发明名称 即时广角影像修正系统与用于电脑影像观看的方法
摘要 本发明包括即时广角影像修正系统和方法,其用以减少广角照相机所截取影像之变形和感知问题。概言之,即时广角影像修正方法自广角影像的像素座标产生变形表和将该变形表应用于广角影像以产生修正的广角影像。修正之执行系使用含有空间变化均匀率(SVU)度量函数的变形函数的一个参数类型。该SVU度量函数和度量变数系用以执行在广角影像像素座标的垂直度量和水平度量。一水平变形修正之执行系利用至少两个不同度量系数之SVU度量函数。该程序产生一个变形表,其能应用于广角影像以产生修正的广角影像。
申请公布号 TWI273511 申请公布日期 2007.02.11
申请号 TW092117330 申请日期 2003.06.25
申请人 微软公司 发明人 刘子诚;麦克柯亨
分类号 G06T3/00(2006.01) 主分类号 G06T3/00(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种即时修正广角影像的方法,包括下列步骤: 自广角影像获得像素座标,以下称其为广角影像像 素座标(wide-angle image pixel coordinates); 藉由把参数影像曲化函数应用于该像素座标以产 生一个曲化表;和 利用曲化表在变形的广角影像上即时产生修正的 广角影像。 2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中上述参数 影像曲化函数系一空间变化均匀率(SVU)度量函数 。 3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中产生一曲 化表的步骤更包括下列步骤: 利用该参数影像曲化函数,垂直地度量上述广角影 像像素座标以产生垂直度量的广角影像像素座标; 利用该参数影像曲化函数,水平地度量上述垂直度 量的广角影像像素座标,以产生包含初步像素座标 之初步曲化表;和 利用该参数影像曲化函数,在上述初步曲化表上执 行水平变形修正以产生曲化表。 4.如申请专利范围第3项所述之方法,其中垂直地度 量每一个垂直描线的步骤,更包括用一个主要度量 系数来度量广角影像在垂直方向的像素座标。 5.如申请专利范围第4项所述之方法,更包括利用来 源曲线和目标曲线计算主要度量系数之步骤。 6.如申请专利范围第5项所述之方法,更包括下列步 骤: 设定来源曲线的步骤; 设定一个曲化系数的步骤;和 使用上述来源曲线和曲化系数以计算目标曲线的 步骤。 7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中上述来源 曲线更包括一底部来源曲线和一顶部来源曲线。 8.如申请专利范围第6项所述之方法,其中上述目标 曲线更包括一底部目标曲线和一顶部目标曲线。 9.如申请专利范围第3项所述之方法,其中水平度量 更包括对每一个垂直描线,利用一个主要度量系数 ,以度量广角影像像素在水平方向的座标之步骤。 10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中计算主 要度量系数之步骤系利用来源曲线和目标曲线。 11.如申请专利范围第4项所述之方法,其中水平度 量更包括利用主要度量系数以水平度量上述垂直 度量的广角影像像素座标之步骤。 12.如申请专利范围第3项所述之方法,其中执行水 平变形修正之步骤,更包括下列步骤: 把该初步曲化表分成多个区段;和 利用至少两个不同度量系数,度量包含于垂直方向 的每一个区段之初步像素座标。 13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中至少两 个不同度量系数包括一个主要度量系数和一个次 要度量系数。 14.一种具有电脑可执行指令之电脑可读取媒体,用 以执行如申请专利范围第1项所述之方法。 15.