用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法及裝置與流程

2023-12-01 01:28:01 1

本發明屬於圖像處理技術領域，尤其涉及用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法及裝置。

背景技術：

映射表技術是計算機圖像處理領域中的重要方法。在傳統的圖像變形處理過程中，輸入圖像中任意像素點P(x,y)，經過預先設置好的函數f1和f2的變換處理後，對應到輸出圖像中的像素點P』(x』,y』)，其中x』＝f1(x,y),y』＝f2(x,y)。但上述變換過程較為複雜，在對每幀圖像的每個點進行運算時會導致耗時較大，在很多應用場合下無法實現實時處理，因此，通過映射表技術，將(x,y)和(x』,y』)之間的對應關係事先計算得到並保存到映射表中，實際應用時無需再進行計算，只要查找映射表即可知道(x,y)的對應點坐標(x』,y』)，運行效率則會大大提高，非常適用於需要實時處理的場景。

通過以上描述可知，映射表技術由於可以將大量的計算過程放入圖像預處理環節，因此運行效率極高。通常，由於顯示方式的限制，輸入圖像中像素點的坐標是整數型的(即任一點P(x,y)中，x、y為整數)，經過預設函數f1和f2對該點進行映射後，得到的對應點的坐標往往是浮點型的(即對應點P』(x』,y』)中，x』、y』為實數)。又由於輸出圖像同樣受到顯示方式的限制，因此需要將對應點坐標從浮點型改成整數型，而實際操作中只能通過對浮點數坐標取整來將對應點坐標從浮點型改成整數型，由此，在圖像處理過程中若採用這樣的正向映射表(從輸入圖像坐標映射到輸出圖像坐標)進行查表操作，會導致輸入圖像上的不同點映射至輸出圖像上相同點，或者輸出圖像上的某些點卻沒有映射結果等問題，產生映射效率低，輸出圖像存在空洞，輸出圖像畫面質量差的現象。因此，在實際應用中，正向映射表是很少使用的，被廣泛採用的是逆向映射表(從輸出圖像坐標映射到輸入圖像坐標)，即，輸出圖像中任意像素點P』(x』,y』)，經過函數變換處理後，對應到輸入圖像中的對應像素點P(x,y)，其中x＝f1-1(x』,y』)，y＝f2-1(x』,y』)。採用逆向映射表，可以完全避免正向映射表使用過程中可能產生的上述問題。然而，在有些應用場合，坐標映射的函數關係非常複雜，難以從正向映射函數推導求出逆向映射函數。如投影儀柱面幕布投影變形過程中所採用的正向映射函數形式相當複雜，通過該正向映射函數很難求得逆向映射函數的精確解，從而會對最終輸出圖像的畫面質量帶來影響。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明實施例提供了用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法及裝置，以解決在現有的圖像處理過程中，存在很難通過正向映射函數求得逆向映射函數的精確解的問題。

第一方面，提供了一種用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法，包括：

通過遍歷輸入圖像的整數型像素坐標Pi(xint,yint)並查詢正向映射表，獲取所述輸入圖像對應的輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，其中，0<i<Wsrc*Hsrc，所述Wsrc*Hsrc為所述輸入圖像的像素解析度；

遍歷所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)，並確定與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)，其中，0<j<Wdst*Hdst，所述Wdst*Hdst為所述輸出圖像的像素解析度；

按照所述輸出圖像中浮點型像素坐標及其對應的整數型像素坐標之間的距離，對所述P』i進行排序，獲取所述距離最小的N個所述P』i，所述N為整數；

基於所述距離最小的N個所述P』i對應的所述距離，以及基於所述距離最小的N個所述P』i在所述正向映射表中對應的N個Pi，建立逆向映射表。

第二方面，提供了一種用於圖像處理的逆向映射表的獲取裝置，包括：

獲取單元，用於通過遍歷輸入圖像的整數型像素坐標Pi(xint,yint)並查詢正向映射表，獲取所述輸入圖像對應的輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，其中，0<i<Wsrc*Hsrc，所述Wsrc*Hsrc為所述輸入圖像的像素解析度；

