基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统，属于坐标转换技术领域，要解决的技术问题为如何将鱼眼图片转换到环视平面。包括如下步骤：通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180

【技术实现步骤摘要】
基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统


[0001]本专利技术涉及坐标转换
，具体地说是基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统。

技术介绍

[0002]鱼眼镜头视角极广，在各种领域都有应用，比如汽车智能驾驶、轮式机器人自动运行、无人机SLAM等。然而，由于鱼眼图像存在畸变，且镜头成像为圆形图，无法直接进行环视全景图拼接。
[0003]目前常见的转换方法是使用标定方法对鱼眼图进行畸变校正，获得平面图后进行环视全景图拼接。然而，由于鱼眼图校正过程中存在像素放缩，特别是鱼眼边缘像素，拉伸比例较大使得校正后的图片比较模糊，无法呈现较好的环视全景效果。
[0004]如何将鱼眼图片转换到环视平面，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术任务是针对以上不足，提供基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法及系统，来解决如何将鱼眼图片转换到环视平面的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，包括如下步骤：
[0007]通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180
°
后，通过鱼眼镜头获取另一张正方形鱼眼图片作为后视图片，所述前视图片和后视图片的宽度和高度相同；
[0008]基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，分别将所述前视图片和后视图片上每个像素点投影到三维球体上；
[0009]基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，将三维球体上的每个像素点投影到环视平面图上，得到与对前视图片对应的前视环视平面图以及与后视图片对应的后视环视平面图；
[0010]将所述前视环视平面图和后视环视平面图拼接为一张环视全景图。
[0011]作为优选，将所述前视图片作为右图，将所述后视图片作为左图；通过F
max
＞180
°
表示鱼眼的最大视角，通过P
′
width
表示单张鱼眼图片的宽，通过P
′
height
表示单张鱼眼图片的高。
[0012]作为优选，提取左图和右图鱼眼视角为180
°
的有效区域，计算提取后的单张鱼眼图片宽为提取后的单张鱼眼图片高为通过(x
ij
,y
ij
)表示单张二维鱼眼图片坐标系上的像素点坐标位置，其中
计算长方形鱼眼图片投影到世界坐标系中三维球体的半径其中圆周率π＝3.1415926535897933，用和分别表示二维鱼眼图片坐标系中的像素点(x
ij
,y
ij
)对应在三维空间球体坐标系中三维球体中与X坐标轴和Y坐标轴的夹角，且和如果则如果则基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，用(x
′
ij
,y
′
ij
,z
′
ij
)表示二维鱼眼图片坐标系中第i个像素点投影到三维空间球体坐标系中三维球体上的位置，则有
[0013]作为优选，用(x
′
ij
,y
′
ij
)表示左图或右图二维鱼眼图片坐标系中的像素点投影到三维球体后、再投影到环视图坐标系中的位置，基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，得到系之间的几何投影关系，得到
[0014]作为优选，将左图对应的环视平面图分割为的两张环视平面图，并将右图对应的环视平面图放置最所述两张环视平面图的中间进行等高拼接，得到完整的2P
width
×
P
height
环视全景图。
[0015]第二方面，本专利技术一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换系统，用于通过如第一方面任一项所述的一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换，将鱼眼图转换为环视全景图，所述转换系统包括：
[0016]鱼眼图获取模块，所述鱼眼图获取模块用于通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180
°
后，通过鱼眼镜头获取另一张正方形鱼眼图片作为后视图片，所述前视图片和后视图片的宽度和高度相同；
[0017]三维转换模块，所述三维转换模块用于基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，分别将所述前视图片和后视图片上每个像素点投影到三维球体上；
[0018]环视平面转换模块，所述环视平面转换模块用于基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，将三维球体上的每个像素点投影到环视平面图上，得到与对前视图片对应的前视环视平面图以及与后视图片对应的后视环视平面图；
