專利名稱：亮度函數(shù)獲取方法以及相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種亮度函數(shù)獲取方法以及相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
顯示屏幕是用于顯示圖像的光輻射表面，具體可以包括平面或曲面的投影顯示屏 幕和平板顯示器，其中投影顯示幕包括正投和背投顯示幕，光輻射方式是反射、透射和自發(fā) 光方式之一或其組合。
現(xiàn)有的技術(shù)水平條件下，單個(gè)投影儀構(gòu)成的投影顯示系統(tǒng)可能無法滿足大分辨率 的顯示需求，因此可使用多個(gè)投影儀組合，共同顯示一個(gè)圖像，突破分辨率的限制。單個(gè)投 影儀還有可能無法或者難以在曲面上實(shí)現(xiàn)較好的顯示效果，而有研究者在利用多投影儀融 合顯示的方式，在曲面如弧面或者球面上實(shí)現(xiàn)了組合顯示的方式，本文把這種多投影儀組 合顯示的方式統(tǒng)一稱為多投影儀融合顯示系統(tǒng)。
在多投影儀無縫融合顯示系統(tǒng)中，幾何校正和色域融合技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)。幾何校 正實(shí)現(xiàn)的是場(chǎng)景中對(duì)象空間位置的連貫性，而色域融合則實(shí)現(xiàn)多投影儀色域的過渡的連貫 性。幾何對(duì)齊和色域融合效果不好，直接導(dǎo)致融合顯示畫面在融合帶的割裂感。
色域融合的目標(biāo)是將投影儀幕上色域的不連貫性控制在人眼的感知的生理極限 以外。通常采用色域融合算法對(duì)圖像進(jìn)行顏色校正之后再輸出給投影儀。研究表明，簡單 的顏色混疊算法簡單地對(duì)圖像紅綠藍(lán)(RGB，Red Green Blue)值進(jìn)行衰減，在過渡帶容易呈 現(xiàn)彩色條紋。色域融合算法需要用到投影顯示屏幕的空間亮度分布函數(shù)。其中，這些投影 顯示屏幕的空間亮度分布函數(shù)可能和投影顯示屏幕的各向同異性與投影機(jī)的空間亮度衰 減函數(shù)有關(guān)。
單個(gè)平板顯示器顯示系統(tǒng)存在分辨率，顯示面積和視角等方面的局限性，有人使 用多平板顯示器組合顯示的方式突破了這種局限性。
在使用多個(gè)平板顯示器的視頻會(huì)議應(yīng)用場(chǎng)景中，平板顯示器之間的亮度可能存在 較大差異，這導(dǎo)致畫面的割裂感，影響顯示品質(zhì)。這種情況下，可以使用軟件或者電路對(duì)亮 度差異進(jìn)行自動(dòng)校正，而校正這些亮度差異需要使用空間亮度分布函數(shù)。
“亮度函數(shù)的獲取”，是指對(duì)亮度的空間分布信息的獲取?！矮@取”的操作中包含 了傳感和數(shù)據(jù)計(jì)算的過程，而不僅限于傳感，當(dāng)需要獲取的數(shù)據(jù)無法直接獲取的時(shí)候，則需 要用數(shù)據(jù)計(jì)算的方法處理能夠獲取的傳感數(shù)據(jù)從而間接得到需要獲取的數(shù)據(jù)?！傲炼群瘮?shù) (luminance function) ”是亮度關(guān)于空間坐標(biāo)的函數(shù),可能被描述為“亮度變化(luminance variations)，，、“亮度分布(luminance distribution) ”、“光度變化(photometric variations) ”、“亮度響應(yīng)(luminance response)，，或者“亮度表面(luminance surface) ”， 與本文中“亮度函數(shù)”是同一個(gè)對(duì)象的不同描述方法。本文中的“亮度函數(shù)”描述的是不同 空間值亮度差異，并非一定要獲取絕對(duì)的流明值，允許所獲得的亮度函數(shù)的函數(shù)值在每個(gè) 空間位置上與其流明值的比值是一個(gè)未知但是相等常數(shù)。在很多應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)的流明值的 獲取是沒有必要的。也就是說，亮度可以指相對(duì)值。
在已知的效果較好的顯示屏幕顏色校正或者亮度校正方案中，空間亮度分布函數(shù) 的獲取是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。目前，業(yè)界通常采用攝像機(jī)拍攝亮度圖像，然后進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的 方法實(shí)現(xiàn)顯示屏幕空間亮度函數(shù)的獲取。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，攝像機(jī)獲取顯示屏幕的亮度圖像的角度一般是進(jìn)行攝像機(jī) 標(biāo)定的角度，而由于進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的角度一般在側(cè)面，從側(cè)面觀測(cè)顯示屏幕時(shí)，整個(gè)屏幕 各個(gè)部分的亮度都不一致(非朗伯表面)，導(dǎo)致根據(jù)該攝像機(jī)獲取的亮度圖像無法準(zhǔn)確的 進(jìn)行顯示屏幕的顏色校正或亮度校正。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種亮度函數(shù)獲取方法以及相關(guān)裝置，用于在任意角度下獲 取顯示屏幕的亮度函數(shù)。
本發(fā)明提供的亮度函數(shù)獲取方法，包括
獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，所述第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的 拍攝角度；獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，所述第二角度為用 戶指定的任意拍攝角度；根據(jù)所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述 顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第 一坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐 標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系 和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo) 的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕 的線性化亮度函數(shù)。
