本发明专利技术公开了一种基于单应矩阵的墙体绘画方法及系统，该方法包括：基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数；基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点；根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩阵；通过单应矩阵对待绘画区域进行映射融合处理，得到正视绘画图像。本发明专利技术通过构建单应矩阵进行绘画图像融合，进而提高绘画质量和绘画效率。本发明专利技术作为一种基于单应矩阵的墙体绘画方法及系统，可广泛应用于墙绘技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及墙绘，尤其涉及一种基于单应矩阵的墙体绘画方法及系统。
技术介绍
1、墙绘是一种艺术形式，通过在墙壁上进行绘画，将平凡的表面转化为艺术品，它需要一定的技术背景和技巧来实现精美的艺术效果。在墙绘领域，目前主流的绘画方式有：人工手绘、投影绘画和墙绘机绘制。其中，人工手绘指通过传统的艺术材料和工具，以手工方式进行绘画创作的过程；投影绘画通过投影仪将待绘图像投射到墙面上，绘画人员可以根据投影进行描绘和涂色，这种方法可以准确地复刻图像，保持原图像的比例和透视效果；墙绘机则利用计算机控制喷头移动，并根据图像颜色分布将特定颜色的颜料喷涂在对应位置，从而实现墙面绘画，但是对于现有墙绘技术，人工手绘需要绘画人员经过长期的专业训练，才能有效保证绘画质量，这让没有绘画功底的普通人难以胜任此工作。投影绘画则需要投影仪光轴严格垂直于绘画区域，否则容易导致投影图像产生几何畸变使得绘画效果存在失真现象。另外，墙绘机虽然具有较高的绘画质量和绘画效率，但其成本高昂，且需要专业人员操作，难以推广使用。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于单应矩阵的墙体绘画方法及系统，根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数以及平面靶标图像特征点进而构建单应矩阵进行绘画图像融合，从而提高绘画质量和绘画效率。
2、本专利技术所采用的第一技术方案是：一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，包括以下步骤：
3、基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数；
4、基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点；
5、根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩阵；
6、通过单应矩阵对待绘画区域进行映射融合处理，得到正视绘画图像。
7、进一步，所述基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数这一步骤，其具体包括：
8、通过待测相机对平面靶标表面进行拍摄处理，得到平面靶标图像；
9、基于平面靶标图像，通过张氏标定法进行相机标定处理，得到待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数。
10、进一步，所述基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点这一步骤，其具体包括：
11、设置待绘画区域；
12、将平面靶标图像的一个端点与待绘画区域的一个端点进行重叠处理；
13、设置待绘画图像的尺寸；
14、结合重叠后的平面靶标图像与待绘画区域以及待绘画图像的尺寸进行特征点映射计算，得到映射后的平面靶标图像特征点。
15、进一步，所述特征点映射计算的表达式具体如下所示：
16、
17、上式中，r表示待绘画图像的尺寸行数，c表示待绘画图像的尺寸列数，xz表示待绘画区域的横向尺寸，yz表示待绘画区域的纵向尺寸，xt表示平面靶标图像的横向尺寸，yt表示平面靶标图像的纵向尺寸，和表示映射后的平面靶标图像特征点坐标。
18、进一步，所述根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩阵这一步骤，其具体包括：
19、通过待测相机采集待绘画图像；
20、根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数对待绘画图像进行畸变矫正处理，得到无畸变待绘画图像；
21、通过特征点提取算法对无畸变待绘画图像的四个端点进行特征提取处理，得到映射前的平面靶标图像特征点；
22、结合映射前的平面靶标图像特征点与映射后的平面靶标图像特征点进行解算，得到单应矩阵。
23、进一步，所述根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数对待绘画图像进行畸变矫正处理，得到无畸变待绘画图像这一步骤，其具体包括：
24、根据待测相机的内参矩阵对待绘画图像的像素坐标进行归一化处理，得到归一化后的待绘画图像的像素坐标；
25、将归一化后的待绘画图像的像素坐标代入至镜头畸变模型并结合待测相机的畸变系数进行畸变矫正处理，得到无畸变归一化待绘画图像坐标；
26、将无畸变归一化待绘画图像坐标进行反归一化处理，得到无畸变待绘画图像。
27、进一步，所述镜头畸变模型的表达式具体如下所示：
28、基于高斯核对不同偏振方向的图像进行n次高斯模糊处理，得到由(n+1)张不同大小的图像组成高斯金字塔；
29、
30、
31、上式中，x、y表示无畸变归一化待绘画图像坐标，表示归一化后的待绘画图像的像素坐标，k1、k2、p1、p2和k3表示待测相机的畸变系数。
32、进一步，所述通过单应矩阵对待绘画区域进行映射融合处理，得到正视绘画图像这一步骤，其具体包括：
33、通过单应矩阵对无畸变待绘画图像映射处理，得到映射后待绘画图像坐标点；
34、选取属于所述待绘画图像的尺寸的范围内的映射后待绘画图像坐标点，得到选取后的待绘画图像坐标点；
35、根据选取后的待绘画图像坐标点将待绘画区域与待绘画图像进行融合，得到正视绘画图像。
36、进一步，所述融合的表达式具体如下所示：
37、g＝(1-α)fz+αfp
38、上式中，g表示融合后得到正视绘画图像的像素点灰度值，fz表示待绘画区域映射后的正视图内任意像素点的灰度值，fp表示待绘画图像相同位置像素点的灰度值，α表示权重系数。
39、本专利技术所采用的第二技术方案是：一种基于单应矩阵的墙体绘画系统，包括：
40、获取模块，用于基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数；
41、映射模块，用于基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点；
42、构建模块，用于根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩阵；
43、融合模块，用于通过单应矩阵对待绘画区域进行映射融合处理，得到正视绘画图像。
44、本专利技术方法及系统的有益效果是：本专利技术通过获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数以及平面靶标图像特征点进而构建单应矩阵，然后利用单应矩阵将原始无畸变的绘画区域图像映射为正视图，进而融合待绘图案得到绘画图像，不需要繁琐的参数调试，进而提高绘画质量和绘画效率。
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【技术保护点】
1.一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数这一步骤，其具体包括：
3.根据权利要求2所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点这一步骤，其具体包括：
4.根据权利要求3所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述特征点映射计算的表达式具体如下所示：
5.根据权利要求4所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩阵这一步骤，其具体包括：
6.根据权利要求5所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数对待绘画图像进行畸变矫正处理，得到无畸变待绘画图像这一步骤，其具体包括：
7.根据权利要求6所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述镜头畸变模型的表达式具体如下所示：
8.根据权利要求7所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述通过单应矩阵对待绘画区域进行映射融合处理，得到正视绘画图像这一步骤，其具体包括：
9.根据权利要求8所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述融合的表达式具体如下所示：
10.一种基于单应矩阵的墙体绘画系统，其特征在于，包括以下模块：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述基于平面靶标图像获取待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数这一步骤，其具体包括：
3.根据权利要求2所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述基于平面靶标图像对待绘画区域进行映射处理，得到映射后的平面靶标图像特征点这一步骤，其具体包括：
4.根据权利要求3所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述特征点映射计算的表达式具体如下所示：
5.根据权利要求4所述一种基于单应矩阵的墙体绘画方法，其特征在于，所述根据待测相机的内参矩阵与待测相机的畸变系数并结合映射后的平面靶标图像特征点，构建单应矩...
【专利技术属性】
技术研发人员：程晓琦，曾智浩，谭海曙，李小松，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：
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