所述第二特征点并根据对应的基准映射关系投影所述特征点至基准视场球面模型，于所述基准视场球面模型中确定相同的第二特征点为同名组，计算每一所述同名组内的所述第二特征点之间的偏差距离，修正每一所述鱼眼像机初始的外参数直至所有所述同名组的所述偏差距离之和最小，得到修正后的外参数；步骤S5，根据所述修正后的内参数和所述修正后的外参数将每一所述鱼眼镜头采集的图像投影至所述基准球面模型中得到全景图像。2.根据权利要求1所述的一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，其特征在于，所述基准球面模型的中心点与其中一所述视场球面模型的中心点重合。3.根据权利要求1所述的一种基于外参数修正鱼眼像机的图像生成方法，其特征在于，所述基准球面模型的中心点为所有所述视场球面模型的中心点...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁志超，周剑，余兴，张明磊，
申请(专利权)人：成都通甲优博科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51