可選的，若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為非線性數(shù)據(jù)，則所述根據(jù)第三坐 標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)，包括
根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕坐 標(biāo)的亮度函數(shù)，對(duì)所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到所述顯示屏幕的線 性化亮度函數(shù)；或，對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行線性化處理，得到從所述第二角度拍攝到的線性化 亮度圖像，根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述線性化亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯 示屏幕的線性化亮度函數(shù)；
若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為線性數(shù)據(jù)，則所述根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系 和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)，包括
根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕的 線性化亮度函數(shù)。
可選的,所述攝像機(jī)參數(shù)包括內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)；
所述內(nèi)部參數(shù)包括焦距，攝像機(jī)的光心坐標(biāo)，圖像中心點(diǎn)的坐標(biāo)，鏡頭徑向畸變 的一階系數(shù)；所述外部參數(shù)包括三維空間世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和 平移向量。
可選的，所述根據(jù)第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)，包括
根據(jù)所述第一圖像提取所述顯示屏幕的輪廓坐標(biāo)；根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏 幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線；使用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)?？蛇x的，所述根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線，包括
對(duì)所述第一圖像做CANNY算子的邊緣提取，得到邊緣圖像；去除所述邊緣圖像中除上輪廓以及下輪廓之外的邊緣數(shù)據(jù)，得到上輪廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)；使用多項(xiàng)式模型和最小二乘法分別對(duì)所述上輪廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)進(jìn)行上邊緣和下邊緣的擬合，得到上輪廓曲線和下輪廓曲線。
可選的，使用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)之后，還包括
將所述估測(cè)的攝像機(jī)參數(shù)作為初始攝像機(jī)參數(shù)；使用所述上輪廓曲線和下輪廓曲線計(jì)算所述初始攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)誤差；使用所述估測(cè)誤差和非線性迭代優(yōu)化算法再次估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)。
可選的，所述根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系，包括
獲取第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)坐標(biāo)；將所述成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到第一直線；根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，所述第一直線與所述顯示屏幕的曲面相交，得到相交點(diǎn)坐標(biāo)，所述任意點(diǎn)坐標(biāo)與所述相交點(diǎn)坐標(biāo)--映射；根據(jù)各個(gè)所述任意點(diǎn)坐標(biāo)以及所述任意點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的相交點(diǎn)坐標(biāo)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
可選的，若所述顯示屏幕為垂直擠壓曲面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括
將所述上輪廓曲線上的任意點(diǎn)與所述攝像機(jī)的光心相連，得到第二直線，所述第二直線與三維上輪廓曲線所在的平面相交，相交點(diǎn)為三維上輪廓點(diǎn)，根據(jù)所述三維上輪廓點(diǎn)的集合確定三維上輪廓曲線；將所述三維上輪廓曲線向下平移與投影屏幕高度相等的距離，得到三維下輪廓曲線；通過所述三維上輪廓曲線以及所述三維下輪廓曲線確定所述顯示屏幕的曲面；
可選的，若所述顯示屏幕為不規(guī)則平面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括
根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)，使用基于立體圖像匹配點(diǎn)提取的三角測(cè)量技術(shù)構(gòu)造所述顯示屏幕的曲面，所述顯示屏幕的位置參數(shù)為使用三維標(biāo)定模板進(jìn)行標(biāo)定的參數(shù)；
可選的，若所述顯示屏幕為純平面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括
根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)獲取所述顯示屏幕四個(gè)角的頂點(diǎn)三維坐標(biāo)，通過所述四個(gè)角的頂點(diǎn)三維坐標(biāo)確定所述顯示屏幕的曲面。
可選的，根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系，包括
