一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种AR

【技术实现步骤摘要】
一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，更具体的说，涉及一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法及装置。

技术介绍

[0002]AR-HUD(Augmented Reality Head Up Display，增强现实抬头显示系统)系统用于结合增强现实技术和抬头显示技术，根据实际交通路况以及驾驶员视线区域，将导航、驾驶速度和行驶车道线等驾驶信息合理生动地投射到汽车前挡风玻璃上，从而在很大程度上减少驾驶员注意力分散，以及降低驾驶员视觉疲劳，以提高驾驶的便捷性与安全性。
[0003]然而，AR-HUD系统将包含驾驶信息的图像投射到汽车前挡风玻璃上的过程中，由于图像需要经过复杂的光学转换，且汽车前挡风玻璃为非标准面型等原因，因此导致AR-HUD系统在汽车前挡风玻璃上最终呈现的图像会出现一定的畸变，从而影响视觉效果。
[0004]综上，如何对AR-HUD系统的成像进行畸变矫正，使AR-HUD系统在汽车前档风玻璃上最终呈现正常无畸变的图像，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术公开一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法及装置，以实现对AR-HUD系统的成像进行畸变矫正，使AR-HUD系统在汽车前档风玻璃上最终呈现正常无畸变的图像。
[0006]一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法，包括：
[0007]根据预先构建的预畸变图像像素点坐标相对于正常图像像素点坐标的坐标偏移量快速查找矩阵，计算AR-HUD系统输入的正常图像中每个正常图像像素点坐标对应的预畸变图像像素点坐标；
[0008]将所述正常图像像素点的颜色信息复制给相对应的所述预畸变图像像素点，得到初始预畸变图像；
[0009]对所述初始预畸变图像相对于所述正常图像存在的每个空洞点，采用邻域插值法对每个所述空洞点进行颜色填充，得到预畸变图像；
[0010]将所述预畸变图像通过所述AR-HUD系统投影，得到对所述正常图像进行成像畸变矫正后的目标图像。
[0011]可选的，所述将所述正常图像像素点的颜色信息复制给相对应的所述预畸变图像像素点，得到初始预畸变图像，具体包括：
[0012]当预畸变图像像素点坐标为非整数时，采用最近邻插值法将非整数的预畸变图像像素点坐标转换为整数的预畸变图像像素点坐标；依据坐标偏移量快速查找矩阵得到与所述整数的预畸变图像像素点对应的正常图像像素点的颜色信息并复制到所述非整数的预畸变图像像素点；
[0013]当预畸变图像像素点坐标为整数时，直接将所述正常图像中与整数的预畸变图像
像素点坐标对应的正常图像像素点的颜色信息，复制到所述整数的预畸变图像像素点。
[0014]可选的，所述坐标偏移量快速查找矩阵的构建过程如下：
[0015]利用预先建立的AR-HUD系统模型，获取正常图像采样点在物理坐标系下的正常图像采样点坐标，以及畸变图像采样点在所述物理坐标系下的畸变图像采样点坐标，其中，所述正常图像采样点和所述畸变图像采样点相对应；
[0016]将每个所述正常图像采样点坐标由物理坐标系变换到像素坐标系，得到对应的正常图像像素点坐标，以及将每个所述畸变图像采样点坐标由物理坐标系变换到像素坐标系，得到对应的畸变图像像素点坐标；
[0017]基于所述畸变图像像素点坐标和相对应的所述正常图像像素点坐标，计算畸变图像采样点相对于正常图像采样点的坐标偏移量，得到所述坐标偏移量快速查找矩阵。
[0018]可选的，所述基于所述畸变图像像素点坐标和相对应的所述正常图像像素点坐标，计算畸变图像采样点相对于正常图像采样点的坐标偏移量，得到所述坐标偏移量快速查找矩阵，具体包括：
[0019]基于各个正常图像像素点坐标的分布规律，使用网格法对所述正常图像进行分块，得到多块子图像；
[0020]根据每块所述子图像中正常图像采样点的坐标偏移量，分别求取每块所述子图像中非采样点的坐标偏移量；
[0021]根据所述正常图像中所有子图像对应的正常图像采样点的坐标偏移量以及非采样点的坐标偏移量，构建所述预畸变图像相对于所述正常图像的所述坐标偏移量快速查找矩阵。
[0022]可选的，当正常图像采样点为16个时，根据16个所述正常图像采样点的坐标偏移量求取非采样点P＝D(i+dx，j+dy)的偏移量的过程包括：
[0023]16个正常图像采样点分别为：
[0024][0025]式中，x
i
和y
j
分别为距离所求非采样点最近的采样点的横坐标和纵坐标，i为行序号，j为列序号；
[0026]求取所述16个正常图像采样点与其所对应的预畸变图像采样点之间的x方向的坐标偏移量矩阵X和y方向的坐标偏移量矩阵Y；
[0027]根据坐标偏移量矩阵X和坐标偏移量矩阵Y求出非采样点P＝D(i+dx，j+dy)在x方向的坐标偏移量
△
dx和在y方向的坐标偏移量
△
dy。
[0028]一种AR-HUD系统的成像畸变矫正装置，包括：
