专利汇可以提供全景视觉系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种失真校正全景视觉系统和方法,提供通过广 角 光学镜头获取的视觉校正后的合成图像并投影在观察表面上。所述系统使用图像捕获设备抓取高达360°或4π立体弧度范围内的场景。 图像处理 器校正 亮度 或 色度 的不均,并对每个图像 帧 应用空间转换。所述空间转换通过将视觉转换、获取几何和光学失真转换、显示器几何和光学转换合并进行卷积。所述失真校正单独应用于红、绿和蓝成分以消除光学器件的横向色像差。显示器系统随后用于在显示设备上显示生成的合成图像,随后通过投影光学器件投影到观察表面上。所述生成的图像无失真,并且匹配观察表面的特征。,下面是全景视觉系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种具有相关的摄像机、显示光学器件和几何特性的全景视觉系统,其特征在于,所述系统包括:
(a)多个图像获取设备,从场景中抓取图像帧数据,并产生图像感应器输入,所述图像帧数据共同地覆盖最高360°范围的视野,所述图像获取设备具有几何和光学失真参数;
(b)数字转换器,连接至所述多个图像获取设备以对所述图像帧数据和图像感应器输入采样并转换为数字图像数据;
(c)图像处理器,连接至所述数字转换器,所述图像处理器包括:
(i)图像测量设备,用以接收所述数字图像数据并测量与所述数字图像数据相关的图像对比度和亮度柱状图;
(ii)亮度校正模块,通过分析来自所述图像测量设备的图像对比度和亮度柱状图以及来自环境光感应器的环境光照度级别来控制感应器曝光度并优化所述数字图像数据中选择区域的亮度范围,并校正从摄像机、显示光学器件和几何特性数据生成的亮度校正图计算出的亮度不均性;
(iii)卷积级,接收表示光学和几何失真以及摄像机和显示器的非理想性的光学和几何失真参数以及显示器观察参数,并将这些参数卷积生成亮度和空间校正图并提供给相连接的亮度校正模块和失真校正模块;
(iv)失真校正模块,连接至所述卷积级,接收由所述几何和光学失真参数以及显示器观察参数卷积得到的空间校正图以对所述数字图像数据应用失真校正转换,以生成经校正的数字图像数据;
(v)显示控制器,连接至所述失真校正模块以根据所述经校正的数字图像数据组成合成图像;以及
(d)显示器系统,连接至所述图像处理器以在观察表面显示所述合成图像以供观察,所述合成图像无视觉失真。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像处理器适用于单独处理数字图像数据的红、绿和蓝成分以校正横向色像差和失真。
3.根据权利要求2所述的全景视觉系统,其特征在于,所述亮度校正模块单独处理红、绿和蓝成分以校正色度不一致。
4.根据权利要求1所述的全景视觉系统,其特征在于,所述多个图像获取设备和所述数字转换器由多个数字摄像机实现。
5.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,所述显示器系统是光投影系统,其中所述几何和光学失真参数被合并以预校正相关的几何和光学失真。
6.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括至少一个环境光感应器、至少一个单独的信号和至少一个用户调光开关,所述环境光感应器、单独的信号和用户调光开关单独地或结合起来调整所述显示器系统的亮度。
7.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括控制器,其中所述控制器用于传送一组用户参数至所述图像处理器以基于选择的一组观察功能和参数将所述用户参数与失真参数合并。
8.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括连接至所述图像处理器的控制接口,用于接收和传送用户输入和控制参数。
9.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,其中所述图像处理器进一步用于发送曝光控制命令至所述图像获取设备以用于光圈和曝光时间控制。
10.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括观察表面,其中所述观察表面上的合成图像的位置和大小可根据一组用户输入进行调整。
11.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,所述系统为车辆视觉系统。
12.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,所述显示器系统用于在下述组中至少一个上形成车辆内驾驶员视野范围前方的合成图像:仪表板、挡风玻璃、和车顶。
13.根据权利要求12所述的全景视觉系统,其特征在于,所述显示器系统用于形成挡风玻璃和仪表板内角的两个观察表面上的合成图像以模拟车辆两侧的后视镜。