一种用以修正由广角照相机所截取之广角影像 变形之方法,包括下列步骤: 输入与广角影像的像素座标相对应的广角像素座 标; 使用具有度量系数之空间变化均匀率(SVU)度量函 数,以产生包含修正的广角像素座标的一个曲化表 ;和 在广角影像之内产生修正放大深度之修正广角影 像。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,更包括调整 度量系数以修正水平变形之步骤。 17.如申请专利范围第15项所述之方法,更包括定义 来源曲线和目标曲线以决定SVU度量函数之步骤。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中由使用 者定义上述来源曲线。 19.如申请专利范围第15项所述之方法,更包括令使 用者定义一个曲化系数,利用该曲化系数以设定该 广角影像的曲化量之步骤。 20.如申请专利范围第16项所述之方法,其中调整度 量系数之步骤更包括定义一个垂直度量系数以控 制水平度量之步骤。 21.一种具有可即时修正和观察广角影像之电脑可 执行指令之电脑可读取媒体,包括: 在广角影像中,产生一包含像素座标之曲化表,其 更包括: 在广角影像中,设定来源曲线; 设定一曲化系数,其对应于应用在广角影像像素座 标之曲化量; 利用上述来源曲线和曲化系数,计算目标曲线; 利用上述来源曲线和目标曲线,计算主要度量系数 ; 利用主要的度量系数度量广角影像像素座标以产 生曲化表;和 应用上述曲化表于该广角影像以产生一个修正的 广角影像。 22.如申请专利范围第21项所述之电脑可读取媒体, 其中使用主要度量系数更包括下列步骤: 使用主要度量系数,垂直地度量广角影像像素座标 的每一个垂直描线;和 使用主要度量系数,水平地度量广角影像像素座标 。 23.如申请专利范围第21项所述之电脑可读取媒体, 其中该曲化系数値介于0(含)到1(含)之间。 24.如申请专利范围第21项所述之电脑可读取媒体, 其中上述来源曲线包括一顶部来源曲线和底部来 源曲线,该顶部来源曲线在广角影像的顶部定义一 个水平特征而底部来源曲线在广角影像的底部定 义一个水平特征。 25.一种用于曲化广角影像的方法,包括下列步骤: 利用一参数影像曲化函数和一主要的度量系数,垂 直地度量广角影像中每个垂直描线的像素座标; 利用上述参数影像曲化函数和上述主要的度量系 数,水平地度量广角影像中的像素座标; 产生一个包含初步像素座标之初步曲化表;和 藉由应用参数影像曲化函数和主要的度量系数至 初步曲化表,修正水平变形,以产生一曲化表。 26.如申请专利范围第25项所述之方法,更包括下列 步骤: 将该曲化表应用于广角影像以在修正的广角影像 中决定广角影像像素座标的位置;和 将该广角影像每一像素座标之RGB値应用于修正的 广角影像。 27.如申请专利范围第25项所述之方法,其中计算主 要度量系数之步骤是藉由使用者设定的来源曲线 和自上述来源曲线所计算得之目标曲线。 28.如申请专利范围第25项所述之方法,其中修正水 平变形之步骤,更包括应用一个次要度量系数之步 骤。 29.一种在广角影像中用以修正变形和感知问题之 方法,其包括下列步骤: 利用空间变化均匀率(SVU)度量函数和一主要度量 系数,垂直地和水平地度量广角影像之像素座标以 产生一包含初步像素座标之初步曲化表; 将该初步曲化表分成数个区段,每一区段包含至少 数个初步像素座标; 设定一个次要度量系数,其异于主要度量系数;和 垂直地度量每一组区段以修正水平变形之步骤,系 使用用于第一组区段的初步像素座标之该主要度 量系数,和用于第二组区段的初步像素座标之该次 要度量系数。 30.如申请专利范围第29项所述之方法,更包括使用 一底部来源曲线,一顶部来源曲线,一底部目标曲 线和一顶部目标曲线以计算主要度量系数之步骤 。 31.如申请专利范围第30项所述之方法,其中上述底 部来源曲线、顶部来源曲线、底部目标曲线和顶 部目标曲线是立方曲线。 32.如申请专利范围第30项所述之方法,其中区分之 步骤更包括产生第一区段之步骤,其包含与上述顶 部来源曲线和底部来源曲线之间的广角影像之像 素相对应的初步像素座标。 33.