一種已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法

2023-04-24 11:12:26

專利名稱：一種已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法
技術領域：
本發明涉及一種平行攝像機陣列多視圖像校正方法，尤其是一種已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法。
背景技術：
自由視點電視(FTV)系統，不僅帶給觀眾強烈的立體視覺衝擊感，還向觀眾提供交互選擇觀看位置的「移步換景」功能。在FTV系統中，攝像機陣列同步拍攝得到多視視頻，送入伺服器進行處理，最終形成的立體圖像在自由立體顯示器上顯示。每兩個相鄰的視視頻形成一個視點視頻，觀眾在不同位置可以看到不同的視點視頻，從而可以交互選擇欣賞立體視頻的角度。在多視視頻處理中，多視圖像校正是一個關鍵問題。由於平行攝像機陣列的安裝及參數調整均由人工手動完成，平行攝像機陣列中各相機光心共線和光軸平行難以保證，致使拍攝得到的各視圖像之間存在垂直視差，以及水平視差分布不均等的問題。垂直視差致使合成圖像模糊，引發視覺疲勞；水平視差不均等在視點切換時產生水平跳動感，影響3D視頻觀賞效果。此外，垂直視差存在和水平視差不均等分布不利於後繼深度估計、編碼和繪製環節的處理。為了提高3DTV / FTV系統顯示質量，為後繼處理提供便利條件，必須對多視圖像進行校正處理，消除垂直視差，實現水平視差均勻分布。攝像機拍攝的視圖像中的像點m = {uyf與對應世界坐標系中的物點
M= (XJ.Zf之間存在如下關係:
權利要求
1.一種已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，平行攝像機陣列中各攝像機內參數和外參數已經標定，
2.根據權利要求1所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述步驟I)中設計統一的校正後攝像機物理坐標系方向，是指先以所有攝像機物理坐標系Y坐標軸旋轉調整總量最小為約束，確定校正後攝像機物理坐標系Y坐標軸方向；再將各攝像機物理坐標系中Z坐標軸投影到與校正後攝像機物理坐標系Y軸方向垂直的平面上，得到各攝像機Z坐標軸投影分量，以各攝像機Z坐標軸投影分量旋轉調整總量最小為約束，確定校正後攝像機物理坐標系Z坐標軸方向，校正後攝像機物理坐標系X坐標軸方向與其Y坐標軸方向和Z坐標軸方向垂直。
3.根據權利要求2所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述確定校正後攝像機物理坐標系Y坐標軸方向的方法是: 選擇第k個攝像機坐標系的Y軸方向作為校正後攝像機物理坐標系Y坐標軸方向，
4.根據權利要求2所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述確定校正後攝像機物理坐標系Z坐標軸方向的方法是: 將各攝像機坐標系的Z坐標軸投影分量中值作為校正後攝像機物理坐標系Z坐標軸方向。
5.根據權利要求1所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述步驟3)中確定校正後各攝像機坐標系原點的方法，其具體步驟是: 計算校正後相鄰攝像機原點間距a :d = IHn^ew — I),其中I為兩端攝像機坐標系原點在公共基線上的投影之間的距離，為視圖像數；確定校正後中心攝像機物理坐標系原點:選取第《個攝像機物理坐標系原點在公共基線的投影作為校正後中心攝像機物理坐標系原點，
6.根據權利要求1所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述步驟4)計算各視圖像的校正變換矩陣的方法，其具體步驟是: (1)確定校正後攝像機的旋轉矩陣式W和平移矢量U1W:> W2,分別為統一的校正後攝像機物理坐標系中Y坐標軸、Z坐標軸、X坐標軸方向矢量；
7.根據權利要求6所述的已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法，其特徵在於所述步驟4)中計算各視圖像的校正變換矩陣方法中統一設定的校正後攝像機內參數是:
全文摘要
本發明公開一種已標定平行攝像機陣列多視圖像校正方法。本方法首先利用預先標定好的平行攝像機陣列中各攝像機外參數，設計統一的校正後攝像機物理坐標系方向，確保坐標軸旋轉調整量最小；再在公共基線上間距均等設定校正後各攝像機物理坐標系原點，建立校正後各攝像機物理坐標系；最後統一設定校正後攝像機內參數，計算各攝像機的校正轉換矩陣，校正多視圖像。本發明可有效消除垂直視差，實現水平視差均等分布；在校正過程中坐標系旋轉角度小，校正後圖像旋轉失真小，符合人眼視覺習慣，明顯改善合成視圖像質量，有利於後繼處理環節的進一步處理。
文檔編號G06T7/00GK103079083SQ20121051682
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者安平, 李春華, 尤志翔, 閻吉辰, 張兆楊 申請人:上海大學