异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统技术方案

一种异视场角摄像‑显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配。该异视场角摄像‑显像系统的匹配方法包括步骤：获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中该第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准该第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据；以及按照一预定映射比例，将该第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于该显像数据显示的图像在深度方向上不发生畸变。

【技术实现步骤摘要】
异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统
本专利技术涉及光学成像
，特别是涉及一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统。
技术介绍
现有的高效摄像-显像系统在设计的时候通常都会从硬件上考虑参数匹配的问题，从而使得摄像与显像的光学系统参数一致，这样就可以最大限度地避免参数不匹配的问题。此外，由于现有的显像系统(如显示器)大都是二维显示，很多时候并不关注实际的深度变化，因此只需要分辨率匹配，甚至是宽高比匹配即可，由此市场上产生了4:3,16:9等各个宽高比以及960P，1080P等各种图像、视频匹配标准。然而，在大多数情况下，摄像系统的参数(如视场角)与显像系统的参数(如视场角)总是存在差异，使得通过摄像系统获取的图像与通过显像系统所要显示的图像之间参数存在不同，进而带来了各种匹配性难题。而如果不同系统的参数都必须严格校准到一致，这将会带来巨大的困难，甚至是无法实现。特别是对于诸如AR(增强现实)、VR(虚拟现实)、以及3D影视等等之类的显像系统而言，其所显示的图像往往具有深度信息，是三维的；相应地，摄像系统所获得的图像也需要是三维的。因此，对于视场角不同的摄像系统和显像系统而言，如果直接运用二维图像的压缩方法来压缩三维图像，则显像系统所显示的三维图像将会发生严重的畸变(即在不同深度上会发生拉伸或压缩)，极大地影响用户的观感体验。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其能够定量化地解决视场角不同的摄像系统和显像系统之间的图像匹配问题，有助于使所述显像系统将视场角不同的摄像系统所拍摄的图像以合适的形式呈现出来。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其不要求摄像系统和显像系统在硬件上进行硬匹配，有助于大幅提高硬件设备的生产效率。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其能够从算法上对异视场角的摄像系统和显像系统进行匹配，操作简单、成本低廉，便于提高匹配效率和匹配效果。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其能够保证所述显像系统所显示的图像不发生畸变(即在深度方向上不发生拉伸或压缩)，有助于提高用户的观感体验。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其中，在本专利技术的一实施例中，所述匹配方法在保证不发生深度畸变的情况下，将视场角不同的摄像系统所获得的图像压缩地或拉伸地匹配至显像系统中，使得显像系统基本上完整地显示所述图像。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其中，在本专利技术的一实施例中，所述匹配方法在保证不发生深度畸变的情况下，将视场角不同的摄像系统所获得的图像直接匹配至显像系统中，使得显像系统部分地显示所述图像。本专利技术的另一目的在于提供一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法及其系统和计算系统，其能够适用于各种类型的摄像系统和显像系统，不针对特定系统，便于大规模复制推广。为了实现上述至少一专利技术目的或其他目的和优点，本专利技术提供了一一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，其特征在于，包括步骤：获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中所述第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据；以及按照一预定映射比例，将所述第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于所述显像数据显示的图像在深度方向上不发生畸变。在本专利技术的一实施例中，所述图像校准模型为其中h”为基于所述第二摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；h为基于所述第一摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；ΔX为该摄像系统的待校准平面与该摄像系统的参考基准面之间的深度差；θ'为该显像系统的半视场角；Z1为该摄像系统的参考基准面的深度值；θ为该摄像系统的半视场角。在本专利技术的一实施例中，所述藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据的步骤，包括步骤：根据该摄像系统的聚焦深度，选取参考基准面；判断该摄像系统的待校准平面的深度值是否大于该摄像系统的该参考基准面的深度值；当该摄像系统的该待校准平面的深度值大于该摄像系统的该参考基准面的深度值时，根据所述图像校准模型，从所述第一摄像数据中的与该待校准平面对应的图像数据中截取出与该显像系统的校准平面相对应的图像数据，以作为所述第二摄像数据；以及当该摄像系统的该待校准平面的深度值不大于该摄像系统的该参考基准面的深度值时，根据所述图像校准模型，从所述第一摄像数据中的与该待校准平面对应的图像数据中扩增出与该显像系统的该校准平面相对应的图像数据，以作为所述第二摄像数据。在本专利技术的一实施例中，该摄像系统的该参考基准面的深度值为该摄像系统的聚焦深度范围内的平均深度值。在本专利技术的一实施例中，所述预定映射比例为其中f'为基于该显像系统的焦距；f为该摄像系统的焦距；ΔX为该摄像系统的待校准平面与该摄像系统的参考基准面之间的深度差；θ'为该显像系统的半视场角；Z1为该摄像系统的该参考基准面的深度值；θ为该摄像系统的半视场角。根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供了一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，包括步骤：获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中该第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；藉由一图像截取模型，从所述第一摄像数据截取出与该显像系统相匹配的图像数据，以作为第二摄像数据，其中该显像系统的视场角小于该摄像系统的视场角；以及按照一预定映射比例，将所述第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于所述显像数据所显示出的图像在深度方向上不发生畸变。在本专利技术的一实施例中，所述图像截取模型为：其中：h”为基于所述第二摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；θ'为该显像系统的半视场角；h为基于所述第一摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；θ为该摄像系统的半视场角。在本专利技术的一实施例中，所述预定映射比例为：其中：f'为该显像系统的焦距；f为该摄像系统的焦距。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种异视场角摄像-显像系统的匹配系统，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，包括：一获取模块，用于获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中所述第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；一图像校准模块，用于藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，其特征在于，包括步骤：/n获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中所述第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；/n藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据；以及/n按照一预定映射比例，将所述第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于所述显像数据显示的图像在深度方向上不发生畸变。/n

