一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法技術

本發明專利技術公開了一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，包含以下步驟：步驟1)、把待拼接圖片轉換為空間視線角(θ,α)表示的二維圖像；步驟2)、利用空間視線角(θ,α)對相鄰的待拼接圖片進行圖像匹配計算，根據計算得出的匹配點完成拼接；步驟3)、對拼接后圖片的進行平滑處理，完成圖像顯示。本發明專利技術把照片上實物像素點XY坐標的描述，轉換為球面空間視線角的描述，為任意參數曲面大屏幕顯示系統上的圖像拼接提供了統一的度量標準。

【技術實現步驟摘要】

曲面圖形成像引擎；大屏幕曲面顯示系統圖像生成方法；座艙顯示系統。
技術介紹
沉浸式虛擬座艙是下一代座艙顯示系統的發展方向，其目的是使用虛擬現實系統技術使用各種硬件技術和軟件技術方法，設計出合理的硬件、軟件及交互，使參與者能交互式地觀察和操控系統生成的虛擬世界。從概念上講，任何一個虛擬現實系統都可以用三個“I”來描述其特征，這就是“沉浸(Inversion)”、“交互(Interaction)”和“現場(Imagination)”。曲面全視角顯示和三維顯示是虛擬其主要關鍵技術。虛擬現實中虛擬場景繪制技術/圖形圖像生成技術，有兩類方法：1)基于幾何模型建模生成技術繪制過程中涉及到復雜的幾何建模、消隱和光度計算。在給出場景的三維模型之后，為了使虛擬環境看上去更加逼真。還需要給各個模型施加各種紋理、顏色與反射屬性。幾何建模描述的對象的三維造型(多邊形、三角形和頂點)及其外觀(紋理、表面數據反射系數、顏色等)，在虛擬場景生成、顯示和漫游過程中，涉及到復雜的幾何變換、剪裁、光源和光照屬性的變換，這些都需要大量的計算資源。2)基于圖像的圖形繪制技術(IBR技術)由于真實場景的圖片在計算機內表現為點陣結構的像素圖像，沒有三維幾何信息，沒有光照信息，雖然圖像好看，易于獲取，但圖像往往只能反映真實場景的某個角度的視覺特征，當用戶移動視角時，無法由單幅圖像看到其他角度的場景。雖然這種基于真實圖像場景構造的想法很直接，但一直沒有引起大家的深入研究。直到由Apple公司推出的QuickTime VR系統，它是一個基于柱面全景圖像的虛擬現實系統，該系統無須知道圖像的三維幾何信息，但可以支持用戶在虛擬環境中360°環視、沿固定路線前進與后退等漫游操作，而且用戶看到的都是高質量的真實照片。從此，學術界確認了IBR的學術地位，并引起全球研究熱潮。I3座艙顯示系統作為下一代座艙顯示系統的發展方向，其中關鍵技術與虛擬現實系統技術存在相關性。I3座艙顯示系統主要由視景/圖形生成系統(圖形引擎)和視景顯示系統(硬件設備)組成。在I3顯示系統的硬件構型和組成上，一般根據使用用途、技術指標采用不同的系統方案，如柱面環幕顯示、球幕顯示、頭盔顯示、球幕顯示和立體成像顯示。其中頭盔顯示能夠使得視景的逼真度和視場范圍達到最好，但是技術復雜，還沒有達到實用化的程度。其它采用曲面環幕幕+頭位跟蹤+注視區顯示。在大屏幕顯示應用領域由于各種攝像設備的限制使得無法直接獲得很大視角的圖像。利用攝像設備拍攝多幅圖像涵蓋較大范圍的場景，然后應用圖像拼接技術就可以得到較大視角的圖像從而獲得更多的信息，這一點在提高座艙顯示系統信息顯示容量方面起到了很大作用。目前球面全景圖包含任意方向的信息，但在拼接算法和存儲能力上比圓柱面全景圖要繁瑣和困難很多，首先對待拼接圖像建立一個變換矩陣，通過模型參數進行調整使積累誤差降到最小，接著再作一些局部調整；但是他們提出的方法都還不能夠完全的針對任意顯示器曲面形狀推廣應用，需要在算法的通用性、計算速度和穩定性上再作改進提高。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的專利技術目的在于提供一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，具有拼接計算量小，算法處理簡單通用的優點。本專利技術的專利技術目的通過以下技術方案實現：一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，包含以下步驟：步驟1)、把待拼接圖片轉換為空間視線角(θ,α)表示的二維圖像；步驟2)、利用空間視線角(θ,α)對相鄰的待拼接圖片進行圖像匹配計算，根據計算得出的匹配點完成拼接；步驟3)、對拼接后圖片的重合區域進行平滑處理，完成圖像融合。優選地，所述步驟2)中包含以下步驟：步驟2.1)利用二個相鄰的待拼接圖片的空間視線角(θ,α)估計重疊區域范圍，在第1待拼接圖片的重疊區域內側選取一條像素帶，作為搜索模板，搜索模板的頂點位置記為(θi,αi)，寬度Δθ，長度Δα；步驟2.2)用搜索模板兩側像素點的灰度比值向量Vb作為描述該搜索模板的圖像信息特征表征： V b = [ v ( θ i , α i ) v ( θ i + Δ θ , α i ) , v ( θ i , α i + 1 ) v ( θ i + Δ θ , α i + 1 ) , ... 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，包含以下步驟：步驟1)、把待拼接圖片轉換為空間視線角(θ,α)表示的二維圖像；步驟2)、利用空間視線角(θ,α)對相鄰的待拼接圖片進行圖像匹配計算，根據計算得出的匹配點完成拼接；步驟3)、對拼接后圖片的重合區域進行平滑處理，完成圖像融合。