分別提取所述第一圖像和第二圖像的第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)，所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)分別用于表示所述第一圖像和第二圖像的位置信息；使用特征點(diǎn)檢測(cè)算法查找一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)；根據(jù)一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐 標(biāo)映射關(guān)系。
本發(fā)明提供的亮度函數(shù)獲取裝置，包括
第一獲取單元，用于獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，所述第一角度 為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度；第二獲取單元，用于獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第 二圖像以及亮度圖像，所述第二角度為用戶指定的任意拍攝角度；第一計(jì)算單元，用于根據(jù) 所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；第一建立單元，用于根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕 的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映 射關(guān)系；第二建立單元，用于根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝 到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；第三建立單元， 用于根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到 從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第三 坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
可選的，所述第二計(jì)算單元包括
第一坐標(biāo)變換模塊和第一線性化模塊，或第二坐標(biāo)變換模塊和第二線性化模塊； 所述第一坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換， 若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為非線性數(shù)據(jù)，則得到所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函 數(shù)，并觸發(fā)第一線性化模塊；若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為線性數(shù)據(jù)，則直接得到 所述顯示屏幕坐標(biāo)的線性化亮度函數(shù)；所述第一線性化模塊，用于對(duì)所述顯示屏幕坐標(biāo)的 亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；所述第二線性化模塊，用 于對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行線性化處理，得到從所述第二角度拍攝到的線性化亮度圖像，并觸 發(fā)所述第二坐標(biāo)變換模塊；所述第二坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所 述線性化亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
可選的，所述第一計(jì)算單元包括
第一提取模塊，用于根據(jù)所述第一圖像提取所述顯示屏幕的輪廓坐標(biāo)；第一獲取 模塊，用于根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線；估測(cè)模塊，用于使 用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)。
可選的，所述第一建立單元包括
第二獲取模塊，用于獲取第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)坐標(biāo)；第三獲 取模塊，用于將所述成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到第一直線；第四獲取模 塊，用于根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，所述第一直線與所述顯 示屏幕的曲面相交，得到相交點(diǎn)坐標(biāo)，所述任意點(diǎn)坐標(biāo)與所述相交點(diǎn)坐標(biāo)一一映射；第一建 立模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述任意點(diǎn)坐標(biāo)以及所述任意點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的相交點(diǎn)坐標(biāo)建立從所述 顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
可選的，所述第二建立單元包括
第二提取模塊，用于分別提取所述第一圖像和第二圖像的第一特征點(diǎn)和第二特征 點(diǎn)，所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)分別用于表示所述第一圖像和第二圖像的位置信息；查 找模塊，用于使用特征點(diǎn)檢測(cè)算法查找一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)；第二建 立模塊，用于根據(jù)一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
本發(fā)明提供的亮度函數(shù)獲取系統(tǒng)，包括
