本发明专利技术公开了一种三维模型的投影变换方法，包括：步骤S?1、将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下的图像坐标(u，v)；步骤S2、获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标(u，v)对应的摄像机坐标系下的归一化图像坐标(x，y)；步骤S3、根据所述归一化的图像坐标(x，y)，计算畸变后的图像坐标步骤S4、将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标后，叠加到真实的二维图像中。本发明专利技术可以使三维模型与图像中的真实场景相匹配，实现更真实、自然的虚实结合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电视节目制作的
，特别是涉及一种三维模型的投影变换方法 及一种三维模型的投影变换装置。
技术介绍
虚拟演播室是近年发展起来的一种独特的电视节目制作技术。它的实质是将计算 机制作的虚拟三维模型与摄像机现场拍摄的物体活动图像进行数字化的实时合成，使物体 图像与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者的融合，以获得完美的合成画面。虚拟演播室 技术是在传统色键抠像技术的基础上，充分利用了计算机三维图形技术和视频合成技术， 根据摄像机的位置与参数，使三维虚拟场景的透视关系与前景保持一致，经过色键合成后， 使得前景中的图像看起来完全处于计算机所产生的三维虚拟场景中，而且能在其中运动， 从而创造出逼真的、立体感很强的电视演播室效果。相应地，在虚拟演播室系统中，我们需要把虚拟的三维模型按照当前摄像机的姿 态投影到二维图像中去，从而实现虚实的结合。对于摄像机的姿态，一般都是基于机器视觉 中针孔成像模型的透视投影成像原理确定，公知的是，它具有把直线映射成直线的特点。然而，实际上真实的镜头并非理想的针孔成像模型，往往还带有微小的畸变，如图 1所示，真实的镜头往往会把现实场景中的直线投影成图像上的一条带弧度的曲线。此时， 若直接把虚拟的三维模型投影到图像上去，直线仍是直线，就会显得跟图像中的场景不协 调，缺少真实感。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三维模型的投影变换方法，以使三维模型 与图像中的真实场景相匹配，实现更真实、自然的虚实结合。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了一种三维模型的投影变换方法，包 括步骤Si、将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下的图像 坐标(U, ν)；步骤S2、获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标(u，ν)对 应的摄像机坐标系下的归一化图像坐标(X，y)；步骤S3、根据所述归一化的图像坐标(X，y)，计算畸变后的图像坐标；步骤S4、将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标后，叠加到真实的二维 图像中。优选的，所述步骤S3包括如下子步骤子步骤S311、构造当前图像的径向畸变模型；子步骤S312、将所述归一化的图像坐标(X，y)代入径向畸变模型中，获得畸变后5的图像坐标(仏^)。优选的，所述步骤S3包括如下子步骤子步骤S321、根据所述归一化的图像坐标(X，y)计算畸变后的归一化图像坐标 (无，亍).子步骤S322、将所述畸变后的归一化图像坐标(f，J5)投影到像平面上，获得畸变 后的图像坐标(仏巧。优选的，所述步骤S2包括如下子步骤子步骤S21、生成摄像机内参数投影矩阵为生成摄像机内参数投影矩阵为 权利要求1.一种三维模型的投影变换方法，其特征在于，包括步骤Si、将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下的图像坐标(U, ν)；步骤S2、获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标(u，ν)对应的 摄像机坐标系下的归一化图像坐标(χ，y)；步骤S3、根据所述归一化的图像坐标(X，y)，计算畸变后的图像坐标(O)； 步骤S4、将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标(仏巧后，叠加到真实的二维图像中。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤 子步骤S311、构造当前图像的径向畸变模型；子步骤S312、将所述归一化的图像坐标(X，y)代入径向畸变模型中，获得畸变后的图 像坐标(i ，f)。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤子步骤S321、根据所述归一化的图像坐标(x，y)计算畸变后的归一化图像坐标(元刃； 子步骤S322、将所述畸变后的归一化图像坐标(无，JO投影到像平面上，获得畸变后的 图像坐标饭，巧。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下子步骤子步骤S21、 生成摄像机内参数投影矩阵为生成摄像机内参数投影矩阵为5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述径向畸变模型为6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述畸变后的归一化图像坐标( ,Ρ)通过以 下公式计算获得；7.—种三维模型的投影变换装置，其特征在于，包括针孔投影单元，用于将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下 的图像坐标(U，V)；坐标变换单元，用于获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标(U， ν)对应的摄像机坐标系下的归一化图像坐标(X，y)；畸变计算单元，用于根据所述归一化的图像坐标0^，7)，计算畸变后的图像坐标(&,巧丨虚实叠加单元，用于将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标(仏乃后，叠加到真实 的二维图像中。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述畸变计算单元包括畸变模型构造子单元，用于构造当前图像的径向畸变模型；畸变坐标计算子单元，用于将所述归一化的图像坐标(χ，y)代入径向畸变模型中，获 得畸变后的图像坐标(仏巧。9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述畸变计算单元包括畸变坐标预计算子单元，用于根据所述归一化的图像坐标(χ，y)计算畸变后的归一化 图像坐标(无；畸变坐标投影子单元，用于将所述畸变后的归一化图像坐标(无,3 )投影到像平面上， 获得畸变后的图像坐标(仏巧。10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述坐标变换单元包括矩阵生成子单元，用于生成所述摄像机内参数投影矩阵为全文摘要本专利技术公开了一种三维模型的投影变换方法，包括步骤S 1、将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下的图像坐标(u，v)；步骤S2、获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标(u，v)对应的摄像机坐标系下的归一化图像坐标(x，y)；步骤S3、根据所述归一化的图像坐标(x，y)，计算畸变后的图像坐标步骤S4、将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标后，叠加到真实的二维图像中。本专利技术可以使三维模型与图像中的真实场景相匹配，实现更真实、自然的虚实结合。文档编号G06T15/00GK102111562SQ200910243929公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日专利技术者谢宏 申请人:新奥特(北京)视频技术有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三维模型的投影变换方法，其特征在于，包括：步骤Ｓ１、将三维模型按针孔成像模型投影到像平面上，获得图像坐标系下的图像坐标（ｕ，ｖ）；步骤Ｓ２、获取图像坐标的变换关系，并依据所述变换关系计算图像坐标（ｕ，ｖ）对应的摄像机坐标系下的归一化图像坐标（ｘ，ｙ）；步骤Ｓ３、根据所述归一化的图像坐标（ｘ，ｙ），计算畸变后的图像坐标步骤Ｓ４、将三维模型经过投影所述畸变后的图像坐标后，叠加到真实的二维图像中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏，
申请(专利权)人：新奥特北京视频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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