基于移動(dòng)視點(diǎn)與異形屏幕的投影圖像實(shí)時(shí)校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于移動(dòng)視點(diǎn)與異形屏幕的投影圖像實(shí) 時(shí)校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在，投影技術(shù)在教育、培訓(xùn)、娛樂、仿真等領(lǐng)域應(yīng)用越來越熱口，在投影儀使用的 過程中，投影儀位置固定后不能再移動(dòng)，W保證投影圖像的正確性。但是，在移動(dòng)的交通工 具中，例如飛機(jī)、輪船、大己車中很難保證投影儀位置不發(fā)生變動(dòng)，當(dāng)投影儀的位置或投影 角度發(fā)生了變化，就需要人為的去調(diào)整投影儀，W滿足用戶觀看習(xí)慣的需要，該將是一件很 繁瑣的工作。
[0003] 目前，前人為了解決因投影條件不滿足而使用受限的問題，在對(duì)于投影圖像的校 正處理上，都傾向于使用=維重建的方式，雖然對(duì)于相對(duì)固定的投影環(huán)境來說，=維重建 的方式可產(chǎn)生較好的投影結(jié)果，其中，固定的投影環(huán)境包括投影角度，投影屏幕和視點(diǎn)位置 等。但是對(duì)于可能隨時(shí)發(fā)生變化的投影環(huán)境且對(duì)矯正過程有實(shí)時(shí)性的要求時(shí)，=維重建由 于需要多組數(shù)據(jù)通過復(fù)雜的運(yùn)算來再現(xiàn)異形屏幕的=維信息，該樣會(huì)出現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的依賴性 更強(qiáng)，系統(tǒng)誤差大W及對(duì)設(shè)備要求更高的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種基于移動(dòng)視點(diǎn)與異形屏幕的投影圖像 實(shí)時(shí)校正方法，該方法能夠通過視覺反饋，對(duì)顯示在異形屏幕的投影圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于移動(dòng)視點(diǎn)與異形屏幕的投影圖像實(shí)時(shí)校正方法，包括：
[0007] 步驟（1):在異形屏幕上投影外波段的點(diǎn)陣圖像；
[0008] 步驟（2);在當(dāng)前視點(diǎn)位置上從外波段的點(diǎn)陣圖像上捕捉單帖視見圖像點(diǎn)陣圖；
[0009] 步驟（3);通過捕捉到的單帖視見圖像點(diǎn)陣圖進(jìn)行擬合投影過程，得到原圖像點(diǎn) 陣圖的崎變矩陣和投影過程中的過度圖像點(diǎn)陣圖；
[0010] 步驟（4);校正原圖像點(diǎn)陣圖的位置和像素，得到校正后的單帖圖像；
[ocm] 步驟巧）；在異形屏幕上投影校正后的單帖圖像；
[001引步驟做；重復(fù)步驟（1)~步驟巧），在異形屏幕上實(shí)時(shí)投影校正后的圖像。
[0013] 所述步驟（3)的具體過程為：
[0014] 步驟（3. 1):利用對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配算法來確定原圖像點(diǎn)陣圖與視見圖像點(diǎn)陣圖的對(duì)應(yīng) 關(guān)系，得到原圖像點(diǎn)陣圖與視見圖像點(diǎn)陣圖的匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)；
[001引步驟化。；根據(jù)原圖像點(diǎn)陣圖與視見圖像點(diǎn)陣圖的匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)，將原圖像空間 和視見圖像空間分割為一一對(duì)應(yīng)的若干個(gè)=角形區(qū)域，得到原圖像點(diǎn)陣圖的崎變矩陣Di: [0016]Di=A_iB