攝像機(jī)裝置，顯示裝置，亮度函數(shù)獲取裝置；所述攝像機(jī)裝置至少包括兩個(gè)鏡頭， 分別從第一角度和第二角度拍攝所述顯示裝置的顯示屏幕，所述第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo) 定的拍攝角度，所述第二角度為用戶指定的任意拍攝角度；所述顯示裝置用于在顯示屏幕 中顯示圖像；所述亮度函數(shù)獲取裝置用于從所述攝像機(jī)裝置中分別獲取從第一角度拍攝的 顯示屏幕的第一圖像，和從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，根據(jù)所述 第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯 示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一圖像 和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像 坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所 述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第三 坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，從第二角度拍攝的顯示屏幕 的第二圖像以及亮度圖像，利用該第一圖像建立從該顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍 攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系，利用該第一圖像和第二圖像建立從所述第一角度拍攝 到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系，再通過該第一坐 標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系的轉(zhuǎn)換獲得從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍 攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系，最后根據(jù)該第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)從第二角度拍攝亮度 圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；由于本發(fā)明分別從第一角度和第二 角度進(jìn)行拍攝，第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度，而第二角度則可以為用戶指定的 任意拍攝角度；如此，在進(jìn)行亮度圖像獲取時(shí)，則可以將第二角度設(shè)置為用戶觀測(cè)的角度， 使得從第二角度拍攝到的顯示屏幕的亮度均勻(接近朗伯表面)，使用該亮度圖像能更好 的進(jìn)行顯示屏幕的顏色校正或亮度校正。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取方法的一個(gè)流程示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取方法的另一個(gè)流程示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取方法的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取裝置的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
發(fā)明實(shí)施例提供了一種亮度函數(shù)獲取方法以及相關(guān)裝置，用于在任意角度下獲取 顯示屏幕的亮度函數(shù)。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取方法的一個(gè)實(shí)施例包括
101、獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像；
亮度函數(shù)獲取裝置獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，該第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度。在本發(fā)明實(shí)施例中，攝像機(jī)從第一角度對(duì)顯示屏幕進(jìn)行拍攝，該 顯示屏幕可以為投影屏幕或平板顯示器。
亮度函數(shù)獲取裝置從攝像機(jī)獲取的第一圖像計(jì)算三維空間中物體的幾何信息，并 由此重建和識(shí)別物體；攝像機(jī)標(biāo)定的過程主要是確定攝像機(jī)的幾何和光學(xué)參數(shù)，以及確定 攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位。
102、獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像；
亮度函數(shù)獲取裝置獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，該 第二角度為用戶指定的任意拍攝角度；該亮度圖像為該第二圖像對(duì)應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)信息。
從第一角度拍攝的攝像機(jī)和從第二角度拍攝的攝像機(jī)可以為同一部攝像機(jī)，也可 以為兩部不同的攝像機(jī)，具體根據(jù)實(shí)際情況而定，此處不作限定。
103、根據(jù)第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述從第一角度獲取到第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)，具體 的，亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)該第一圖像計(jì)算三維空間中物體的幾何信息(如顯示屏幕四個(gè) 角的三維坐標(biāo))，利用確定好的幾何信息以及相應(yīng)的算法計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)。
104、根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)和顯示屏幕的位置參數(shù)建立從顯示屏幕的坐標(biāo)到從第一角 度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述攝像機(jī)參數(shù)和顯示屏幕的位置參數(shù)進(jìn)行幾何標(biāo)定，建 立從該顯示屏幕的坐標(biāo)到從第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
該顯示屏幕的位置參數(shù)可以為本地預(yù)設(shè)好的數(shù)據(jù)，也可以由亮度函數(shù)獲取裝置根 據(jù)上述攝像機(jī)參數(shù)對(duì)顯示屏幕進(jìn)行定位的參數(shù)，具體根據(jù)實(shí)際情況而定，此處不作限定；該 顯示屏幕的位置參數(shù)具體可以為顯示屏幕的三維上輪廓曲線和三維下輪廓曲線。
