基于球面镜头图像采集方法、系统、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种基于球面镜头图像采集方法、系统、装置及计算机可读存储介质，包括：获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将特征数据平面图转换为数据平面图；其中，图像转换矩阵的生成过程包括：利用旋转矩阵、平移矩阵、目标实际位置坐标、目标数据平面坐标、目标特征数据平面坐标和光轴空间距离，求解出图像转换矩阵。本申请采集到产生畸变的特征数据平面图后，利用预先通过目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标计算出的图像转换矩阵，通过像素的转换，将特征数据平面图转换为无畸变数据平面图，保留了图像中物体的原貌，对特征数据平面图进行主动补偿，弥补畸变产生的误差。

【技术实现步骤摘要】
基于球面镜头图像采集方法、系统、装置及可读存储介质
本专利技术涉及图像采集领域，特别涉及一种基于球面镜头图像采集方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
随着科技的发展，各式各类的摄像头应运而生，为满足大范围拍摄的需求，球面摄像头与广角摄像头成为了人们的选择。现有技术中，当探测器使用单个球面摄像头时，由于球面摄像头在采集图像信息的过程中会因镜头或玻璃外罩等因素，导致拍摄出来的图像产生畸变，降低了图像的准确性，不便于识别。因此，需要研发一种能够弥补球面摄像头或广角摄像头拍摄出的图像产生的畸变的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于球面镜头图像采集方法、系统、装置及计算机可读存储介质，以对畸变图像进行主动补偿，弥补畸变产生的误差。其具体方案如下：一种基于球面镜头图像采集方法，包括：获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图；其中，所述图像转换矩阵的生成过程包括：获取目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标，利用所述目标数据平面坐标，计算出相应的光轴空间距离，利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵。可选的，所述利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图的过程，包括：将所述特征数据平面图的特征数据平面坐标代入所述图像转换矩阵，生成所述数据平面图的数据平面坐标，得到所述数据平面图；其中，所述图像转换矩阵为：Xn"＝aNXn'；式中，Xn"表示所述特征数据平面图中数据平面坐标，aN表示所述图像转换矩阵中与数据平面坐标对应的图像转换参数，Xn'表示所述数据平面图中数据平面坐标。可选的，所述利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵的过程，包括：利用所述旋转矩阵、所述平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，代入图像转换公式，对所述图像转换公式进行变换，得到显性特征参数矩阵和坐标参数矩阵；利用所述显性特征参数矩阵和所述坐标参数矩阵，计算出显性特征参数；利用所述显性特征参数、所述目标实际位置坐标、所述目标实际位置坐标和所述目标数据平面坐标，计算出所述图像转换矩阵；其中，所述图像转换公式为：所述显性特征参数矩阵为：F＝[t11t12t21t22r1r2]T；所述坐标参数矩阵为：式中，λn表示深度因子，sn表示所述目标实际位置坐标与所述目标数据平面坐标之间的向量，f(ρn)表示匹配误差函数，Sn表示所述目标实际位置坐标投影到所述特征数据平面坐标的投影系数矩阵，Xn表示所述目标实际位置坐标，rn表示平移矩阵，F表示所述显性特征参数矩阵，G表示所述坐标参数矩阵，xn'和yn'表示所述目标数据平面坐标，xn和yn表示所述目标实际位置坐标，[t1n,t2n,t3n]表示旋转矩阵。可选的，所述对所述图像转换公式进行变换，得到显性特征参数矩阵和坐标参数矩阵的过程，包括：对所述图像转换公式进行等式变换，在所述图像转换公式两边乘以sn，消除所述深度因子，得到图像转换变换公式，将所述图像转换变换公式展开，得到第一方程、第二方程和第三方程，对所述第一方程、所述第二方程和所述第三方程进行整合，得到所述显性特征参数矩阵和所述坐标参数矩阵；其中，所述图像转换变换公式为：所述第一方程为：xn'·(t31xn+t32yn+r3)-f(ρn)(t21xn+t22yn+r2)＝0；所述第二方程为：f(ρn)·(t11xn+t12yn+r1)-yn'(t31xn+t32yn+r3)＝0；所述第三方程为：xn'·(t21xn+t22yn+r2)-yn'(t11xn+t12yn+r1)＝0。可选的，所述利用所述显性特征参数、所述目标实际位置坐标、所述目标实际位置坐标和所述目标数据平面坐标，计算出所述图像转换矩阵的过程，包括：利用所述第一方程和第二方程，得到第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵；利用所述第一矩阵、所述第二矩阵、所述第三矩阵和所述第四矩阵，生成图像转换参数计算矩阵，利用最小二乘方计算所述图像转换参数计算矩阵，计算出所述图像转换矩阵；其中，所述第一矩阵为：所述第二矩阵为：所述第三矩阵为：所述第四矩阵为：所述图像转换参数计算矩阵为：本专利技术还公开了一种基于球面镜头图像采集系统，包括：图像转换模块，用于获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图；其中，所述转换模块包括：光轴计算单元，用于获取目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标，利用所述目标数据平面坐标，计算出相应的光轴空间距离；矩阵计算单元，用于利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵。可选的，所述图像转换模块，具体用于将所述特征数据平面图的特征数据平面坐标代入所述图像转换矩阵，生成所述数据平面图的数据平面坐标，得到所述数据平面图；其中，所述图像转换矩阵为：Xn"＝aNXn'；式中，Xn"表示所述特征数据平面图中数据平面坐标，aN表示所述图像转换矩阵中与数据平面坐标对应的图像转换参数，Xn'表示所述数据平面图中数据平面坐标。