如申请专利范围第32项所述之方法,其中区段中 的第一组是第一区段,和其中垂直度量之步骤更包 括在垂直方向使用主要度量系数度量第一区段之 步骤。 34.如申请专利范围第33项所述之方法,其中区段中 的第二组除了第一区段外,包括了每一区段,以及 其中垂直地度量之步骤更包括用次要度量系数在 垂直方向度量第二组区段之步骤。 35.如申请专利范围第29项所述之方法,更包括用一 个平滑函数来连接每一组区段之步骤。 36.如申请专利范围第29项所述之方法,更包括在初 步曲化表上执行水平变形修正以产生一个曲化表 之步骤。 37.如申请专利范围第36项所述之方法,更包括使用 该曲化表自广角影像产生修正的广角影像之步骤 。 38.一种在广角影像中用以修正变形和感知误差之 即时广角影像修正系统,包括: 一个曲化表,其用以设定其中每个像素在广角影像 中的每个位置; 一个曲化表产生模组,其系使用参数影像曲化函数 ; 一个自曲化表产生模组产生之曲化表,又该产生模 组包含广角影像像素座标;和 一个即时影像曲化系统,其将曲化表应用于上述广 角影像以产生一修正的广角影像。 39.如申请专利范围第38项所述之即时广角影像修 正系统,其中参数影像曲化函数系空间变化均匀率 (SVU)度量函数。 40.如申请专利范围第38项所述之即时广角影像修 正系统,其中曲化表产生模组更包括用以执行垂直 和水平度量之一个主要度量系数。 41.如申请专利范围第40项所述之即时广角影像修 正系统,更包括用以计算主要度量系数之来源曲线 和目标曲线。 42.如申请专利范围第38项所述之即时广角影像修 正系统,其中曲化表产生模组更包括:用以执行垂 直度量和水平度量的一个主要度量系数;和用以执 行水平变形修正的一个次要度量系数。 43.如申请专利范围第38项所述之即时广角影像修 正系统,其中曲化表产生模组更包括: 一个用以接收广角影像像素座标之输入模组; 一个垂直度量模组,其使用参数影像曲化函数在垂 直方向上度量广角影像像素座标; 一个水平度量模组,其使用参数影像曲化函数在水 平方向上度量广角影像像素座标,从而产生一个初 步曲化表。 44.如申请专利范围第43项所述之即时广角影像修 正系统,更包括一个水平变形修正模组,该模组在 初步曲化表中根据位置不等量地在初步像素座标 进行垂直度量。 图式简单说明: 第1图为本发明即时广角影像修正系统之一般概观 的方块图。 第2图为一个计算设备的方块图,其适用于实施本 发明。 第3图为一方块图,其详述第1图图示即时广角影像 修正系统之即时曲化表所产生模组。 第4图为一通用流程图,其详述第1图图示即时广角 影像修正系统之操作。 第5图为一流程图,其详述第3图图示之垂直度量模 组。 第6图图示曲化函数之决定系藉由两组曲线。 第7图为一流程图,其详述第3图图示之水平度量模 组。 第8图为一流程图,其详述第3图图示的水平变形修 正模组。 第9图为垂直度量函数和把初步像素座标区分为三 部分的一个概念性示意图。 第10A图为一会议室的透视示意图,其未经任何修正 。 第10B图为在施以SVU度量函数后,第10A图之相同示意 图。 第11图为自实施例之广角照相机所产生之圆柱形 广角影像。 第12图为具有曲化系数,=0.3之来源和目标曲线。 第13图为实施例之初步修正影像,其为应用没有水 平变形修正之SVU度量曲化函数之一结果。 第14图说明以水平变形修正应用SVU度量函数之结 果。 第15图为一实施例,其使用一个曲化系数=0.2以修 正广角影像。 第16图为使用一个曲化系数之实施例的修正广角 影像,=0.4。 第17图为在一个照相机周遭转动的一个矩形物件 的透视投影。 第18A图图示深度感知误差之概念和显示以一般视 域照相机截取之场景。 第18B图在第18A图中所示之相同的场景,但其为一个 广角照相机所截取。 第19图为一般圆柱和椭圆形圆柱截面之二维示意 图。 第20图为在第4图所示之即时广角影像修正方法的 操作之一示例。
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