[发明专利]基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影映射技术，具体涉及一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法。

背景技术

随着信息量增加，信息的呈现方式越来越多元化。信息技术的发展，使得虚拟现实，增强现实技术的实现成为可能。在这类技术诞生之前，我们所处的真实世界难以呈现超越时间与空间的信息。但是通过虚拟技术与模拟仿真，任意信息可以叠加至真实世界，让用户感知到丰富的视觉信息，从而达到超越现实的感官体验。虚拟现实的目标是将物理世界的信息与虚拟世界的信息无缝对接，实现从原子到比特的一一映射。目前的增强现实项目多通过头盔显示器和眼镜实现，例如Oculus Rift增强现实显示器和谷歌眼镜。但是这类设备的成像效果有待提升。而且，用户佩戴一定时间后容易产生视疲劳。另一增强现实方案是使用智能手机，调用摄像头捕捉的图像，并在图像上渲染所需展示的信息。

但是对于公共场所的增强现实项目，很难要求参与者使用统一设备。因此，在实物上投影成为实现增强现实的第三种选择。投影映射，又称为空间增强现实。使用投影技术，我们可以将图像或数据投射至那些形状不规则的物体上。使用相关软件，可以输出与物体平面相适应的图像。

现有投影映射技术方案，需要用户使用绘图工具绘制出需要投影的区域，并且在绘制的同时需要打开投影仪用肉眼定位。绘图工具会为用户提供基础几何图形，用户可以通过拖拽改变图形的大小和角度。对于形状不规则的物体，用户需要使用多边形工具绘制轮廓。

现有技术方案的缺点在于，用户手动设定的投影区域很可能与实物轮廓不吻合。当投影仪或模型位置发生轻微移动时，用户手动绘制的区域便不再准确。而现行方案并不会为用户反馈投影区域的偏差，并自动修正投影范围。因此有必要应用更为自动和智能的区域识别技术，代替手动绘制投影区域的步骤。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，能够自动适应变化，使用摄像头捕捉的图像判定投影区域。可快速检测出投影区域，重新设定投影范围，实时更正投影图像与实物的偏差。并且，投影映射不仅限于静态物体，动态物体的轮廓也可被捕捉到，从而实现运动中物体的实时投影渲染。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，包括如下步骤：

S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；

S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；

S3对轮廓进行分类，判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；

S4在顶点连成的区域内输出投影图像。

进一步的，所述步骤S1中，初步区分前景和背景时，设为灰度图FT[i,j]，T为所设阈值，满足如下公式：

进一步的，所述步骤S2中，对曲线进行采样时，设曲线的两个顶点X₁与X₂，它们的坐标为X₁＝(x₁,y₁),X₂＝(x₂,y₂)，此时，在X₁与X₂中间找到点X₀＝(x₀,y₀)的位置,坐标通过计算距离得到：

式中，d为中间点X₀距离起点X₁的距离，在每两个点之间再取一个点，重复这一步骤，得到拟合任意物体轮廓的多边形轮廓。

进一步的，所述步骤S2中，进行多边形拟合时，用最少的折线拟合曲线；对曲线进行采样，在曲线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。

进一步的，所述步骤S2中，进行多边形拟合时，全部使用折线进行拟合，对折线进行采样，在折线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。

进一步的，所述步骤S3中，通过比对各个物体顶点连线的长度比例，实现对轮廓进行分类。

进一步的，所述步骤S4中，输出投影图像时，区域外的部分设定为黑色。

本发明公开的基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，具有以下有益效果：