確定單元，用於遍歷所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)，並確定與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)，其中，0<j<Wdst*Hdst，所述Wdst*Hdst為所述輸出圖像的像素解析度；

排序單元，用於按照所述輸出圖像中浮點型像素坐標及其對應的整數型像素坐標之間的距離，對所述P』i進行排序，獲取所述距離最小的N個所述P』i，所述N為整數；

建立單元，用於基於所述距離最小的N個所述P』i對應的所述距離，以及基於所述距離最小的N個所述P』i在所述正向映射表中對應的N個Pi，建立逆向映射表。

在本發明實施例中，採用數值模擬的方式將正向映射表合成為逆向映射表，生成的逆向映射表保證了較高的映射精度，這樣便使得在無法得到合適的映射方向及精確的映射關係的情況下，仍然能夠保證高效率和高質量的映射，有利於提高圖像處理過程的輸出質量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法的實現流程圖；

圖2是本發明實施例提供的用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法的實驗示例圖；

圖3是本發明實施例提供的用於圖像處理的逆向映射表的獲取裝置的結構框圖。

具體實施方式

以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統結構、技術之類的具體細節，以便透徹理解本發明實施例。然而，本領域的技術人員應當清楚，在沒有這些具體細節的其它實施例中也可以實現本發明。在其它情況中，省略對眾所周知的系統、裝置、電路以及方法的詳細說明，以免不必要的細節妨礙本發明的描述。

圖1示出了本發明實施例提供的用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法的實現流程，詳述如下：

在S101中，通過遍歷輸入圖像的整數型像素坐標Pi(xint,yint)並查詢正向映射表，獲取所述輸入圖像對應的輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，其中，0<i<Wsrc*Hsrc，所述Wsrc*Hsrc為所述輸入圖像的像素解析度。

在S102中，遍歷所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(iint,iint)，並確定與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)，其中，0<j<Wdst*Hdst，所述Wdst*Hdst為所述輸出圖像的像素解析度。

具體地，通過對所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)進行取整操作，得到所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)對應的整數型像素坐標，之後，在所述取整操作得到的整數型像素坐標中，查找與所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)相同的整數型像素坐標，並將該整數型像素坐標對應的所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，確定為與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)。

在S103中，按照所述輸出圖像的浮點型像素坐標與對應的所述輸出圖像的整數型像素坐標之間的距離，對所述P』i進行排序，獲取所述距離最小的N個所述P』i，所述N為整數。

具體地，S103可以通過以下方式執行：

按照對所述P』i進行排序，其中，所述Dist為所述距離。

在本發明實施例中，所述N為精度係數，一般取大於4小於32的整數，精度係數越大，求得的逆向映射表越精確，但相對地，運算複雜度也越高，因此，在執行S103之前，可以對N的值進行設置。

在S104中，基於所述距離最小的N個所述P』i對應的所述距離，以及基於所述距離最小的N個所述P』i在所述正向映射表中對應的N個Pi，建立逆向映射表。

作為本發明的一個實施例，建立的逆向映射表中，所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)對應輸入圖像的浮點型像素坐標p』j(m』float,n』float)，

其中，

令S103中獲取到的Dist最小的N個P』i為P』1～P』N，這N個P』i對應的Dist分別為Dist1～DistN，而這N個P』i在正向映射表中對應的輸入圖像的像素點坐標分別為P1(xint,1,yint,1)～PN(xint,N,yint,N)，則可以確定出逆向映射表中對應的輸入圖像的浮點型像素坐標，對於輸出圖像中的任意像素點pj的坐標(mint,nint)，通過該近似的逆向映射表，可查得輸入圖像中對應像素點p』j的坐標(m』float,n』float)，該坐標為浮點型，在實際使用中需要採用插值方法進行顯示，該採用插值方法進行顯示是圖像算法中的常見算法，在此不贅述。

在本發明實施例中，採用數值模擬的方式將正向映射表合成為逆向映射表，生成的逆向映射表保證了較高的映射精度，這樣便使得在無法得到合適的映射方向及精確的映射關係的情況下，仍然能夠保證高效率和高質量的映射，有利於提高圖像處理過程的輸出質量。

