车载环视系统之摄像头虚拟视角变换

实现目的:在车载环视系统中,会存在有在不同的观察视角下的视图实现需求,这就需要我们找到不同的视角和原图的像素对应关系。一般来说不同视角下的视图实际是通过改变的原图的外参矩阵实现。先将原始图的外参矩阵转换为欧拉角pitch-yaw-roll,然后根据需要改变欧拉角 然后转换为新的外参矩阵

以下是推导过程:

K1_3X3 * RT1_3X3 * K2_3X3^-1 * RT2_3X3^-1 * Zc2 / Zc1 * [u2 v2 1] = [u1 v1 1]

上式中:K1_3X3和 K2_3X3是相机的内参矩阵,因为是同一相机不同视角所以这两者相等。

RT1_3X3 是旋转矩阵(z=0 去掉第三列)和旋转向量的合并

^-1表示逆矩阵。

Zc2 ,Zc1 分别表示两相机尺度变换因子

[u2 v2 1] , [u1 v1 1] 表示去畸变的像素坐标

ps上式是在无畸变情况下的推导过程。

以下是测试代码,原图不方便贴出涉及到公司,需要的可以私信

from pickle import FALSE, TRUE
import  cv2
import numpy as np


if __name__ == '__main__':
    # 鱼眼畸变图内参
    K_ = np.array([426.666666666667,0,960.000000000000,0,426.666666666667,600.000000000000,0,0,1], np.float32).reshape(3,3)
    # 鱼眼畸变图畸变系数 用的是opencv fisheye模型
    D_ = np.array([0.058968600000, -0.010222100000,0
### 车载环视系统摄像头拼接技术实现方案 #### 鱼眼畸变校正 车载环视系统摄像头通常配备有广角镜头,这些镜头会产生显著的桶形失真。为了获得无扭曲的图像,在进行任何其他处理之前必须先执行鱼眼畸变校正。此过程依赖于预先通过标定得到的摄像机内参数来构建畸变模型并据此修正原始捕捉到的画面中的几何变形[^1]。 #### 坐标转换与透变换 完成畸变矫正之后,下一步是对各个视角下的图像实施必要的坐标转换操作以便它们可以被正确地组合在一起形成全景图。具体而言,这涉及到利用单应性矩阵(Homography Matrix),它能够描述同一平面内的两点集之间的对应关系;通过对多张输入图片应用该矩阵可使每一张都能映射至统一的空间位置从而达成无缝衔接的目的。考虑到实际应用场景中很难精确测量相机安装角度的情况,推荐使用基于特征匹配的方法求解上述矩阵而非直接依据物理姿态调整数据[^2]。 #### 图像拼接及优化 当所有参与合成的照片都已经过适当的位置排列后,则需进一步考虑如何平滑过渡相邻部分间的边界线以及解决可能存在的重叠区域内亮度/色彩不一致的问题。为此引入了多种专门设计的技术手段: - **加权平均融合**:按照距离中心远近赋予不同权重系数混合交界处像素值; - **渐入渐出效果**:沿连接带逐渐改变透明度让两侧自然相融; - **光照均衡调节**:针对因环境因素造成的局部明暗变化采取补偿措施确保整体色调和谐统一[^4]。 ```python import cv2 import numpy as np def homography_based_stitching(imgs, H_matrices): """ 使用给定的单应性矩阵对一系列图像进行拼接 """ result = None for i, img in enumerate(imgs): h, w = img.shape[:2] # 计算当前图像经过H变换后的四个顶点的新坐标 corners = np.float32([[0, 0], [w, 0], [w, h], [0, h]]) transformed_corners = cv2.perspectiveTransform( corners.reshape(-1, 1, 2), H_matrices[i]) if result is not None: # 更新最终输出尺寸范围 all_corners = np.vstack((all_corners, transformed_corners)) else: all_corners = transformed_corners min_x, max_x = int(all_corners[:, :, 0].min()), \ int(all_corners[:, :, 0].max()) min_y, max_y = int(all_corners[:, :, 1].min()), \ int(all_corners[:, :, 1].max()) width = max_x - min_x + 1 height = max_y - min_y + 1 M_translation = np.array([ [1., 0., -min_x], [0., 1., -min_y], [0., 0., 1.]], dtype=np.float32) warped_img = cv2.warpPerspective( img, M_translation @ H_matrices[i], (width, height)) if result is None: result = warped_img.copy() else: mask = warped_img != 0 result[mask] = blended_image(result[mask], warped_img[mask]) return result def blended_image(src1, src2): alpha = .5 beta = 1 - alpha dst = cv2.addWeighted(src1.astype(np.uint8), alpha, src2.astype(np.uint8), beta, 0).astype('uint8') return dst ```
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