[0019]拼接模块，所述拼接模块用于将所述前视环视平面图和后视环视平面图拼接为一张环视全景图。
[0020]作为优选，所述鱼眼图获取模块用于执行如下操作：
[0021]将所述前视图片作为右图，将所述后视图片作为左图；通过F
max
＞180
°
表示鱼眼的最大视角，通过P
′
width
表示单张鱼眼图片的宽，通过P
′
height
表示单张鱼眼图片的高。
[0022]作为优选，所述三维转换模块用于执行如下操作：
[0023]提取左图和右图鱼眼视角为180
°
的有效区域，计算提取后的单张鱼眼图片宽为提取后的单张鱼眼图片高为通过(x
ij
,y
ij
)表示单张二维鱼眼图片坐标系上的像素点坐标位置，其中计算长方形鱼眼图片投影到世界坐标系中三维球体的半径其中圆周率π＝3.1415926535897933，用和分别表示二维鱼眼图片坐标系中的像素点(x
ij
,y
ij
)对应在三维空间球体坐标系中三维球体中与X坐标轴和Y坐标轴的夹角，且和如果则如果则基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，用(x
′
ij
,y
′
1j
,z
′
ij
)表示二维鱼眼图片坐标系中第i个像素点投影到三维空间球体坐标系中三维球体上的位置，则有
[0024]作为优选，所述环视平面转换模块用于执行如下操作：
[0025]用(x
′
ij
,y
′
ij
)表示左图或右图二维鱼眼图片坐标系中的像素点投影到三维球体后、再投影到环视图坐标系中的位置，基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的
几何投影关系，得到几何投影关系，得到
[0026]作为优选，所述拼接模块用于执行如下操作：
[0027]将左图对应的环视平面图分割为的两张环视平面图，并将右图对应的环视平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，其特征在于包括如下步骤：通过鱼眼镜头获取一张正方形鱼眼图片作为前视图片，将鱼眼镜头沿空间坐标Z轴翻转180
°
后，通过鱼眼镜头获取另一张正方形鱼眼图片作为后视图片，所述前视图片和后视图片的宽度和高度相同；基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，分别将所述前视图片和后视图片上每个像素点投影到三维球体上；基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，将三维球体上的每个像素点投影到环视平面图上，得到与对前视图片对应的前视环视平面图以及与后视图片对应的后视环视平面图；将所述前视环视平面图和后视环视平面图拼接为一张环视全景图。2.根据权利要求1所述的基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，其特征在于将所述前视图片作为右图，将所述后视图片作为左图；通过F
max
＞180
°
表示鱼眼的最大视角，通过P
′
width
表示单张鱼眼图片的宽，通过P
′
height
表示单张鱼眼图片的高。3.根据权利要求2所述的基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，其特征在于提取左图和右图鱼眼视角为180
°
的有效区域，计算提取后的单张鱼眼图片宽为提取后的单张鱼眼图片高为通过(x
ij
,y
ij
)表示单张二维鱼眼图片坐标系上的像素点坐标位置，其中计算长方形鱼眼图片投影到世界坐标系中三维球体的半径其中圆周率π＝3.1415926535897933，用和分别表示二维鱼眼图片坐标系中的像素点(x
ij
,y
ij
)对应在三维空间球体坐标系中三维球体中与X坐标轴和Y坐标轴的夹角，且和如果则如果则基于二维鱼眼图片坐标系与三维空间球体坐标系之间的几何投影关系，用(x
′
ij
,y
′
ij
,z
′
ij
)表示二维鱼眼图片坐标系中第i个像素点投影到三维空间球体坐标系中三维球体上的位置，则有4.根据权利要求3所述的基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，其特征在于用(x
″
ij
,y
″
ij
)表示左图或右图二维鱼眼图片坐标系中的像素点投影到三维球体后、再
投影到环视图坐标系中的位置，基于三维空间球体坐标系与环视图片坐标系之间的几何投影关系，得到影关系，得到5.根据权利要求4所述的基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换方法，其特征在于将左图对应的环视平面图分割为的两张环视平面图，并将右图对应的环视平面图放置最所述两张环视平面图的中间进行等高拼接，得到完整的2P
width
×
P
height
环视全景图。6.一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换系统，其特征在于用于通过如权利要求1
‑
5任一项所述的一种基于几何投影的鱼眼图片到环视全景图的转换，将鱼眼图转换为环视全景图，所述转换系统包括：鱼眼图...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄毅，高明，王佩良，王建华，王本强，程瑶，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：