[0029]计算单元，用于根据预先构建的预畸变图像像素点坐标相对于正常图像像素点坐标的坐标偏移量快速查找矩阵，计算AR-HUD系统输入的正常图像中每个正常图像像素点坐标对应的预畸变图像像素点坐标；
[0030]信息复制单元，用于将所述正常图像像素点的颜色信息复制给相对应的所述预畸变图像像素点，得到初始预畸变图像；
[0031]颜色填充单元，用于对所述初始预畸变图像相对于所述正常图像存在的每个空洞点，采用邻域插值法对每个所述空洞点进行颜色填充，得到预畸变图像；
[0032]投影单元，用于将所述预畸变图像通过所述AR-HUD系统投影，得到对所述正常图像进行成像畸变矫正后的目标图像。
[0033]可选的，所述信息复制单元具体包括：
[0034]第一信息复制子单元，用于当预畸变图像像素点坐标为非整数时，采用最近邻插值法将非整数的预畸变图像像素点坐标转换为整数的预畸变图像像素点坐标；依据坐标偏移量快速查找矩阵得到与所述整数的预畸变图像像素点对应的正常图像像素点的颜色信息并复制到所述非整数的预畸变图像像素点；
[0035]第二信息复制子单元，用于当预畸变图像像素点坐标为整数时，直接将所述正常图像中与整数的预畸变图像像素点坐标对应的正常图像像素点的颜色信息，复制到所述整数的预畸变图像像素点。
[0036]可选的，还包括：矩阵构建单元；
[0037]所述矩阵构建单元具体包括：
[0038]获取子单元，用于利用预先建立的AR-HUD系统模型，获取正常图像采样点在物理坐标系下的正常图像采样点坐标，以及畸变图像采样点在所述物理坐标系下的畸变图像采样点坐标，其中，所述正常图像采样点和所述畸变图像采样点相对应；
[0039]坐标系变换子单元，用于将每个所述正常图像采样点坐标由物理坐标系变换到像素坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AR-HUD系统的成像畸变矫正方法，其特征在于，包括：根据预先构建的预畸变图像像素点坐标相对于正常图像像素点坐标的坐标偏移量快速查找矩阵，计算AR-HUD系统输入的正常图像中每个正常图像像素点坐标对应的预畸变图像像素点坐标；将所述正常图像像素点的颜色信息复制给相对应的所述预畸变图像像素点，得到初始预畸变图像；对所述初始预畸变图像存在的每个空洞点，采用邻域插值法对每个所述空洞点进行颜色填充，得到预畸变图像；将所述预畸变图像通过所述AR-HUD系统投影，得到对所述正常图像进行成像畸变矫正后的目标图像。2.根据权利要求1所述的成像畸变矫正方法，其特征在于，所述将所述正常图像像素点的颜色信息复制给相对应的所述预畸变图像像素点，得到初始预畸变图像，具体包括：当预畸变图像像素点坐标为非整数时，采用最近邻插值法将非整数的预畸变图像像素点坐标转换为整数的预畸变图像像素点坐标；依据坐标偏移量快速查找矩阵得到与所述整数的预畸变图像像素点对应的正常图像像素点的颜色信息并复制到所述非整数的预畸变图像像素点；当预畸变图像像素点坐标为整数时，直接将所述正常图像中与整数的预畸变图像像素点坐标对应的正常图像像素点的颜色信息，复制到整数的预畸变图像像素点。3.根据权利要求1所述的成像畸变矫正方法，其特征在于，所述坐标偏移量快速查找矩阵的构建过程如下：利用预先建立的AR-HUD系统模型，获取正常图像采样点在物理坐标系下的正常图像采样点坐标，以及畸变图像采样点在物理坐标系下的畸变图像采样点坐标，其中，所述正常图像采样点和所述畸变图像采样点相对应；将每个所述正常图像采样点坐标由物理坐标系变换到像素坐标系，得到对应的正常图像像素点坐标，以及将每个所述畸变图像采样点坐标由物理坐标系变换到像素坐标系，得到对应的畸变图像像素点坐标；基于所述畸变图像像素点坐标和相对应的所述正常图像像素点坐标，计算畸变图像采样点相对于正常图像采样点的坐标偏移量，得到所述坐标偏移量快速查找矩阵。4.根据权利要求3所述的成像畸变矫正方法，其特征在于，所述基于所述畸变图像像素点坐标和相对应的所述正常图像像素点坐标，计算畸变图像采样点相对于正常图像采样点的坐标偏移量，得到所述坐标偏移量快速查找矩阵，具体包括：基于各个正常图像像素点坐标的分布规律，使用网格法对所述正常图像进行分块，得到多块子图像；根据每块所述子图像中正常图像采样点的坐标偏移量，分别求取每块所述子图像中非采样点的坐标偏移量；根据所述正常图像中所有子图像对应的正常图像采样点的坐标偏移量以及非采样点的坐标偏移量，构建所述预畸变图像相对于所述正常图像的所述坐标偏移量快速查找矩阵。5.根据权利要求3所述的成像畸变矫正方法，其特征在于，当正常图像采样点为16个
时，根据16个所述正常图像采样点的坐标偏移量求取非采样点P＝D(i+dx，j+dy)的偏移量的过程包括：16个正常图像采样点分别为：式中，x
i
和y
j
分别为距离所求非采样点最近的采样点的横坐标和纵坐标，i为行序号，j为列序号；求取所述16个正常图像采样点与其所对应的预畸变图像采样点之间的x方向的坐标偏移量矩阵X和y方向的坐标偏移量矩阵Y；根据坐标偏移量矩阵X和坐标偏移量矩阵Y求出非采样点P＝D(i+dx，j+dy)在x方向的坐标偏移量
△
dx和在y方向的坐标偏移量
△
dy。6.一种AR-HUD系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昭童，成一诺，郭健，
申请(专利权)人：天津经纬恒润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：