可选的，所述矩阵计算单元，包括：参数矩阵生成子单元，用于利用所述旋转矩阵、所述平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，代入图像转换公式，对所述图像转换公式进行变换，得到显性特征参数矩阵和坐标参数矩阵；特征参数计算子单元，用于利用所述显性特征参数矩阵和所述坐标参数矩阵，计算出显性特征参数；矩阵计算子单元，用于利用所述显性特征参数、所述目标实际位置坐标、所述目标实际位置坐标和所述目标数据平面坐标，计算出所述图像转换矩阵；其中，所述图像转换公式为：所述显性特征参数矩阵为：F＝[t11t12t21t22r1r2]T；所述坐标参数矩阵为：式中，λn表示深度因子，sn表示所述目标实际位置坐标与所述目标数据平面坐标之间的向量，f(ρn)表示匹配误差函数，Sn表示所述目标实际位置坐标投影到所述特征数据平面坐标的投影系数矩阵，Xn表示所述目标实际位置坐标，rn表示平移矩阵，F表示所述显性特征参数矩阵，G表示所述坐标参数矩阵，xn'和yn'表示所述目标数据平面坐标，xn和yn表示所述目标实际位置坐标，[t1n,t2n,t3n]表示旋转矩阵。本专利技术还公开了一种基于球面镜头图像采集装置，包括：存储器，用于存储指令；其中，所述指令包括获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图；其中，所述图像转换矩阵的生成过程包括：获取目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标，利用所述目标数据平面坐标，计算出相应的光轴空间距离，利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵；处理器，用于执行所述存储器中的指令。本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，包括：获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图；其中，所述图像转换矩阵的生成过程包括：获取目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标，利用所述目标数据平面坐标，计算出相应的光轴空间距离，利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，包括：获取特征数据平面图，利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图；其中，所述图像转换矩阵的生成过程包括：获取目标实际位置坐标、目标数据平面坐标和目标特征数据平面坐标，利用所述目标数据平面坐标，计算出相应的光轴空间距离，利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵。2.根据权利要求1所述的基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，所述利用图像转换矩阵，将所述特征数据平面图转换为数据平面图的过程，包括：将所述特征数据平面图的特征数据平面坐标代入所述图像转换矩阵，生成所述数据平面图的数据平面坐标，得到所述数据平面图；其中，所述图像转换矩阵为：Xn"＝aNXn'；式中，Xn"表示所述特征数据平面图中数据平面坐标，aN表示所述图像转换矩阵中与数据平面坐标对应的图像转换参数，Xn'表示所述数据平面图中数据平面坐标。3.根据权利要求1所述的基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，所述利用旋转矩阵、平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，求解出所述图像转换矩阵的过程，包括：利用所述旋转矩阵、所述平移矩阵、所述目标实际位置坐标、所述目标数据平面坐标、所述目标特征数据平面坐标和所述光轴空间距离，代入图像转换公式，对所述图像转换公式进行变换，得到显性特征参数矩阵和坐标参数矩阵；利用所述显性特征参数矩阵和所述坐标参数矩阵，计算出显性特征参数；利用所述显性特征参数、所述目标实际位置坐标、所述目标实际位置坐标和所述目标数据平面坐标，计算出所述图像转换矩阵；其中，所述图像转换公式为：所述显性特征参数矩阵为：F＝[t11t12t21t22r1r2]T；所述坐标参数矩阵为：式中，λn表示深度因子，sn表示所述目标实际位置坐标与所述目标数据平面坐标之间的向量，f(ρn)表示匹配误差函数，Sn表示所述目标实际位置坐标投影到所述特征数据平面坐标的投影系数矩阵，Xn表示所述目标实际位置坐标，rn表示平移矩阵，F表示所述显性特征参数矩阵，G表示所述坐标参数矩阵，xn'和yn'表示所述目标数据平面坐标，xn和yn表示所述目标实际位置坐标，[t1n,t2n,t3n]表示旋转矩阵。4.根据权利要求3所述的基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，所述对所述图像转换公式进行变换，得到显性特征参数矩阵和坐标参数矩阵的过程，包括：对所述图像转换公式进行等式变换，在所述图像转换公式两边乘以sn，消除所述深度因子，得到图像转换变换公式，将所述图像转换变换公式展开，得到第一方程、第二方程和第三方程，对所述第一方程、所述第二方程和所述第三方程进行整合，得到所述显性特征参数矩阵和所述坐标参数矩阵；其中，所述图像转换变换公式为：所述第一方程为：xn'·(t31xn+t32yn+r3)-f(ρn)(t21xn+t22yn+r2)＝0；所述第二方程为：f(ρn)·(t11xn+t12yn+r1)-yn'(t31xn+t32yn+r3)＝0；所述第三方程为：xn'·(t21xn+t22yn+r2)-yn'(t11xn+t12yn+r1)＝0。5.根据权利要求4所述的基于球面镜头图像采集方法，其特征在于，所述利用所述显性特征参数、所述目标实际位置坐标、所述目标实际位置坐标和所述目标数据平面坐标，计算出所述图像转换矩阵的过程，包括：利用所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广驰，张振华，崔苗，林凡，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44