专利名称：切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法
技术领域：
本发明属于图像校正领域，具体涉及一种切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法。
背景技术：
折反射全景成像的检测方法由于没有扫描部件、设计柔性好、无拼接获得360°大视场等优点，在计算机视觉领域应用广泛，与实际图形相比，所获取的原始全景图像存在较大变形，在进行具体检测工作前必须进行几何展开和校正处理，以获得更加直观的人机交互界面和方便的图像处理算法应用。目前，全景图像展开方法以同心圆环近似展开方法为主。如中国专利200480018781.1中公开的，从折反射透镜出发，将全景环带图像近似视作标准圆，利用透镜曲面的反射规律建立柱面全景展开图像与全景环带图像像素点间的仿射变换关系，进而实现全景图像的展开。但是，实际获取的全景环带图像受检测设备安装位置影响，存在透视和非线性失真，呈现圆心偏移或圆环不规则状态，利用同心圆环近似展开方法展开过程计算量较小，但展开后图形存在较大变形，展开结果精度低，不能满足检测精度要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，同时从环带图像的切向和径向近似圆有效参数出发，建立全景环带图像与柱面全景展开图像之间的仿射变换关系，并利用双线性插值法进行图像像素复制，完成全景环带图像校正展开。实现本发明目的的技术解决方案为:一种切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，步骤如下:步骤1、将全景环带图像视作切向近似圆，利用最小二乘法拟合圆心法计算切向近似圆圆心坐标参数；步骤2、将全景环带图像视作径向近似圆，确定近似圆上任意两条半径所在直线方程，继而得到径向近似圆圆心坐标参数；步骤3、利用步骤I和步骤2所获得的切向和径向近似圆圆心坐标参数，以及展开图几何特性，推导建立全景环带图像与柱面全景展开图像之间的仿射变换关系；步骤4、根据仿射变换关系，利用采样点周围四个邻点的灰度值作双线性插值，得到待采样点灰度，完成图像像素复制，展开全景图；步骤5、以方形网格图纸作为标定图像，包裹于检测装置上，获取其全景图像，并通过步骤I 4将其展开，建立图像修正前后行坐标反向映射关系式，修正步骤4中展开图像帧纵横比，实现全景环带图像的几何校正展开。所述步骤I中切向近似圆圆心(xtan(l，ytan(l)的计算方法具体为:
权利要求
1.一种切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤1、将全景环带图像视作切向近似圆，利用最小二乘法拟合圆心法计算切向近似圆圆心坐标参数； 步骤2、将全景环带图像视作径向近似圆，确定近似圆上任意两条半径所在直线方程，继而得到径向近似圆圆心坐标参数； 步骤3、利用步骤I和步骤2所获得的切向和径向近似圆圆心坐标参数，以及展开图几何特性，推导建立全景环带图像与柱面全景展开图像之间的仿射变换关系； 步骤4、根据仿射变换关系，利用采样点周围四个邻点的灰度值作双线性插值，得到待采样点灰度，完成图像像素复制，展开全景图； 步骤5、以方形网格图纸作为标定图像，包裹于检测装置上，获取其全景图像，并通过步骤I 4将其展开，建立图像修正前后行坐标反向映射关系式，修正步骤4中展开图像帧纵横比，实现全景环带图像的几何校正展开。
2.根据权利要求1所述切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，其特征在于，所述步骤I中全景环带图像切向近似圆圆心坐标通过最小二乘拟合圆心法计算得出，切向近似圆圆心(xtanCI, ytan(l)的计算方法具体为:
3.根据权利要求1所述切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，其特征在于，所述步骤2中全景环带图像径向近似圆圆心坐标通过计算全景图上两条半径所在直线的交点得到，径向近似圆心(X^yradtl)的计算方法具体为:
4.根据权利要求2或3所述切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，其特征在于，所述步骤3中全景环带图像与柱面全景展开图像之间的仿射变换关系由切向和径向双近似圆参数以及全景环带图像展开前后坐标的几何特性推导建立，其仿射变换关系推导过程为: 切向近似圆环上的点(x，y)满足二次方程:(X-Xtan0)2+ (y-ytan0)2 = r2(3) 径向近似圆环上的点坐标(x，y)满足线性方程: y = kx+d(4) 在公式⑷中，径向近似圆一、三象限上点所在线性方程斜率ku= (yrl-yrado)/(Xrl-Xrado),截距屯，3 =; 二、四象限点所在线性方程斜率k2，4 = (yr2-yr0) /(Xr2-Xrfl),截距d2，4 = yr2-k2；4xr2 ;其中(xrt, yrl)为径向近似圆第一象限点坐标，(xr2, yr2)为近似圆第二象限点坐标，利用径向圆心坐标参数可求得X11 = j*cos (angle)+xrad0, yrl =yradQ-j*sin (angle), angle = i/Rc, xr2 = 2xrad0_xrl, yr2 = yrl,其中 1、j 分别为柱面全景展开图像中的行列变量，R。为设定的展开基准圆半径，联合公式(3) (4)可得以径向圆心为原点，向右为X轴正方向，向上为Y轴正方向的全景环带图像各象限像素坐标对应关系为: 第一象限像素坐标对应关系为
5.根据权利要求1所述切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，其特征在于，所述步骤5中修正按步骤4展开的图像纵横比采用特征网格标定方法，具体为:在检测装置上包裹一张方形网格图纸，获取其全景图像，并通过上述步骤I 4将其展开，从展开的标定图像中得到一组对角方格节点坐标数据(X' i,y/ 其中i =I,2，……，n，通过最小二乘拟合法得二次行列多项式: y = P(x, ) = H^a1X1 +H2X1 2(9) 设图像修正后坐标为(X'，Y')，则图像修正前后其坐标反向映射关系式为:
全文摘要
本发明公开了一种切向和径向双近似圆综合的全景环带图像校正展开方法，本方法首先将全景环带图像分别视作切向与径向近似圆，利用最小二乘拟合圆心法计算切向近似圆圆心坐标参数，根据图像特征确定径向近似圆上两条半径所在的直线方程计算径向近似圆心坐标参数；再根据所得到的双近似圆圆心坐标参数及展开图几何特性，推导建立全景环带图像与柱面全景展开图像之间的仿射变换关系，并利用双线性插值法完成图像像素复制，展开全景图；最后将展开后图像的帧纵横比通过标定方法建立的图像映射关系式进行修正，从而获得高精度的全景环带几何校正展开图像。本发明使图像展开结果更真实，同时也提高了后期图像处理检测精度。
文档编号G06T7/00GK103208120SQ201310112319
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者卜雄洙, 王新征, 杨波, 李桂娟, 于靖 申请人:南京理工大学