應理解，上述實施例中各步驟的序號的大小並不意味著執行順序的先後，各過程的執行順序應以其功能和內在邏輯確定，而不應對本發明實施例的實施過程構成任何限定。

示例性地，在使用投影儀將圖像投影到幕布時，由於投影儀的位置不與幕布平行，或者幕布本身存在形變，因此需要將輸出圖像做一定程度的形變處理，以保證方正的成像效果，因此，本發明實施例的方案可用於投影儀柱面幕布投影變形算法中。在獲取到逆向映射表之後，後續的圖像處理均可依照該逆向映射表完成。例如，原始的待投影圖像如圖2(a)的所示，圖2(b)和圖2(c)分別為採用正向映射表和採用本發明實施例方案生成的逆向映射表進行映射處理後的輸出圖像，比較之下，採用本發明實施例方案生成的逆向映射表在圖像處理的映射過程中不會產生重疊映射、映射漏洞(例如圖2(a)兩側的黑線)等問題，同時也明顯地提高了輸出圖像的清晰度和畫面質量。

對應於上文實施例所述的用於圖像處理的逆向映射表的獲取方法，圖3示出了本發明實施例提供的用於圖像處理的逆向映射表的獲取裝置的結構框圖，為了便於說明，僅示出了與本實施例相關的部分。

參照圖3，該裝置包括：

獲取單元31，通過遍歷輸入圖像的整數型像素坐標Pi(xint,yint)並查詢正向映射表，獲取所述輸入圖像對應的輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，其中，0<i<Wsrc*Hsrc，所述Wsrc*Hsrc為所述輸入圖像的像素解析度；

確定單元32，遍歷所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)，並確定與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)，其中，0<j<Wdst*Hdst，所述Wdst*Hdst為所述輸出圖像的像素解析度；

排序單元33，按照所述輸出圖像的浮點型像素坐標與對應的所述輸出圖像的整數型像素坐標之間的距離，對所述P』i進行排序，獲取所述距離最小的N個所述P』i，所述N為整數；

建立單元34，基於所述距離最小的N個所述P』i對應的所述距離，以及基於所述距離最小的N個所述P』i在所述正向映射表中對應的N個Pi，建立逆向映射表。

可選地，所述裝置還包括：

設置所述N的取值。

可選地，所述N大於4且小於32。

可選地，

所述確定單元包括：

取整子單元，用於對所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)進行取整操作，得到所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)對應的整數型像素坐標；

確定子單元，用於在所述取整操作得到的整數型像素坐標中，查找與所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)相同的整數型像素坐標，並將該整數型像素坐標對應的所述輸出圖像的浮點型像素坐標P』i(x』float,y』float)，確定為與所述Pj(mint,nint)對應的P』i(x』float,y』float)。

可選地，所述按照所述輸出圖像的浮點型像素坐標與對應的所述輸出圖像的整數型像素坐標之間的距離，對所述P』i進行排序包括：

按照對所述P』i進行排序。

可選地，所述基於所述距離最小的N個所述P』i對應的所述距離，以及基於所述距離最小的N個所述P』i在所述正向映射表中對應的N個Pi，建立逆向映射表包括：

建立所述逆向映射表，在所述逆向映射表中，所述輸出圖像的整數型像素坐標Pj(mint,nint)對應輸入圖像的浮點型像素坐標p』j(m』float,n』float)，

其中，

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，僅以上述各功能單元、模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能單元、模塊完成，即將所述裝置的內部結構劃分成不同的功能單元或模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。實施例中的各功能單元、模塊可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中，上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。另外，各功能單元、模塊的具體名稱也只是為了便於相互區分，並不用於限制本申請的保護範圍。上述系統中單元、模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

本領域普通技術人員可以意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、或者計算機軟體和電子硬體的結合來實現。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。

在本發明所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通訊連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通訊連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明實施例的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執行本發明實施例各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬碟、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍，均應包含在本發明的保護範圍之內。