[0019] 其中，A為期望圖像點(diǎn)陣圖；B為視見圖像點(diǎn)陣圖；Xi、X2、X3、yi、y2、y3、x'i、x'2、 X' 3、y'i、y'2和y' 3均為整數(shù)；
[0020] 步驟（3. 3);根據(jù)原圖像點(diǎn)陣圖0的崎變矩陣Di，得到投影過程中的過度圖像點(diǎn)陣 圖C為；
[002UC=孤1-1。
[0022] 所述步驟（3. 1)的具體過程為：
[002引步驟化1. 1);獲取原圖像點(diǎn)陣圖的每行每列點(diǎn)的數(shù)目；
[0024] 步驟（3. 1. 2);采用按方向捜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)算法，得到相應(yīng)捜索方向的匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)；
[0025] 步驟（3. 1. 3);將相應(yīng)捜索方向的匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)兩兩進(jìn)行匹配，選擇匹配成功的點(diǎn) 數(shù)最多的匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用于將原圖像空間和視見圖像空間分割為若干S角形區(qū)域。
[0026] 所述步驟化1. 2)中的方向捜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)算法的捜索方向，包括；橫向自上向下、縱 向自左向右、橫向自下向上和縱向自右向左。
[0027] 所述步驟化1. 2)中的方向捜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)算法的過程為：
[002引步驟化1. 2. 1);從視見圖像點(diǎn)陣圖中捜索n,個(gè)y坐標(biāo)最小的點(diǎn)，并從視見圖像點(diǎn) 陣圖中刪除選中點(diǎn)；
[0029] 步驟化1. 2.。；將選出的n,個(gè)y坐標(biāo)最小的點(diǎn)按照X坐標(biāo)升序或降序排列，匹配 至原圖像點(diǎn)陣圖的第一行；
[0030] 步驟化1. 2. 3):重復(fù)步驟化1. 2. 1)~步驟化1. 2. 2)n。次，獲得一次匹配結(jié) 果；
[0031] 步驟化1. 2. 4);從視見圖像點(diǎn)陣圖中捜索n。個(gè)X坐標(biāo)最小的點(diǎn)，并從視見圖像點(diǎn) 陣圖中刪除選中點(diǎn)；
[003引步驟化1. 2.W;將選出的n。個(gè)X坐標(biāo)最小的點(diǎn)按照y坐標(biāo)升序或降序排列，匹配 至原圖像點(diǎn)陣圖的第一行；
[003引步驟化1. 2. 6):重復(fù)步驟化1. 2. 4)~步驟化1. 2. 5K次，獲得一次匹配結(jié) 果；
[0034]其中，nr為原圖像點(diǎn)陣圖的每一行點(diǎn)的數(shù)目，n。為原圖像點(diǎn)陣圖的每一列點(diǎn)的數(shù) 目。
[0035] 所述步驟化1. 3)的具體過程為：
[0036] 設(shè)橫向自上向下匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)為a,縱向自左向右匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)為b，橫向自下向上匹 配對(duì)應(yīng)點(diǎn)為C，縱向自右向左匹配對(duì)應(yīng)點(diǎn)為d;
[0037] 檢測(cè)a點(diǎn)與b點(diǎn)在匹配中是否位于同一點(diǎn)陣的相同位置，若是，則a點(diǎn)與b點(diǎn)作為 成功匹配的點(diǎn)；
[003引檢測(cè)b點(diǎn)與c點(diǎn)在匹配中是否位于同一點(diǎn)陣的相同位置，若是，則b點(diǎn)與c點(diǎn)作為 成功匹配的點(diǎn)；
