[发明专利]运用时间序列结构光技术实现投影显示几何校正的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多投影机拼接中的投影显示几何校正技术，特别是涉及基于时间序列结构光技术的针对不规则投影表面的几何校正。

背景技术

向不规则三维表面投影时，受投影表面三维形状和投影机摆放位置和朝向的影响，显示图像会产生几何畸变。利用计算机视觉技术，对投影机缓存图像进行几何修正，使人眼在特定位置和视角观察投影画面时，能看到没有几何畸变的投影图像。该技术可用于投影拼接中的几何校正问题。三维表面投影的几何校正技术使投影环境摆脱了专用投影屏幕的限制，作为多投影拼接的关键技术，被广泛应用于高分辨率、大屏幕、沉浸式显示，如机场塔台模拟系统、远程视频会议显示、办公室交互式显示环境等。罗建利等在论文“多投影仪自由立体显示系统中的特征点检测及几何校正[J]。电子学报，2010，38（8）：1729-1735”中采用投影和捕捉特征图案的方法获取摄像头平面与投影机缓存平面的对应关系，并通过该对应关系对投影图像进行几何校正。该方法首先投影和捕捉圆形特征点阵列；对拍摄到的特征点阵列进行特征点检测，采用基于Hough变换的圆检测方法检测特征圆，然后使用最小二乘直线拟合方法对特征点位置进行校正；利用检测到的特征点在摄像头空间与投影机缓存空间建立一一对应的网格；最后，根据对应网格间一一映射关系，把期望图像纹理映射到投影机缓存空间来实现几何校正。以上述方法为代表的基于投影特征图案的几何校正方法有如下缺陷：首先，检测特征点的方法受投影环境干扰较大，常见干扰如反射率不一致的显示表面、背景光、投影环境中的无关物体均会对特征点的检测造成不利影响，上述干扰可能造成特征点的误检和漏检，进而对后续步骤如网格构建带来不便。其次，由于建立起的映射网格越细密，摄像头与投影机的映射关系越精确，几何校正精度就越高，然而特征点检测得到的特征点数目有限，导致得到的映射网格紧密程度不高，直接影响几何校正的精确度。第三，采用Hough变换方法检测拍摄到的已经变形的非标准圆，虽然在后期处理中进行了校正，得到的圆心位置也不可避免存在误差。第四，该方法利用特征点构建网格的方法操作繁琐、计算量大，包括排序、直线拟合、判断和去除误检测点、插入漏检测点等操作，不利于投影几何校正的快速性。如何克服现有方法特征点检测精确度低、抗干扰性差，映射网格不够紧密，网格化过程操作繁琐、计算效率低的缺点，应用本发明提及的方案就可以解决这一关键技术问题。

  

发明内容

本发明的目的是针对目前投影显示几何校正方法特征点检测精确度低、抗干扰性差，映射网格不够紧密，网格化过程操作繁琐、计算效率低的缺点，提供一种运用时间序列结构光技术的投影显示几何校正方法，该方法精确度高、操作简便。

本发明的目的是采用下述技术方案来实现的：

使用投影装置向显示表面投射水平和垂直方向的结构光图案序列，并用摄像装置进行同步拍摄，通过解码得到摄像头图像每个像素点对应的投影机缓存图像坐标，在摄像头图像中确定投影有效区域，在投影有效区域内找一个与原始图像具有相同横纵比的最大内接矩形作为最终图像显示区域                                                ，求解与原始图像的单应性关系，根据以及摄像头图像与投影机缓存图像的坐标对应关系建立原始图像到投影机缓存图像的非线性离散映射关系，根据离散映射点将原始图像与投影机缓存平面网格化，在对应网格区域采用纹理映射的方法把原始图像变换到投影机缓存平面。

本发明与现有技术相比有如下优点：

因为摄像头空间中最终矩形显示区域每一个像素点的对应点均作为节点构建映射网格，所以在摄像头像素数目一定的条件下，本发明的网格划分方法理论上是最精细的划分方式，能达到很高的几何校正精度；与基于特征点的网格化映射的方法相比，本文方法建立的网格精细程度更高，而且网格建立过程更加简便直接，不必进行排序、直线拟合、判断和去除误检测点、插入漏检测点等繁琐操作，能达到更高的计算效率和精确度。

附图说明

图1为本发明投影几何校正系统结构图。

图2为本发明投影几何校正方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图、工作原理对本发明作进一步详细说明。