投影机输出图像的校准方法技术

本发明专利技术提供了一种投影机输出图像的校准方法，包括如下步骤：在屏幕上形成多个标记图形；采用成像装置采集到标记图形，并计算出对应的标记点，以及由标记点在成像装置像平面上构成的一标准几何图形；采用一投影机在所述屏幕上投射多个特征模式图形；记录投射的多个所述特征模式图形在投影机像平面和成像装置像平面下的位置；利用记录下来的每个特征模式图形在两个像平面下的位置进行对比，计算这两个像平面的映射规则；根据所述特征模式图形在成像装置像平面下的位置以及映射规则，计算出投影机的最大有效投影区域；根据映射规则和最大有效投影区域对投影画面进行畸变调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多媒体
，尤其涉及一种投影机输出图像的校准方法。
技术介绍
投影机在投影的时候出现画面畸变是由来已久的技术难题。投影机通常要配合投影屏幕(墙面、幕布等)使用，且要求投影机的安放位置、投影角度要满足一定条件，如正对屏幕，才能使投影出无畸变的矩形画面。对于固定安装的投影机，安装时需要对投影机安装位置、角度进行精确调整，耗费时间和人力；且随着固定装置的老化、松动，投影机需要定期进行安装维护，否则会导致投影出来的画面发生越来越严重的偏歪畸变，影响观感。对于移动使用的投影机，使用前也需要对投影机摆放位置、角度进行多次繁琐的调整，才能投影出理想的无畸变画面。根据投影机与屏幕之间的位置关系，投影机又分为正对屏幕的投影机和侧对屏幕的投影机。正对屏幕的投影机会导致使用者容易受到投影机的强光刺激，造成眼部不适或者视力损伤，并且使用者更容易遮挡投射出来的光线，影响了投影画面的观感。而侧对屏幕的投影机，需要根据投影机与屏幕的相对位置对输出画面做出调整才可以保证投影出的画面是正常无畸变的，这增加了投影机的制造难度。现有技术是通过下列几种方式来解决投影画面畸变的问题：第一种方式：手动水平、竖直校正。在投影机内部设置水平校正和竖直校正的功能，调整光学透镜组件或成像传感器的方式，将投影画面调整到无畸变状态。第二种方式：将投影机放置在中心位置(上下居中、左右居中)，九十度正对投影幕布，以此获得无畸变画面；第三种方式：偏轴投影。光机的光路故意偏移一定角度，若投影机刚好偏移这个角度进行投影，则投影出来的画面刚好无畸变。现有的各种校正投影画面畸变的技术都有缺陷：第一种方式的缺陷在于操作繁琐，往往要十几分钟才能调整好。而且调好之后不能移动投影机的位置和角度，否则画面又会畸变。此方式一般仅能够调整畸变幅度较小的梯形画面；对于复杂的四边形畸变，则无法通过此方法调整。第二种方式缺点在于投影机处于整个场景中心的“皇帝位”，而观看投影画面的人都只能尴尬地围绕在投影机周围。此外，投影机需要悬挂安装，或采用额外设备进行支撑。第三种方式的偏轴投影只能解决垂直梯形畸变，而不能解决水平梯形畸变，因此投影机仍然必须放在人群的中间位置。偏轴投影技术也不能解决枕形畸变。即使是垂直畸变，也只能解决固定角度的畸变，如果投影机的俯仰角与预设的偏轴角度不一致，那么仍然会产生画面畸变。更关键的是，现有技术都不具备智能自动定位投影幕布和自动调整画面畸变的能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够自动校准图像的投影机输出图像的校准方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种投影机输出图像的校准方法，包括如下步骤：在屏幕上形成多个标记图形；采用成像装置采集到标记图形，并计算出对应的标记点，以及由标记点在成像装置像平面上构成的一标准几何图形；采用一投影机在所述屏幕上投射多个特征模式图形；记录投射的多个所述特征模式图形在投影机像平面和成像装置像平面下的位置；利用记录下来的每个特征模式图形在两个像平面下的位置进行对比，计算这两个像平面的映射规则；根据所述特征模式图形在成像装置像平面下的位置以及映射规则，计算出投影机的最大有效投影区域；根据映射规则和最大有效投影区域对投影画面进行畸变调整。可选的，所述标记点是所述标记图形中的特征点；所述标记图形选自于边框、半框、线条、圆点、对角点、对角半框，也可以是其他不易混淆的特征图形。可选的，所述标记点形成的标准几何图形是四边形。可选的，所述特征模式图形在投影机相平面上的形状选自于圆斑阵列、网格线、十字线、黑白棋盘格，或其他可提取特征点的图形。可选的，采用一投影机投射不同亮度的光线来照明屏幕上的多个标记图形，所述成像装置采集标记图形的步骤进一步包括如下步骤：设定投影机初始照明亮度等级；采用成像装置拍摄一幅图像；对所拍摄图像进行高斯下采样，获得高斯金字塔图像序列；从图像序列中的尺寸最小的图像开始，逐一对其轮廓进行识别，寻找到标记图形并记录标记的坐标信息，若无法找到标记图形则增加投影机照明亮度重新进行高斯采样和轮廓识别。可选的，记录所述特征模式图形在成像装置像平面下的坐标的步骤，进一步包括识别特征模式图形的步骤，所述识别特征模式图形的步骤包括：采用成像装置记录屏幕区域的背景图像；投影机投射特征模式图形；摄像机记录下当前图像；获取差异图像，从而提取出特征模式图形。可选的，所述计算出屏幕上的最大有效投影区域的步骤进一步包括：计算投影机在成像装置平面内的最大覆盖区域；计算标准几何图形与最大覆盖区域在成像装置像平面内的成像交集区域；采用映射规则把成像交集区域映射到屏幕所处的平面内，并求其最大内接矩形；采用映射规则把最大内接矩形映射回投影机像平面，得到投影机的最大有效投影区域。