[0039] 檢測(cè)C點(diǎn)與d點(diǎn)在匹配中是否位于同一點(diǎn)陣的相同位置，若是，則C點(diǎn)與d點(diǎn)作為 成功匹配的點(diǎn)；
[0040] 檢測(cè)d點(diǎn)與a點(diǎn)在匹配中是否位于同一點(diǎn)陣的相同位置，若是，則d點(diǎn)與a點(diǎn)作為 成功匹配的點(diǎn)；
[0041] 選擇匹配過程中匹配成功的點(diǎn)數(shù)最多的一次作為最終匹配結(jié)果。
[0042] 所述步驟（4)的具體過程為：
[004引步驟（4.1);確定視見圖像點(diǎn)陣圖的最優(yōu)投影區(qū)域，最優(yōu)投影區(qū)域?yàn)閥'm"、y'mh、X' 濟(jì)X'max所圍成的區(qū)域；其中，y' 為視見圖像點(diǎn)陣圖中上邊界Y坐標(biāo)最 小的點(diǎn)；y'mi。為視見圖像點(diǎn)陣圖中下邊界y坐標(biāo)最大的點(diǎn)；X'mi。為視見圖像點(diǎn)陣圖中左 邊界X坐標(biāo)最大的點(diǎn)；X' 為視見圖像點(diǎn)陣圖中右邊界X坐標(biāo)最小點(diǎn)作；
[0044]步驟（4. 2);利用確定的視見圖像點(diǎn)陣圖的最優(yōu)投影區(qū)域邊界，獲取預(yù)校正后圖 像點(diǎn)陣圖〇'的投影位置：
[0048] 其中，C表示過度圖像點(diǎn)陣圖；ymax、ymin、Xmi濟(jì)X max表示預(yù)校正后圖像點(diǎn)陣圖的邊 界值；
[0049] 步驟（4. 3);利用S角區(qū)域仿射變換與拼接算法處理預(yù)校正后圖像點(diǎn)陣圖，生成 校正后的圖像，并實(shí)時(shí)投影在異形屏幕上。
[0化0] 所述步驟（4. 3)中S角區(qū)域仿射變換與拼接算法生成校正后的圖像點(diǎn)陣圖的過 程為：
[CK)5U步驟（4. 3. 1):從過度圖像點(diǎn)陣圖中提取若干矩形像素塊；
[0化2] 步驟（4. 3. 2);對(duì)提取的矩形像素塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)S角形區(qū)域的仿射變換；
[0化引步驟（4. 3. 3);根據(jù)對(duì)應(yīng)S角形區(qū)域的仿射變換，計(jì)算S角形起始點(diǎn)的坐標(biāo)及S角形起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)于視見圖像點(diǎn)陣圖中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0化4]步驟（4.3.4);將S角形起始點(diǎn)的坐標(biāo)與預(yù)校正后圖像點(diǎn)陣圖中的坐標(biāo)對(duì)齊，并 行擅染每一個(gè)矩形區(qū)域；
[0化5]步驟（4. 3. 5);重復(fù)步驟（4. 3. 1)~步驟（4. 3. 4)，并行擅染每一個(gè)S角形區(qū)域，得 到投影校正后的圖像，并實(shí)時(shí)投影在異形屏幕上。
[0化6] 所述步驟（4. 3. 1)中的矩形像素塊的寬為1像素，矩形像素塊的上邊界位于分割 的S角形區(qū)域的最長(zhǎng)邊上，下邊界位于S角形區(qū)域的另外兩條邊上。
[0化7] 所述異形屏幕包括弧形屏幕、環(huán)形屏幕和球形屏幕。
[005引本發(fā)明中的原圖像點(diǎn)陣圖指的是在投影儀內(nèi)儲(chǔ)存的點(diǎn)陣圖像；期望圖像點(diǎn)陣圖指 的是希望在異形屏幕上得到的點(diǎn)陣圖像；視見圖像點(diǎn)陣圖指的是未經(jīng)處理的打到異形屏幕 上的點(diǎn)陣圖像。
[0化9]本發(fā)明的有益效果為：
[0060] (1)低數(shù)據(jù)依賴性：只需要一張?jiān)谝朁c(diǎn)位置的攝像圖即可完成單次校正，同時(shí)該 圖包含的信息簡(jiǎn)單；
[0061] (2)高準(zhǔn)確性：有效的算法設(shè)計(jì)W及投影儀的反饋機(jī)制可保證校正有相當(dāng)