基于一幅标准图像生成各视角下样本图像的方法

摘要

本发明涉及模式识别技术领域，特别是涉及一种基于一幅标准图像生成各视角下样本图像的方法。本发明首先采用几个参数来确定摄像机在对目标进行拍摄时所处的空间三维位置，这些参数的所有取值组合能够覆盖摄像机可能在三维空间中所处的所有位置，并且每一组取值都与空间的某一个位置唯一对应；接着用对应于两个不同的摄像机空间位置的两组不同参数来表示摄像机在这两个位置下所拍摄的真实图像之间的变换关系；然后将这一变换关系作用于在第一个摄像机位置所拍摄得到的真实图像，就可以生成一幅样本图像。本发明所使用的图像变换关系使得生成的样本图像可以完全模拟从对应视角拍摄得到的真实图像，并且可以通过控制参数的取值，来生成所需的特定视角下的图像。

主权项

一种基于一幅标准图像生成各视角下样本图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，采用四个参数(θ，Φ，Ψ，r)来完全确定摄像机在对目标进行拍摄时所处的空间三维位置，四个参数的所有取值组合能够覆盖摄像机在三维空间中所处的所有位置，并且每一组取值都与空间的某一个位置唯一对应；上述所使用的四个用来完全确定摄像机在对目标进行拍摄时所处的空间三维位置的参数分别具有以下含义：θ为包含世界坐标系的Z轴以及摄像机坐标系的Z轴的平面与世界坐标系的ZOX平面的夹角；Φ为摄像机坐标系的Z轴与世界坐标系的XOY平面的夹角；Ψ为摄像机绕摄像机坐标系的Z轴做旋转运动时的角度；r为摄像机与世界坐标系的原点之间的距离；上述所使用的四个用来完全确定摄像机在对目标进行拍摄时所处的空间三维位置的参数的取值范围分别如下：Φ∈(0，90°]，θ，Ψ∈[0，360°)，r＞0；第二步，在步骤一的基础上，假设针对目标物体拍摄一幅标准图像时摄像机的空间位置所对应的四个参数的一组取值为(θ0，Φ0，Ψ0，r0)，该空间位置记为位置0，则目标物体所在的空间坐标系与在该视角下拍摄的标准图像坐标系之间的变换关系可以由(θ0，Φ0，Ψ0，r0)来表示；同理，设摄像机在另外的某一个视角拍摄第二幅图像时的空间位置所对应的四个参数的一组取值为(θt，Φt，Ψt，rt)，该空间位置记为位置t，则目标物体所在的空间坐标系与在该视角下拍摄的图像坐标系之间的变换关系可以由(θt，Φt，Ψt，rt)来表示；由于两幅图像是针对同一空间下的同一目标物体进行拍摄，因此以上两个由目标物体空间坐标系到图像坐标系的变换关系中的物体空间坐标系为同一个，因此，由标准图像坐标系到第二幅图像的图像坐标系之间的变换关系就可以由(θ0，Φ0，Ψ0，r0)和(θt，Φt，Ψt，rt)这两组参数值来表示；第三步，在已知一幅标准图像和一组参数值(θ0，Φ0，Ψ0，r0)的情况下，给四个参数(θ，Φ，Ψ，r)赋予不同于(θ0，Φ0，Ψ0，r0)的另外的一组值(θt，Φt，Ψt，rt)，则根据第二步就可以由(θ0，Φ0，Ψ0，r0)和(θt，Φt，Ψt，rt)计算出一个由标准图像到第二幅图像 的变换关系；将这一变换关系作用到标准图像上之后，可以生成一幅样本图像；该样本图像就可以被用来完全模拟摄像机在位置t时对目标所拍摄的真实图像；第四步，给四个参数(θ，Φ，Ψ，r)赋予任意组不同的值，记为(θi，Φi，Ψi，ri)，可以得到各种由(θ0，Φ0，Ψ0，r0)和(θi，Φi，Ψi，ri)表示的由标准图像到多个样本图像的变换关系，将这些变换作用到标准图像上，就可以生成各种不同的样本图像，这些样本图像可以被用来模拟摄像机在与不同的参数值(θi，Φi，Ψi，ri)所对应的各个空间位置拍摄的真实图像。