105、根據(jù)第一圖像和第二圖像建立從第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到第二角度的 拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置分別對(duì)從第一角度和第二角度獲取到的第一圖像和第二圖像 進(jìn)行幾何信息的提取，根據(jù)提取到的幾何信息建立從上述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到第 二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
在本發(fā)明實(shí)施例中，由于進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的角度(即第一角度)和亮度圖像獲取 的角度(即第二角度)是不同的，因此，不可以直接使用第一坐標(biāo)映射關(guān)系進(jìn)行顯示屏幕的 亮度函數(shù)的計(jì)算，需要從上述第一角度到上述第二角度進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲取從顯示屏幕 到第二角度對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)所在位置的坐標(biāo)映射關(guān)系，所以需要先計(jì)算出從上述第一角度拍 攝到的圖像坐標(biāo)到第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
106、根據(jù)第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從顯示屏幕的坐標(biāo)到 從第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從 顯示屏幕的坐標(biāo)到從第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系。
107、根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換。
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述第三坐標(biāo)映射關(guān)系以及上述亮度圖像計(jì)算得到該顯 示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，若從第二角度拍攝的顯示屏幕的亮度圖像為線性化的數(shù)據(jù)，則亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)該亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換之后，直接可 以得到該顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；
若從第二角度拍攝的顯示屏幕的亮度圖像為非線性化的數(shù)據(jù)，則可以先根據(jù)第三 坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)該亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)，再對(duì)該顯示屏 幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到該顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；也可以先對(duì)該亮 度圖像進(jìn)行線性化處理，得到第二角度拍攝到的線性化亮度圖像，再根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān) 系對(duì)該線性化亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到該顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；具體先進(jìn)行坐 標(biāo)變換還是先進(jìn)行線性化處理可以根據(jù)實(shí)際情況而定，此處不作限定。
本發(fā)明獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，從第二角度拍攝的顯示屏幕 的第二圖像以及亮度圖像，利用該第一圖像建立從該顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍 攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系，利用該第一圖像和第二圖像建立從所述第一角度拍攝 到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系，再通過該第一坐 標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系的轉(zhuǎn)換獲得從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍 攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系，最后根據(jù)該第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)從第二角度拍攝亮度 圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)；由于本發(fā)明分別從第一角度和第二 角度進(jìn)行拍攝，第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度，而第二角度則可以為用戶指定的 任意拍攝角度；如此，在進(jìn)行亮度圖像獲取時(shí)，則可以將第二角度設(shè)置為用戶觀測(cè)的角度， 使得從第二角度拍攝到的顯示屏幕的亮度均勻(接近朗伯表面)，使用該亮度圖像能更好 的進(jìn)行顯示屏幕的顏色校正或亮度校正。
下面以顯示屏幕為投影屏幕的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的亮度函數(shù)獲取方法 進(jìn)行描述，本發(fā)明實(shí)施例中亮度函數(shù)獲取方法的另一個(gè)實(shí)施例包括
201、獲取從第一角度拍攝的投影屏幕的第一圖像；
亮度函數(shù)獲取裝置獲取從第一角度拍攝的投影屏幕的第一圖像，該第一角度為用 于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度。
在本發(fā)明實(shí)施例中，顯示屏幕為投影屏幕，投影儀向投影屏幕投射純色圖像，“純 色”指的是投影儀的輸入圖像的每個(gè)像素的顏色相同，如純白色、純黃色或純紅色。向投影 屏幕投射純色圖像是為了便于提取投影屏幕的輪廓圖像，以及便于提取投影屏幕的亮度圖像。
