内投式球幕投影系统的实现算法

针对内投式球幕投影中涉及的计算机处理过程,提出了基于虚拟球面变换和虚拟鱼眼透镜投射的内投式球幕投影算法,并针对不规则鱼眼透镜导致的球幕映像扭曲,提出了基于等立体角投影函数的六阶函数校正算法,该六阶函数的系数可通过简单求解六元一次方程获得。实验结果表明,该方法能完全消除不规则鱼眼透镜导致的球幕投影扭曲。针对球幕投影导致的图像亮度分布变异提出了基于投射角余弦修正的球幕光强校正算法。实验结果表明,该算法成功地把与输入二维图像亮度分布差异明显的球幕投影图像校正至与原始图像亮度分布高度一致的状态。该方法对球幕投影系统的设计和软件开发具有重要的理论指导意义和实践应用价值。     

应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法

为了消除鱼眼镜头带来的形变,该文提出了一种应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法,推导了消除变形的数学依据,总结出一种不需要任何标定数据,快速的纠正等角鱼眼变形的算法。使用经纬映射图像的校正方法,可以把扭曲的半球鱼眼图像投射为普通照片的四方形状,也即通过投射降低图像的扭曲程度,在视觉上基本达到实用要求。     

一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法

鱼眼镜头摄像机具有较大视场，但是，使用鱼眼摄像机拍摄的图像会有非常严重的变形．该文研究基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法．球面透视投影约束是指空间直线的球面透视投影为球面上的大圆．作者首先使用含有变形校正参数的鱼眼变形校正模型，将空间直线的鱼眼投影曲线上的点映射为球面点，然后通过球面点到大圆的球面距离最小来拟合大圆，恢复了变形校正参数，从而实现了鱼眼图像的校正．模拟实验和真实图像实验表明，该方法能得到比较满意的校正结果．     

基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头因其宽视场和短焦距而广泛应用于机器人导航、智能交通等领域。但鱼眼镜头拍摄的鱼眼图像存在较大程度的扭曲失真,所以图像校正问题值得研究。本文提出了基于球面坐标定位算法的鱼眼图像校正模型算法。首先运用预处理把鱼眼图像中的有效区域识别并提取出来。然后采用扫描线逼近法,得到较快的速度和较好的识别效果。由于不需要对图像进行标定,因此只选用二维算法进行校正。最后将球面坐标定位算法和双线性灰度插值方法相结合,并与传统的球面投影法进行对比试验。实验表明,与传统的球面投影模型相比,球面坐标定位模型运行速度更快、图像校正质量更好。     

鱼眼投影在虚拟实景中的应用研究

为了生成大视野的虚拟场景扣逼真的模拟球面，本文把鱼眼投影应用到虚拟实景中，给出由经纬映射图像生成角鱼眼投影的算法，并且在实现了三维浏览扣缩放，最后通过实例证明了鱼眼投影虚拟空间的效果．     

鱼眼图像校正及拼接的研究与实现

鱼眼图像视角大，两幅图片即可拼接成全景图，但鱼眼图像存在严重变形。该文利用场景中直线的鱼眼投影曲线，使用球面透视投影约束，得到径向和切向变形参数，实现了鱼眼图像的校正。基于待拼接图像之间重叠部分亮度差最小的原理，确定了重叠区域，通过在重叠区域间的融合，实现了图像的无缝拼接。校正及拼接结果表明，该方法能得到较为满意的效果。     

鱼眼图像校正和配准算法研究

提出一种对鱼眼图像进行校正和配准的算法。首先把鱼眼图像从相等距离投影模型映射到参数化球面投影模型,使得合成球面全景图成为一个平移求解问题。然后使用非线性优化算法进行图像的配准。在合成场景的球面全景图以后,通过重投影球面全景图到视平面来完成虚拟场景的实时漫游。     

不同拍摄条件下多投影图像几何校正方法

针对多投影图像几何校正过程受投影场景限制的问题,通过改进经典的基于Bezier曲面几何校正算法,提出一套适合不同拍摄条件下的几何校正方案。该方案根据不同的投影场景特性,采取合理的方法步骤,建立预扭曲图像与原始图像之间的转换关系,对原始图像进行几何预扭曲变换,使投影图像符合要求。实验结果表明,经几何校正后,各投影图像无几何畸变,衔接处几何内容完全匹配。该方案操作简单,运算复杂度低,系统成本小,适应不同的投影场景。     

基于双线性插值的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头具有大视场、短焦距等优点,近年来被广泛应用到不同的领域。由于鱼眼镜头成像存在较大的畸变,目前主要用来目标监测,在目标物体的识别方面应用得很少。为此,提出一种基于球面透视投影约束的鱼眼图像校正方法,并用双线性插值法对校正后的图像进行填充,为鱼眼镜头在目标物体识别跟踪方面的应用做了准备工作。实验结果表明采用上述方法能够很好地对鱼眼图像畸变进行校正,且校正后的鱼眼图像符合人的直观感觉,真实感较强,图像边缘清晰。     

