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在上述文獻探討中,現存的鳥瞰影像產品皆存在著一些缺陷如:接合部黑色 斷層、接合部色彩不協調、反扭曲和影像接合品質較差…等缺點。其原因是由於 傳統鳥瞰影像的建構方法有一些缺點存在。以下將簡介傳統鳥瞰影像的建構方法,

並且提出可行之解決方案。

1.4.1 傳統鳥瞰影像建立方法簡介

現存的鳥瞰影像建立方法大約會經過下列幾個步驟:1.攝影機校正(Camera

calibration)、2.魚眼影像的扭曲回復(Undistortion)、3.投影至平面(Projection)、4.

影像接合(Registration)。以下將介紹各步驟的目的以及方法。

I. 攝影機校正(Camera Calibration)

攝影機校正主要在求取攝影機內部的參數,包括:(1) 攝影機焦距 ,

(2)像素點的長寬比(Aspect ratio) ,(3)攝影機的中心座標(Principal coordinates) ,以及(4)影像軸間夾角 。

II. 魚眼影像的扭曲回復(Undistortion)

魚眼攝影機為了要增加視野範圍,致使其影像有嚴重的扭曲現象(圖1.19)。影 像的扭曲可分為兩個部份:切向(Tangential)與徑向(Radial)扭曲。徑向扭曲又可分 為枕狀(Pincushion)(圖1.20(a))與桶狀(Barrel)扭曲(圖1.20(b));前者常見於長焦鏡頭 與精密的光學鏡頭,魚眼攝影機的扭曲屬於桶狀扭曲。圖1.21描述魚眼攝影機的 架構。

(a) (b)

圖 1.19:標記板與其魚眼中的影像。 圖 1.20:Radial distortions(a) pincushion (b) barrel。

圖 1.21:魚眼攝影機架構。

III. 投影至平面(Projection)

魚眼影像的扭曲回復後,還要再將其轉變為如同攝影機由正上方拍攝的影像,

如圖 1.22 所示。這裡採用 Perspective-to-top view transformation 技術[Har03]所轉換 的俯視圖作為舉例。

圖1.22:Perspective-to-top view transformation。

IV. 影像接合(Registration)

由於車子的四周架設有四組攝影機,每張影像經上述的過程處理後,可得四 張俯視影像,如圖 1.23(a)所示。此處影像對位的目的就是要將四張影像接合成一 張,如圖 1.23(b)所示。利用事先在場景中擺設的標示,來在影像中製造特徵,供 影像對位用。

(a) (b)

圖 1.23:影像接合。

1.4.2 問題探討與改進之想法

本實驗針對建立傳統鳥瞰影像的四個步驟進行分析,發現有以下缺點:

1. 傳統的方法要經過四個步驟依序求取參數,如此四張魚眼影像才可根據轉換 參數接合成一張鳥瞰影像。而求取轉換參數的過程難免會產生誤差,而這些 誤差會被保留至下一個步驟並且在下一次求取參數的過程被放大,如此便會 影響鳥瞰影像的品質。

2. 傳統的方法在接合影像時是在影像中放置標記物,以此標記物找尋特徵點進

行影像的對位及接合。此方法並沒有考慮到標記物會在反扭曲和投影的過程 產生形變,因此找尋的特徵點會產生誤差,而且此接合方法並沒有考慮車周 實際環境,上述兩點會造成鳥瞰影像的品質低落。

本實驗根據上述兩點缺陷,提出下列解決的想法:

I. 減少建立鳥瞰影像的步驟,如此便能避免誤差的傳遞及放大

II. 拍攝與魚眼影像相同場景的實際俯視圖來作為特徵點找尋的依據,如此便可 避免影像接合錯位的問題

總合以上兩點改進的想法,我們提出了 PTV 影像的轉換法,此轉換法經實驗分析 品質較傳統鳥瞰影像好。此外為了提升本 PTV 影像的附加價值,本實驗希望以此 影像為基礎建立一套自動偵測停車格並自動停車的車駕輔助系統

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