[发明专利]非平面多投影显示的几何与光学校正方法

权利要求书

1.一种非平面多投影显示的几何与光学校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，由一个投影仪阵列和一台摄像机组成整个多投影环境，投影仪之间上下摆放，投影区域有重叠，摄像机能同时观察所有投影仪所投影覆盖的区域；

步骤二，几何校正：每个投影仪依次投影单张棋盘格图像，并由摄像机依次捕捉，对于每一张捕捉下的图片，使用棋盘格查找方法查找图片中的棋盘格内角点，这些内角点将摄像机中对应的投影仪覆盖区域细分为四边形面片网格，与所用棋盘格图像中已知的相应角点建立矩阵方程，建立各投影仪与图像之间的几何映射；

步骤三，光学校正：提供投影仪坐标系中的每一个像素点以一个权重，非重叠区域权重为1，重叠区域的权重取决于当前像素点到各个投影区域边界的距离，根据各个区域的权重建立各个投影仪像素点的映射表；

步骤四，实时的矫正过程：对于投影仪坐标系中的每个像素点，找到步骤二建立的几何映射中对应的图像坐标系中的位置，赋予该位置像素点的值，再乘以步骤三所设置的权重，得到最终该投影仪需要投影的图像。

2.根据权利要求1所述的非平面多投影显示的几何与光学校正方法，其特征是，所述使用棋盘格查找方法查找图片中的棋盘格内角点，具体为：检测棋盘格中由四个黑白区域构成的角点，并记录角点处黑白区域的边界位置，通过角点位置以及相应的边界位置连通属于同一个棋盘格黑或者白区域的角点，得到相互连通的角点集合，通过已知棋盘格行数与列数确定棋盘格中的角点数，根据所得连通的角点集合中角点个数是否等于棋盘格的角点数确定棋盘格角点集合，识别棋盘格。

3.根据权利要求1所述的非平面多投影显示的几何与光学校正方法，其特征是，所述建立各投影仪与图像之间的几何映射，具体为：

对于每一个四边形，点坐标(x，y，1)乘以一个3×3的矩阵，等于对应点的坐标(x*，y*，1)，四个点点对应关系中的(x，y)建立8个方程，再加上固定的z坐标1，一共9个方程，计算出矩阵的9个参数，依次计算出摄像机坐标系中每个四边形内像素点与投影仪坐标系中对应的四边形内像素点之间的变换矩阵，称为Homography矩阵，每个投影仪对应一组Homography矩阵；要投影的图像大小已知，在摄像机中显示的位置已知，同样计算出图像坐标系与摄像机坐标系之间的Homography矩阵，将上述两类矩阵相乘得到图像坐标系与投影仪坐标系之间的Homography矩阵，遍历投影仪坐标系由内角点组成的四边形网格内的各个像素点，其坐标位置乘以对应四边形的投影仪坐标系到图像坐标系的Homography矩阵得到预投影图像坐标系中像素点的位置。

4.根据权利要求1所述的非平面多投影显示的几何与光学校正方法，其特征是，所述重叠区域的权重，其与当前像素点到各个投影区域边界的距离的关系具体为：BPi(xPi,yPi)=dPi(xPi,yPi)/ΣjdPj(HC2PjHPi2C(xPi,yPi)),j=1...i...N,]]>

其中：B表示权重，P_i、P_j表示第i、j个投影仪，(x，y)表示坐标值，d是像素点到每个投影仪投影区域四个边的一个归一化最短距离，是相机坐标系到第j个投影仪坐标系的Homography矩阵，是第i个投影仪坐标系到相机坐标系的Homography矩阵，N表示投影仪的总数。