14.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,所述合成图像的焦距位于车辆内驾驶员的焦距范围内。
15.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,所述显示器系统的焦距根据车辆的速度进行调整以确保图像永远在驾驶员的景深范围内。
16.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,所述车辆视觉系统在多个设置中根据下述组中的输入重新设置:转向信号、传输系统、刹车系统、方向盘系统和速度表。
17.根据权利要求16所述的全景视觉系统,其特征在于,当车辆转向信号设置为右转时,所述显示器系统增强车辆的右侧视野;当车辆转向信号设置为左转时,增强车辆的左侧视野。
18.根据权利要求16所述的全景视觉系统,其特征在于,当车辆方向向右转超过预设的角度时,所述显示器系统增强车辆的右侧视野,当车辆方向盘向左转超过预设的角度时,增强车辆的左侧视野。
19.根据权利要求16所述的全景视觉系统,其特征在于,在车辆倒车时,所述显示器系统增强车辆后部视野。
20.根据权利要求16所述的全景视觉系统,其特征在于,如果驾驶员的直接视野被临近物体遮掩时,所述视觉系统增强车辆前方和后方拐角处的至少一个视野。
21.根据权利要求20所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括至少一个激光感应器和雷达感应器,并且其中所述图像处理器进一步使用所述激光感应器和/或雷达感应器检测车外表面和某一目标之间的距离,并在车外表面和所述目标之间的距离落入车辆速度所定义的限度时,提供音频和视频警告。
22.根据权利要求21所述的全景视觉系统,其特征在于,所述显示器系统经过配置后通过摄像机捕捉二维图像以及根据车道和路边模式和物体查找数据库推断出三维图像,显示车辆及其周围的设置的俯视图。
23.根据权利要求20所述的全景视觉系统,其特征在于,所述图像处理器进一步用于检测路面、车道和路边标记中的至少一个,并在车辆外表面接近所述路边标记时提供音频和视觉警告。
24.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括下述组中至少一个:环境光感应器、来车头灯感应器和驾驶员调光开关,并且其中所述显示器系统的亮度和对比度根据所述环境光感应器、来车头灯感应器和驾驶员调光开关中至少一个的读数进行调整。
25.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括压缩级和记录设备以建立摄像机和音频设备检测的事件的连续记录。
26.根据权利要求11所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括集成的GPS导航单元,其将公路图和路边信息显示在所述显示器系统上。
27.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括多个运动检测器和追踪器,所述全景视觉系统用作监视视觉系统。
28.根据权利要求27所述的全景视觉系统,其特征在于,所述图像处理器进一步使用所述运动检测器和追踪器执行运动检测和目标追踪。
29.根据权利要求27所述的全景视觉系统,其特征在于,在所述运动检测器和追踪器检测到运动后,所述图像处理器提供一组视频和音频信号。
30.根据权利要求27所述的全景视觉系统,其特征在于,所述图像处理器进一步定义一组指定的保护区域,追踪多个目标,并在有目标进入所述指定保护区时产生音频和视频报警,并且在有目标进入所述指定保护区域时,所述显示器系统被重新设置以突出显示所述目标。
31.根据权利要求3所述的全景视觉系统,其特征在于,进一步包括一组音频感应器,并且所述数字转换器进一步转换音频感应器输入为数字音频数据,所述全景视觉系统用作视频会议视觉系统。
32.根据权利要求31所述的全景视觉系统,其特征在于,所述图像处理器和所述显示器系统进一步根据视频会议用户产生的音频信号的强度和方向,产生并显示缩放的视频会议用户图像。
33.一种使用具有相关的摄像机、显示光学器件和几何特性以及几何和光学失真参数的全景视觉系统生成覆盖最高360°或4π立体弧度范围的合成图像以提供全景观察的方法,其特征在于,所述方法包括:
(a)从场景中获取图像帧数据,所述图像帧数据共同覆盖最高360°或4π立体弧度的视野范围,并产生一组图像感应器输入;
(b)转换所述图像帧数据和图像感应器输入为数字图像数据,所述数字图像数据与图像亮度和环境光照度级别相关;
(c)测量与所述数字图像数据相关的图像对比度和亮度柱状图,通过分析所述图像对比度和亮度柱状图以及来自环境光感应器的环境光照度级别来控制感应器曝光度并优化所述数字图像数据中选择区域的亮度范围,并校正从摄像机、显示光学器件和几何特性数据生成的亮度校正图计算出的亮度不均性;
(d)接收表示光学和几何失真以及摄像机和显示器的非理想性的光学和几何失真参数以及显示器观察参数,并将这些参数卷积生成亮度和空间校正图;
