1.一种鱼眼图像特征点伪邻域提取方法,主要包括以下步骤:第一,对鱼眼相机进行检校,获取相机参数以及鱼眼影像框幅;
主要获取相机焦距f、鱼眼镜头拍摄图像的光学中心坐标(u0,v0);
第二,根据鱼眼透镜的半球投影模型建立半球坐标系与像素坐标系的转换关系;
依据鱼眼透镜的半球投影模型,建立鱼眼图像上某点p(u,v)与其在鱼眼半球面模型上对应的反投影点 之间的转换方程(本发明在半球模型上均以极坐标表示),用公式(1)计算:
式中u、v分别是鱼眼图像上某点的行列值;(u0,v0)是步骤一所求得鱼眼图像光学中心坐标;θ是反投影点p′所在入射光线与Z轴的夹角;是像素坐标系中投影点p与水平方向的投影夹角,mu,mv是单位距离在水平和垂直方向的像素数;此外,其中r(θ)表达的是镜头成像过程存在的几何成像模型,传统的成像模型有等距投影(2)、等立体角投影(3)、正交投影(4)、体式投影(5)等,成像模型如下所示:r=fθ (2)
r=2fsin(θ/2) (3)r=fsin(θ) (4)r=ftan(θ/2) (5)第三,根据坐标系转换关系建立鱼眼半球经纬网,提取特征点伪邻域数据;
依据鱼眼图像某点的像点坐标p(u,v),可以用公式(6)计算出该点与水平方向的投影夹角
再利用步骤二中的公式(7)即可获得鱼眼图像上该点在鱼眼半球投影模型上反投影点p′的θ值,即:
此时,式中参数均为已知变量;计算获得该反投影点对应的极坐标为在获取鱼眼图像某点对应的反投影点后,利用视场角定义及几何原理可求得同一视场角目标在鱼眼半球面的投影方程;基于半球投影面的对称性,分别沿互相垂直的两个方向进行研究,其中半球经线l方程满足公式:其中,A为定值,由图像反投影点 决定:同时,假设该曲线所在视场角为θl:然后,以Δθ为视场角增量,获取临近经线方程:式中i=0,1,2,……,Al为定值参数,由曲线所在视场角θl以及设置的视场角增量Δθ决定;通过公式(11)可以获得以l为中心的(2i+1)条鱼眼半球经线;
同理,依据鱼眼半球投影模型的对称性,另一方向的鱼眼半球纬线d以及该曲线附近的临近半球纬线满足公式:
式中j=0,1,2,……;Bd为定量参数,由曲线所在视场角θd以及设置的视场角增量Δθ决定;θ0, 为反投影点p′在鱼眼半球面上的极坐标值;
通过公式(10)获取的鱼眼半球经线以及公式(12)得到的鱼眼半球纬线,最终在鱼眼透镜的半球投影模型表面形成(2i+1)×(2j+1)的网状结构,该网状结构的分布规律贴合鱼眼畸变分布规律,即畸变由图像中心向四周发散,不同的是此网状结构分布于半球面模型而非平面模型中;
在上述获取的鱼眼半球经纬网中,经纬线相互交叉形成网格模型,构成(2i+1)×(2j+
1)个以反投影点p′为中心的半球表面格网点,每个格网点由一条半球经线与一条半球纬线交叉所得,满足公式:
通过公式(13)获得半球经纬网格点在鱼眼半球面的极坐标值,将其代入公式(1)中可以得到格网点在鱼眼图像中的投影坐标,提取其影像数据并存储作为图像点p的邻域信息,因其不同于鱼眼图像该点的邻域信息,故称之为伪邻域数据。