一种视景图像水波纹消除方法、系统、电子设备及介质与流程

    专利2026-08-17  12


    本发明属于飞行仿真技术的视景领域,具体涉及一种视景图像水波纹消除方法、系统、电子设备及介质。


    背景技术:

    1、传统的飞行训练通常需要在真实飞行器上进行,这不仅成本高昂,而且存在一定的安全风险。飞行模拟器作为替代方案,能够提供高度仿真的飞行环境,有助于降低飞行训练的成本。飞行模拟器是航空领域中广泛应用的训练工具,它能够提供逼真的飞行体验并模拟各种飞行条件,用来给飞行员提供模拟飞行的训练。在飞行模拟器中,为了给飞行员展示出接近真实的视景效果,往往采用大视场角的幕布,并采用多台投影仪进行协同投影。

    2、多通道视景系统是飞行模拟器的核心组成部分,通过投影多个显示通道上的图像来构建一个真实感强烈的视景环境。在多通道视景校正融合的过程中,曲面校正投影图像的重要性不可忽视。画面校正的质量将对视景系统的呈现效果产生重大影响,尤其是在校正后画面的一阶和二阶连续性方面。一阶连续性是指投影后图像在x轴和y轴方向上,相邻像素的位置是否存在明显的偏差,导致画面出现撕裂或扭曲等现象。二阶连续性则关注同一物体在投影图像上运动时,观察者是否感受到位置变化引起的大小不一或运动不匀速的情况。确保投影图像的曲面校正是确保视景系统呈现效果的关键环节。通过准确校正画面,可以消除画面撕裂和扭曲等不良影响,提高图像质量。同时,对于物体在图像上的运动,良好的二阶连续性保证了观察者能够准确感知物体的大小变化和运动速度,提供更真实的观看体验。

    3、由于计算机产生的投影画面都是平面画面,投射到球面幕上后会出现画面畸变,为了对畸变进行修正,需要实现对投射画面进行“逆畸变”,也就是所谓的“几何校正”。目前常见的几何校正方法,都是通过在投影幕上打上标定网格画面,然后由人工(也有部分方法通过摄像头采集自动进行校准)拖拽网格对准投影幕上预制的标定网格,从而获取校正矩阵。此类方法受限于人工标定/摄像头拍摄精度的限制,难以严格对准标定网格,更重要的是,由于标定网格数量限制,仅对准有限的标定点并不能保证最终拼接效果良好,而必须保证对准后,通过网格点之间的曲线二阶导数不发生突变,否则校正后的画面,将在这些突变点处出现明显的“水波纹”,使得画面显示效果大打折扣。通过增加标定点数量能够减少这一情况的发生,但是增加插值点的数量会指数级的增大人工校正过程的工作量。对于利用相机进行反馈的自动拼接系统,由于环境反光、标定点亮度、球幕脏点和噪声等影响,导致系统对标定点的识别也难以达到很高精度,过密的标定点反而会导致系统校正性能下降,且方法受限于人工标定/摄像头拍摄精度的限制,会导致校正精度不高,校正出来的图像不能很好地与球面幕布对齐(校正效果不好),导致部分区域存在一阶或二阶不连续,虽然通过增加标定点的方法进行规避,但是会增大人工校正过程的工作量。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为了解决现有技术中经过几何校正后的图像中存在水波纹的问题,提出一种视景图像水波纹消除方法、系统、电子设备及介质,用于克服目前存在的缺陷。

    2、一种视景图像水波纹消除方法,所述方法包括步骤:

    3、s1.获得所有标定点在预畸变图像上的位置,所有标定点形成行列排列;

    4、s2.对每一行中所有标定点及每一列中的所有标定点进行曲线拟合,拟合出对应的行曲线和列曲线;

    5、s3.求取所述行曲线和列曲线的所有交点,作为在所述预畸变图像上的新的标定点;

    6、s4.对所有的新的标定点进行曲面插值,实现对每一个像素点从原图到预畸变图像的坐标的逆映射。

    7、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s1采用传统校正算法获得所有标定点。

    8、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述行曲线和列曲线的误差最小。

    9、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述s3中所有交点采用牛顿迭代法计算得到。

    10、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,还包括:s5.采用插值得到的数据进行分析验证。

    11、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述验证包括对所述插值得到的数据的一阶和二阶导数是否连续进行验证。

    12、如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,还包括s6.采用插值得到的数据进行球幕重构,拟合成一个新的球幕。

    13、本发明还提供了一种视景图像水波纹消除系统,所述系统实现所述的方法,包括如下模块:

    14、获得模块,用于获得所有标定点在预畸变图像上的位置,所有标定点形成行列排列;

    15、曲线拟合模块,用于对每一行中所有标定点及每一列中的所有标定点进行曲线拟合,拟合出对应的行曲线和列曲线;

    16、计算模块,用于求取所述行曲线和列曲线的所有交点,作为在所述预畸变图像上的新的标定点;

    17、曲面插值模块,用于对所有的新的标定点进行曲面插值,实现对每一个像素点从原图到预畸变图像的坐标的映射。

    18、本发明还提供了一种电子设备,所述电子设备包括:

    19、存储器,存储有可执行指令;

    20、处理器,所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令,以实现所述的方法。

    21、本发明还提供了一种计算机存储介质,所述介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行实现所述的方法。

    22、本发明的有益效果

    23、与现有技术相比,本发明有如下有益效果:

    24、(1)本发明无需人工参与,实现全自动化;

    25、(2)本发明采用对标定点进行逆映射的方法,能够有效地解决几何校正后的图像中存在水波纹的问题;

    26、(3)本发明采用对新标定点进行二次曲面插值的方法,能在消除水波纹的前提下保证几何校正精度。



    技术特征:

    1.一种视景图像水波纹消除方法,其特征在于,所述方法包括步骤:

    2.根据权利要求1所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,所述s1采用传统校正算法获得所有标定点。

    3.根据权利要求1所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,所述行曲线和列曲线的误差最小。

    4.根据权利要求2所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,所述s3中所有交点采用牛顿迭代法计算得到。

    5.根据权利要求1所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,还包括:s5.采用所述插值得到的数据进行分析验证。

    6.根据权利要求5所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,所述验证包括对插值得到的数据的一阶和二阶导数是否连续进行验证。

    7.根据权利要求6所述的视景图像水波纹消除方法,其特征在于,还包括s6.采用所述插值得到的数据进行球幕重构,拟合成一个新的球幕。

    8.一种视景图像水波纹消除系统,其特征在于,所述系统实现权利要求1-7任一项所述的方法,包括如下模块:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:

    10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行实现权利要求1-7任一项所述的方法。


    技术总结
    本发明涉及一种视景图像水波纹消除方法、系统、电子设备及介质,方法包括步骤:获得所有标定点在预畸变图像上的位置,所有标定点形成行列排列;对每一行中所有标定点及每一列中的所有标定点进行曲线拟合,拟合出对应的行曲线和列曲线;求取所述行曲线和列曲线的所有交点,作为在所述预畸变图像上的新的标定点;对所有的新的标定点进行曲面插值,实现对每一个像素点从原图到预畸变图像的坐标的逆映射。本发明无需人工参与,实现全自动化;本发明采用对标定点进行逆映射的方法,能够有效地解决几何校正后的图像中存在水波纹的问题;且采用对新标定点进行曲面插值的方法,能在消除水波纹的前提下保证几何校正精度。

    技术研发人员:沈真,蔡向群
    受保护的技术使用者:北京东方瑞丰航空技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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