一种基于经线模型的鱼眼图像校正算法

鱼眼镜头所拍摄的图像具有严重的畸变。为了消除鱼眼图像的畸变,提出了一种改进的基于经线模型的校正算法。该算法首先建立经线模型,然后利用改进的校正算法对鱼眼图像进行校正,再建立半圆模型对校正过的图像进行修正,得到最终的图像。该算法不需要进行鱼眼镜头的标定以及参数的估计,通过建立全局统一的模型,对鱼眼图像进行校正。通过对模型图像和真实图像进行实验,结果表明,文中提出的算法能高效快捷地对鱼眼图像进行校正,而且具有较好的效果。     

一种基于几何性质的鱼眼图像校正算法

为快速、高效地校正具有径向畸变的鱼眼图像,提出一种基于几何性质的校正算法。根据投影不变性原理以及径向畸变的几何特性,计算畸变直线的斜率,并通过求解线性方程组得出多项式校正模型的参数。实验结果表明,该算法能够以较低的运算复杂度获得较高的校正精度,相比于采用数学迭代拟合直线的方法,该算法在图像整体校正质量上有明显改善。     

基于视点纠正的鱼眼图像场景化漫游方法

针对鱼眼图像畸变大、表示的场景信息不直观等特点,本文提出了一种 基于视点纠正的鱼眼图像场景化漫游方法。该方法以鱼眼图像所表示的半球空间为观察对 象,通过视点的转移在半球空间进行漫游,以对不同区域内的场景信息进行直观的观察。采 用鱼眼图像校正算法为基础建立鱼眼镜头的球面映射模型,通过映射关系对以视点为中心的 观察区域进行实时校正,当视点变化时对校正后的可视区域进行实时显示从而实现漫游。实 验结果表明,通过本文算法能够实现鱼眼图像所表示半球空间的实时漫游,且漫游时显示的 校正图像满足直线约束标准。     

一种改进的鱼眼畸变校正算法

畸变是鱼眼镜头的最大的问题,针对这一情况,提出一种利用双椭圆模型对鱼眼镜头进行畸变校正的算法,在改善鱼眼畸变的情况下,同时能够保障实时输出;对鱼眼图像进行边缘扫描和检测,采用线性拟合的方法获取鱼眼图像的光心和半径,经过双椭圆模型寻找校正前和校正后图像的映射关系,调用GPU加速处理,达到实时输出的效果,经过实验对比,针对鱼眼镜头引起的畸变问题进行校正并且能够实时输出;     

基于柱面模型的鱼眼影像校正方法的研究

鱼眼镜头突破普通相机对视场的限制,然而它存在畸变。从基于球面透视的柱面模型出发,介绍如何对整幅鱼眼影像进行畸变校正,提出一种基于球面透视的柱面模型的等弧长映射方法,并给出具体算法的推导,实现了对鱼眼影像畸变的校正,取得了较好的效果。     

基于柱幕投影的飞机大迎角仿真系统实现

多通道曲面投影系统中曲面几何失真校正技术是关键,传统的曲面失真校正需要像机采集反馈图像,校正过程复杂,成本高昂且难以实现。本系统结合柱面幕,提出了一种新的基于曲面透视投影的等弧长离线校正方法。该方法将待校正图像的每个像素以弧长相等的方式映射到柱幕,再根据透视投影的原理将柱幕上的像素坐标变换到预校正图像的二维坐标。同时结合给出的简化边缘融合方法实现了基于柱幕投影的大迎角飞行仿真系统,观察人员站在柱幕前会有明显的失速感觉,从而为大迎角飞行试验分析提供了良好的仿真平台。     

Evaluation of the Unified Model of the Sphere for Fisheye Cameras in Robotic Applications

Abstract

A wide field of view is required for many robotic vision tasks. Such an aperture may be acquired by a fisheye camera, which provides a full image compared to catadioptric visual sensors, and does not increase the size and the weakness of the imaging system with respect to perspective cameras. While a unified model exists for all central catadioptric systems, many different models, approximating the radial distortions, exist for fisheye cameras. It is shown in this paper that the unified projection model proposed for central catadioptric cameras is also valid for fisheye cameras in the context of robotic applications. This model consists of a projection onto a virtual unitary sphere followed by a perspective projection onto an image plane. This model is shown equivalent to almost all the fisheye models. Calibration with four cameras and partial Euclidean reconstruction are done using this model, and lead to persuasive results. Finally, an application to a mobile robot navigation task is proposed and correctly executed along a 200-m trajectory.