魚眼全景圖的立體投影設(shè)計(jì)

房若宇

(浙江大學(xué)物理系 浙江 杭州 310027)

1 引言

全景圖像技術(shù)能夠在一張圖像中完整展現(xiàn)相機(jī)周圍的信息，能高效地為各種計(jì)算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用提供重要的信息來(lái)源[1～9]，而魚眼鏡頭是建立全景視覺(jué)系統(tǒng)最有效的方法之一.本實(shí)驗(yàn)利用透明的筆記本電腦膜制作的圓臺(tái)式立體投影裝置，具有制作方法簡(jiǎn)單，可以360°全方位的觀察，觀察者可以從任意角度看到立體投影效果而不會(huì)有失真的感覺(jué).另外本實(shí)驗(yàn)還找到了一種普遍適用的將靜止的高清環(huán)形圖轉(zhuǎn)換為可旋轉(zhuǎn)視頻的方法.用這種方法制作的視頻投影源，投影效果非常好，更大程度地拓寬了全景圖像發(fā)展的新方向[10,11].

2 圓臺(tái)式投影裝置的制作

本實(shí)驗(yàn)立體投影裝置用透明的筆記本電腦膜制作.圓錐的頂角為254.6°，所構(gòu)成的圓錐母線與水平面的夾角為45°.反射面具體尺寸根據(jù)所使用電子播放設(shè)備屏幕大小而定.另外，為了避免成像在頂角處產(chǎn)生扭曲，將圓錐的頂角剪去制成圓臺(tái)，成像效果有很大提高.裝置示意圖如圖1所示.

成像原理主要是光的反射，但由于圓錐是曲面，成像比棱鏡復(fù)雜得多，反射圓錐并不能將全景圖片重新無(wú)失真地重現(xiàn)在眼前，只有在正對(duì)視線的圓錐軸的母線附近，圖像才接近真實(shí)，而越靠近兩側(cè)，其反射的圖片區(qū)域范圍越大，成像也就越擁擠，產(chǎn)生一定的變形.弱化這種變形的方法，可以將圖片與反射圓錐底面都增大，這樣看到的較為真實(shí)的中間區(qū)域就變大，而變形的區(qū)域所占比例就減小，能夠大大改善成像的質(zhì)量，能夠360°清楚地觀察到立體全景圖.

圖1 圓臺(tái)投影裝置示意圖

3 視頻源的制作

用圓臺(tái)式裝置進(jìn)行投影，要求投影源必須是環(huán)繞型的，這樣才能通過(guò)圓臺(tái)投影成像出立體的效果.首先將一張高清的、色彩鮮艷有層次感的圖片制作成360°環(huán)繞的圖片，作為后續(xù)改進(jìn)的素材.另外，如何將圖片自動(dòng)旋轉(zhuǎn)是一個(gè)較大的技術(shù)難題，目前還沒(méi)有現(xiàn)成的軟件.本實(shí)驗(yàn)采用現(xiàn)在較為流行的HTML+CSS+JavaScript語(yǔ)言(以JavaScript為主，HTML和CSS為輔)編寫了一個(gè)小型應(yīng)用程序解決這一問(wèn)題.程序如下：