【技術特征摘要】
1.一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，包含以下步驟：步驟1)、把待拼接圖片轉換為空間視線角(θ,α)表示的二維圖像；步驟2)、利用空間視線角(θ,α)對相鄰的待拼接圖片進行圖像匹配計算，根據計算得出的匹配點完成拼接；步驟3)、對拼接后圖片的重合區域進行平滑處理，完成圖像融合。2.根據權利要求1所述的一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，其特征在于所述步驟2)中包含以下步驟：步驟2.1)利用二個相鄰的待拼接圖片的空間視線角(θ,α)估計重疊區域范圍，在第1待拼接圖片的重疊區域內側選取一條像素帶，作為搜索模板，搜索模板的頂點位置記為(θi,αi)，寬度Δθ，長度Δα；步驟2.2)用搜索模板兩側像素點的灰度比值向量Vb作為描述該搜索模板的圖像信息特征表征： V b = [ v ( θ i , α i ) v ( θ i + Δ θ , α i ) , v ( θ i , α i + 1 ) v ( θ i + Δ θ , α i + 1 ) , ... v ( θ i , α i + Δ α ) v ( θ i + Δ θ , α i + Δ α ) ] T ; ]]>步驟2.3)根據搜索模板的Vb在第2待拼接圖像中進行全圖搜索掃描，計算第2待拼接圖像中的每一個對象的灰度比值向量計算兩者灰度比值向量的幾何空間距離： d j = | V b - V T j | , ]]>其中dj指標最小的就是與搜索模板Vb的最佳匹配，記為VTm。3.根據權利要求2所述的一種用于曲面大屏幕的圖像拼接顯示方法，其特征在于所述步驟2)還包含以下步驟：步驟2.4)在配準時為提高匹配的精度，在第1待拼接圖片的重疊區域中選取多個非重疊的帶狀搜索模板Vbm(m∈(1,2,...m))，通過反復執行步驟2.1)-2.3)求取各個搜索模板Vbm對應的最佳匹配VTm，然后如下求取修正量對任意模板VTm位置進行修正后作為最終的匹配位置：選取第1待拼接圖片(θbc,αbc)，第2待拼接圖片(θTc,αTc)作為實際最佳匹配位置點，使搜索模板Vbm頂點(θbm,αbm)與其匹配VTm頂點(θTm,αTm)的重合位置誤差和最小： d min = | θ b 1 - θ b c - θ T 1 - θ T c α b 1 - α b c - α T 1 - α T c θ b 2 - θ b c - θ T 2 - θ T c α b 2 - α b c - α T 2 - α T c ........ θ b m - θ b c - θ T m - θ T c α b m - α b c - α T m - α T c ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金曉南，王倩，包勇，
申請(專利權)人：中國航空無線電電子研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31