(e)接收由所述几何和光学失真参数以及显示器观察参数卷积得到的空间校正图以对所述数字图像数据应用失真校正转换,以生成经校正的数字图像数据;
(f)根据所述经校正的数字图像数据组成合成图像;以及
(g)在观察表面显示所述合成图像以供观察,所述合成图像无视觉失真。
34.根据权利要求33所述的方法,其特征在于,进一步单独地处理所述数字图像数据的红、绿和蓝成分以校正横向色像差失真。
35.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,其中亮度调整针对所述红、绿和蓝成分单独地执行以校正色度不一致。
36.根据权利要求35所述的方法,其特征在于,其中校正转换通过以下步骤实现:
(i)获取覆盖所述几何和光学失真参数的整个空间的网格数据集;
(ii)计算对应步骤(i)的网格上的每个数据集的校正转换;以及
(iii)插入邻近网格转换以符合实际图像帧转换参数。
37.根据权利要求36所述的方法,其特征在于,其中步骤(i)和(ii)离线执行,并针对每个图像帧校正访问转换网格。
38.根据权利要求36所述的方法,其特征在于,其中步骤(i)和(ii)在变化情况下动态地完成。
39.根据权利要求36所述的方法,其特征在于,其中与所述转换相关的象素图通过扭曲图表示。
40.根据权利要求39所述的方法,其特征在于,其中所述扭曲图依据递增多项式和位置多项式之一参数化。
41.根据权利要求35所述的方法,其特征在于,进一步生成和传送曝光控制命令至多个图像获取设备。
42.根据权利要求35所述的方法,其特征在于,进一步包括接收控制和用户参数以与失真参数进行卷积处理。
43.根据权利要求35所述的方法,其特征在于,进一步包括运动检测和追踪。
44.根据权利要求42所述的方法,其特征在于,进一步包括根据感应器和用户输入调整所示合成图像的亮度、对比度和大小。
45.根据权利要求42所述的方法,其特征在于,进一步根据一组控制输入重新设置所述显示器系统。
46.根据权利要求42所述的方法,其特征在于,进一步根据一组控制参数调整所述显示器系统的焦距。
47.一种图像处理器,用于具有相关的摄像机、显示光学器件和几何特性以及几何和光学失真参数的全景视觉系统,所述全景视觉系统使用多个图像获取设备以从场景中抓取图像帧并生成数字图像数据和图像感应器输入,并使用数字转换器以转换所述数字图像数据和图像感应器输入为数字图像数据,所述图像处理器包括:
(a)图像测量设备,用以接收所述数字图像数据并测量与所述数字图像数据相关的图像对比度和亮度柱状图;
(b)亮度校正模块,通过分析来自所述图像测量设备的图像对比度和亮度柱状图以及来自环境光感应器的环境光照度级别来控制感应器曝光度并优化所述数字图像数据中选择区域的亮度范围,并校正从摄像机、显示光学器件和几何特性数据生成的亮度校正图计算出的亮度不均性;
(c)卷积级,接收表示光学和几何失真以及摄像机和显示器的非理想性的光学和几何失真参数以及显示器观察参数,并将这些参数卷积生成亮度和空间校正图并提供给相连接的亮度校正模块和失真校正模块;
(d)失真校正模块,连接至所述卷积级,接收由所述几何和光学失真参数以及显示器观察参数卷积得到的空间校正图以对所述数字图像数据应用失真校正转换,以生成经校正的数字图像数据;以及
(e)显示控制器,连接至所述失真校正模块以根据所述经校正的数字图像数据组成合成图像。
48.根据权利要求47所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于单独地处理数字图像数据的红、绿和蓝成分以校正横向色像差失真。
49.根据权利要求48所述的图像处理器,其特征在于,所述亮度校正模块单独地处理数字图像数据的红、绿和蓝成分以校正色度不一致。
50.根据权利要求49所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于生成和传送曝光控制命令至图像获取设备。
51.根据权利要求49所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于接收控制和用户参数以与失真参数进行卷积处理。
52.根据权利要求49所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于运动检测和追踪目标。
53.根据权利要求49所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于根据多个感应器和一组用户输入调整所述合成图像的亮度、对比度和大小。
54.根据权利要求51所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于根据一组控制输入重新设置所述显示器系统。
55.根据权利要求51所述的图像处理器,其特征在于,进一步用于根据一组控制参数调整所述显示器系统的焦距。
本发明涉及视觉系统,更具体地说,涉及一种具有图像失真校正的全景视觉系统。
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