【技术特征摘要】
1.一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，其特征在于，包括步骤：
获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中所述第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；
藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据；以及
按照一预定映射比例，将所述第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于所述显像数据显示的图像在深度方向上不发生畸变。


2.如权利要求1所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，所述图像校准模型为其中h”为基于所述第二摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；h为基于所述第一摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；ΔX为该摄像系统的待校准平面与该摄像系统的参考基准面之间的深度差；θ'为该显像系统的半视场角；Z1为该摄像系统的参考基准面的深度值；θ为该摄像系统的半视场角。


3.如权利要求1或2所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，所述藉由一图像校准模型，基于深度信息来校准所述第一摄像数据，以获得与该显像系统相匹配的第二摄像数据的步骤，包括步骤：
根据该摄像系统的聚焦深度，选取参考基准面；
判断该摄像系统的待校准平面的深度值是否大于该摄像系统的该参考基准面的深度值；
当该摄像系统的该待校准平面的深度值大于该摄像系统的该参考基准面的深度值时，根据所述图像校准模型，从所述第一摄像数据中的与该待校准平面对应的图像数据中截取出与该显像系统的校准平面相对应的图像数据，以作为所述第二摄像数据；以及
当该摄像系统的该待校准平面的深度值不大于该摄像系统的该参考基准面的深度值时，根据所述图像校准模型，从所述第一摄像数据中的与该待校准平面对应的图像数据中扩增出与该显像系统的该校准平面相对应的图像数据，以作为所述第二摄像数据。


4.如权利要求3所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，该摄像系统的该参考基准面的深度值为该摄像系统的聚焦深度范围内的平均深度值。


5.如权利要求1或2所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，所述预定映射比例为其中f'为基于该显像系统的焦距；f为该摄像系统的焦距；ΔX为该摄像系统的待校准平面与该摄像系统的参考基准面之间的深度差；θ'为该显像系统的半视场角；Z1为该摄像系统的该参考基准面的深度值；θ为该摄像系统的半视场角。


6.一种异视场角摄像-显像系统的匹配方法，用于将视场角互不相同的一摄像系统与一显像系统相匹配，其特征在于，包括步骤：
获取通过该摄像系统采集的第一摄像数据，其中该第一摄像数据包括在该摄像系统的摄像面上各像素点所对应的具有深度信息的图像数据；
藉由一图像截取模型，从所述第一摄像数据截取出与该显像系统相匹配的图像数据，以作为第二摄像数据，其中该显像系统的视场角小于该摄像系统的视场角；以及
按照一预定映射比例，将所述第二摄像数据映射至该显像系统的显像面，以获得显像数据，使得该显像系统基于所述显像数据所显示出的图像在深度方向上不发生畸变。


7.如权利要求6所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，所述图像截取模型为：其中：h”为基于所述第二摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；θ'为该显像系统的半视场角；h为基于所述第一摄像数据在该摄像系统的摄像面上的成像高度；θ为该摄像系统的半视场角。


8.如权利要求6或7所述的异视场角摄像-显像系统的匹配方法，其中，所述预定映射比例为：其中：f'为该显像系...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建雄，王城特，张本好，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33