一种大尺度异形面投影几何校正方法技术

本发明专利技术涉及一种大尺度异形面投影几何校正方法，包括：获取原始结构光编码图像，并将所述原始结构光编码图像投射到异形面上，得到结构光投影图像；拍摄所述结构光投影图像并进行解码，得到所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系；基于所述映射关系，将待投影图片进行映射处理，生成原始投影图像，对所述原始投影图像进行预畸变处理，完成对异形面投影的几何校正。本发明专利技术解决了各种异形投影面的几何校正，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺度异形面投影几何校正方法


[0001]本专利技术涉及图像校正
，特别是涉及一种大尺度异形面投影几何校正方法。

技术介绍

[0002]目前，随着投影技术的应用越来越广泛，在实践中发现，经常需要将某一投影画面投影至异形投影面，此时需要对投影画面进行几何校正。当投影面为凹凸不平的异形面时，如果不对投影机图像进行几何校正，则观众观察到的投影图像不仅有常见的梯形失真，而且观察到的图像受异形投影面影响会产生严重扭曲。
[0003]文旅演出或展览展示经常需要在山洞这一类投影面进行投影几何校正。这一类大尺度异形投影面，表面不平，有凸起或凹陷。要想使观众在最佳视点获取平面上投影的视觉体验效果，工程上通常采用在异形投影面拉网格，并通过人工手动控制的方式，实现投影几何校正。项目施工过程繁琐，对现场施工人员技术要求高。
[0004]为了投影出最佳视点下无畸变的图像(即观众在最佳视点观察到的图像与投影机在理想平面投影面上投影出的图像一样)，本专利技术在最佳视点设置相机，模拟人眼在最佳视点观察到的投影图像。投影机投射出一组编码结构光图像，相机相应对异形面上投影的结构光图像成像。对相机图像进行解码，获取投影机图像与相机图像像素之间的映射关系。由于相机与投影机分辨率不同，以及异形投影面表面吸收投影出的结构光，投影机图像像素与相机图像像素之间的映射关系会有部分缺失，因此需要对映射关系进行后处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种大尺度异形面投影几何校正方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种大尺度异形面投影几何校正方法，包括：
[0008]获取原始结构光编码图像，并将所述原始结构光编码图像投射到异形面上，得到结构光投影图像；
[0009]拍摄所述结构光投影图像并进行解码，得到所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系；
[0010]基于所述映射关系，将待投影图像进行映射处理，生成原始投影图像，对所述原始投影图像进行预畸变处理，完成对异形面投影的几何校正。
[0011]优选地，获取所述原始结构光编码图像包括：
[0012]基于时空编码的方法预设一组编码后的条纹图像，通过投影装置按顺序投射所述编码后的条纹图像，将所述编码后的条纹图像投射在不规则的投影幕上，获取所述原始结构光编码图像。
[0013]优选地，解码所述结构光投影图像，包括：
[0014]将拍摄到的所述结构光投影图像中相反的图像作差，然后将所述结构光投影图像转换为二值图像，得到所述结构光投影图像中每张图像的每个像素位置，此时，所述像素位置都有唯一对应的二进制码，将所述二进制码转换为十进制数，得到对应的投影机像素坐标。
[0015]优选地，基于所述投影机像素坐标，分别投影X轴和Y轴的所述原始结构光编码图像并进行计算，得到所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系：
[0016](x
c
，y
c
)
→
(x
p
，y
p
)
[0017]其中，(x
c
，y
c
)为相机图像像素坐标，(x
p
，y
p
)为投影图像像素坐标。
[0018]优选地，将所述待投影图片进行映射处理，包括：
[0019]在所述待投影图片上选取期望投影位置的顶点，根据所述期望投影位置的顶点和所述待投影图片的顶点，计算两幅图片之间的单应矩阵，基于所述单应矩阵通过计算将所述待投影图片的像素值转换到相机视角，通过所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系，得到所述原始投影图像。
[0020]优选地，基于所述单应矩阵通过计算将所述待投影图片的像素值转换到相机视角的方法为：
[0021][0022]其中，x
c
、y
c
为相机坐标，H为单应矩阵，x
o
、y
o
为待投影图片坐标。
[0023]优选地，对所述原始投影图像进行预畸变处理，包括：
[0024]基于单应矩阵公式对所述待投影图片转换到相机坐标系下，再利用所述映射关系，逐像素寻找相机像素对应的投影像素，同时，将所述相机像素下对应的待投影图片像素的RGB信息赋予到所述投影像素中，映射完成后，得到预畸变后的投影图像。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026](1)本专利技术采用投影机投影编码结构光，相机捕获投影面结构光成像的方式，自动获取投影机图像几何校正映射关系；
[0027](2)本专利技术在部署投影机系统时，自动化程度高，施工效率高，对施工人员技术要求低，投影误差小。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例的一种大尺度异形面投影几何校正方法流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例的投影面、投影机和相机摆放位置示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例的格雷码编码示例图；
[0032]图4为本专利技术实施例的投影机投射的格雷码图像；
[0033]图5为本专利技术实施例的投影机投射的格雷码图像投射到异形面后相机成像示例图；
[0034]图6为本专利技术实施例的格雷码解码示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例的选取顶点的示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例的投影机像素映射与待投影原图的映射关系示意图；
[0037]图9为本专利技术实施例的预畸变后的图像；
[0038]图10为本专利技术实施例的预畸变后投影最佳视点下的图像；
[0039]图11为本专利技术实施例的无预畸变投影图像；
[0040]图12为本专利技术实施例的双线性插值示意图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0043]如附图1，一种大尺度异形面投影几何校正方法，,包括：
[0044]获取原始结构光编码图像，并将所述原始结构光编码图像投射到投影面上，得到结构光投影图像；
[0045]在最佳视点位置放置相机，在本实施例中最佳视点由演艺主创单位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺度异形面投影几何校正方法，其特征在于，包括：获取原始结构光编码图像，并将所述原始结构光编码图像投射到异形面上，得到结构光投影图像；拍摄所述结构光投影图像并进行解码，得到所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系；基于所述映射关系，将待投影图像进行映射处理，生成原始投影图像，对所述原始投影图像进行预畸变处理，完成对异形面投影的几何校正。2.根据权利要求1所述的大尺度异形面投影几何校正方法，其特征在于，获取所述原始结构光编码图像包括：基于时空编码的方法预设一组编码后的条纹图像，通过投影装置按顺序投射所述编码后的条纹图像，将所述编码后的条纹图像投射在不规则的投影幕上，获取所述原始结构光编码图像。3.根据权利要求1所述的大尺度异形面投影几何校正方法，其特征在于，解码所述结构光投影图像，包括：将拍摄到的所述结构光投影图像中相反的图像作差，然后将所述结构光投影图像转换为二值图像，得到所述结构光投影图像中每张图像的每个像素位置，此时，所述像素位置都有唯一对应的二进制码，将所述二进制码转换为十进制数，得到对应的投影机像素坐标。4.根据权利要求3所述的大尺度异形面投影几何校正方法，其特征在于，基于所述投影机像素坐标，分别投影X轴和Y轴的所述原始结构光编码图像并进行计算，得到所述结构光投影图像像素和所述原始结构光编码图像像素之间的映射关系：(x
c
,y
c
)
→
(x

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳明，张震，牛力丕，李朝晖，杨祺帆，蒋伟，李绍彬，
申请(专利权)人：中国传媒大学，
类型：发明
国别省市：