可选的，选取不同形状的图形实施在所述屏幕上投射多个特征模式图形的步骤。本专利技术通过成像装置像平面上的标准几何图形与特征模式图形对比而定量计算出投影图像的畸变程度并记录形成了一个映射规则。因此，在投影机像平面上使用该映射规则形成一个有畸变的图像，也即是将待投射图像进行预畸变，最后将预畸变图像投射到有效投影区域，即可以在成像装置像平面上形成一个无畸变的图像。附图说明附图1所示是本专利技术所述投影机输出图像的校准方法的实施步骤示意图。附图2所示是附图1中步骤S11的一种可选具体实施方式的实施步骤示意图。附图3所示是附图1中步骤S13进一步包括的识别特征模式图形步骤的一种可选具体实施方式的实施步骤示意图。附图4所示是附图1中步骤S15进一步包括的计算出投影机的最大有效投影区域步骤的一种可选具体实施方式的实施步骤示意图。附图5A至附图5D是本专利技术一实施例在实施过程中的屏幕图形变化。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的投影机输出图像的校准方法的具体实施方式做详细说明。附图1所示是本专利技术所述投影机输出图像的校准方法的实施步骤示意图，包括：步骤S10，在屏幕上形成多个标记图形；步骤S11，采用成像装置采集到标记图形，并计算出对应的标记点，以及由标记点在成像装置像平面上构成的一标准几何图形；步骤S12，采用投影机在所述屏幕上投射多个特征模式图形；步骤S13，记录投射的多个所述特征模式图形在投影机像平面和成像装置像平面下的位置；步骤S14，利用记录下来的每个特征模式图形在两个像平面下的位置进行对比，计算这两个像平面的映射规则；步骤S15，根据所述特征模式图形在成像装置像平面下的位置计算以及映射规则，出投影机的最大有效投影区域；步骤S16，根据映射规则和最大有效投影区域对投影画面进行畸变调整。步骤S10，在屏幕上形成多个标记图形。所述屏幕是任意一种能够满足投影机投影要求的装置，例如投影幕布或者颜色均匀的平坦墙面等。标记图形可以是任意一种自定义的图形，包括但不限于边框、半框、线条、圆点中的任意一种。对于边框和半框等图形，可以仅形成一个标记图形，而对于线条或者圆点等则需要形成多个标记图形。标记图形可以是采用一投影机或其他能够在屏幕上形成图形的设备形成的，也可以是采用喷涂或者粘帖等方式形成在屏幕的表面的。在采用一投影机或其他能够在屏幕上形成图形的设备形成标记图形的具体实施方式中，投影机或其他设备是采用正投影的方式形成标记图形的。在采用喷涂或者粘帖等方式形成标记图形的具体实施方式中，标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影机输出图像的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：在屏幕上形成多个标记图形；采用成像装置采集到标记图形，并计算出对应的标记点，以及由标记点在成像装置像平面上构成的一标准几何图形；采用一投影机在所述屏幕上投射多个特征模式图形；记录投射的多个所述特征模式图形在投影机像平面和成像装置像平面下的位置；利用记录下来的每个特征模式图形在两个像平面下的位置进行对比，计算这两个像平面的映射规则；根据所述特征模式图形在成像装置像平面下的位置以及映射规则，计算出投影机的最大有效投影区域；根据映射规则和最大有效投影区域对投影画面进行畸变调整。

【技术特征摘要】
1.一种投影机输出图像的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：在屏幕上形成多个标记图形；采用成像装置采集到标记图形，并计算出对应的标记点，以及由标记点在成像装置像平面上构成的一标准几何图形；采用一投影机在所述屏幕上投射多个特征模式图形；记录投射的多个所述特征模式图形在投影机像平面和成像装置像平面下的位置；利用记录下来的每个特征模式图形在两个像平面下的位置进行对比，计算这两个像平面的映射规则；根据所述特征模式图形在成像装置像平面下的位置以及映射规则，计算出投影机的最大有效投影区域；根据映射规则和最大有效投影区域对投影画面进行畸变调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记点是所述标记图形中的特征点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标记是图形边框、半框、线条、圆点、对角点、以及对角半框中的一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记点所形成的标准几何图形是四边形。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征模式图形在投影机像平面上的形状是圆斑阵列、网格线、十字线、以及黑白棋盘格中的任意一种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一投影机投射不同亮度的光线来照明屏幕上的多个标记图形，所述成像装置采集标记图形的步骤进一步包括如下步骤：设定投影机初始照明亮度等级；采用成像装置拍摄一幅图像；对所拍摄图像进行高斯下采样，获得高斯金字塔图像序列；从图像序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝建梁，蓝建设，蓝春金，
申请(专利权)人：上海唱风信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31