在本發(fā)明實(shí)施例中，若投影系統(tǒng)由多個(gè)投影儀構(gòu)成，則亮度函數(shù)獲取裝置可以通 過攝像機(jī)從第一角度逐一拍攝每個(gè)投影儀所投射的圖像，也可以通過攝像機(jī)從第一角度統(tǒng) 一拍攝各個(gè)投影儀所投射成的圖像組(無重疊區(qū)域)。
202、獲取從第二角度拍攝的投影屏幕的第二圖像以及亮度圖像；
亮度函數(shù)獲取裝置獲取從第二角度拍攝的投影屏幕的第二圖像以及亮度圖像，該 第二角度為用戶指定的任意拍攝角度；該亮度圖像為該第二圖像對(duì)應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)信息。
在本發(fā)明實(shí)施例中，亮度函數(shù)獲取裝置通過攝像機(jī)從第二角度拍攝投影儀所投射 的圖像(第二圖像)，并根據(jù)該第二圖像采集第二圖像對(duì)應(yīng)的亮度圖像。由于第二角度可為 用戶指定的任意角度，因此，用戶可以將第二角度設(shè)定為用戶觀察投影屏幕的角度，使得整 個(gè)投影屏幕上各個(gè)位置對(duì)亮度的輻射大致一樣。
203、根據(jù)第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述從第一角度獲取到第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)。
該攝像機(jī)參數(shù)具體可以包括
攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包括焦距，攝像機(jī)的光心坐標(biāo)，圖像中心點(diǎn)的坐標(biāo)，鏡頭徑向 畸變的一階系數(shù)；
攝像機(jī)的外部參數(shù)包括三維空間世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和 平移向量。
在本發(fā)明實(shí)施例中，假設(shè)投影屏幕為垂直擠壓曲面，垂直擠壓曲面是用一條二維 曲線沿著與其所在平面垂直的方向掃過一定距離獲得的曲面。
亮度函數(shù)獲取裝置在該第一圖像中提取投影屏幕的輪廓坐標(biāo)，該輪廓坐標(biāo)具體可 以為投影屏幕的四個(gè)角的三維坐標(biāo)；然后，亮度函數(shù)獲取裝置再根據(jù)該輪廓坐標(biāo)對(duì)第一圖 像做CANNY算子的邊緣提取，得到邊緣圖像；去除該邊緣圖像中除上輪廓以及下輪廓之外 的邊緣數(shù)據(jù)，得到上輪廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)；使用多項(xiàng)式模型和最小二乘法分別對(duì)該上輪 廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)進(jìn)行上邊緣和下邊緣的擬合，得到上輪廓曲線和下輪廓曲線；最后，利 用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)上述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線初步的估測(cè)攝像機(jī)參 數(shù)。
204、根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)確定投影屏幕的位置參數(shù)；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述攝像機(jī)參數(shù)確定投影屏幕的位置參數(shù)，該投影屏幕的 位置參數(shù)具體為三維上輪廓曲線和三維下輪廓曲線。
具體的，亮度函數(shù)獲取裝置將上輪廓曲線上的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到 第二直線，該第二直線與三維上輪廓曲線所在的平面相交，相交點(diǎn)為三維上輪廓點(diǎn)，根據(jù)該 三維上輪廓點(diǎn)的集合確定三維上輪廓曲線；然后，可以用與確定三維上輪廓曲線相同的方 法得到三維下輪廓曲線，或，將三維上輪廓曲線向下平移與投影屏幕高度相等的距離，得到 三維下輪廓曲線。
可選的，為了進(jìn)一步提高攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)精度，亮度函數(shù)獲取裝置還可以將上 述步驟203得到的攝像機(jī)參數(shù)作為初始攝像機(jī)參數(shù)，并使用投影屏幕的上輪廓曲線和下輪 廓曲線計(jì)算該初始攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)誤差，具體的，在確定了三維上輪廓曲線和三維下輪 廓曲線之后，亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)初步估測(cè)的攝像機(jī)參數(shù)，將該三維下輪廓曲線映射回 攝像機(jī)圖像得到一條重投下輪廓曲線，將重投下輪廓曲線與圖像中實(shí)際的曲線之間的誤差 作為攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)誤差。具體攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)誤差可以有多種定義方式，只要實(shí)踐 證明在計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)時(shí)滿足精度要求就可以，例如，將兩曲線的左端點(diǎn)相連，右端點(diǎn)相 連，計(jì)算所包圍的面積。獲得估測(cè)誤差之后，亮度函數(shù)獲取裝置利用非線性迭代優(yōu)化算法會(huì) 估計(jì)出新的一組攝像機(jī)參數(shù)，利用這個(gè)新的攝像機(jī)參數(shù)可以得到一個(gè)新的估測(cè)誤差，如此 迭代，直到估測(cè)誤差小到滿足要求，即可獲得高精度的攝像機(jī)參數(shù)。
205、根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)和投影屏幕的位置參數(shù)建立從投影屏幕的坐標(biāo)到從第一角 度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)獲取第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意 點(diǎn)坐標(biāo)，將該成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到第一直線；根據(jù)投影屏幕的位 置參數(shù)還原投影屏幕的曲面(由于本發(fā)明實(shí)施例假設(shè)投影屏幕為垂直擠壓曲面，因此，在 得到三維上輪廓曲線和三維下輪廓曲線后，即可得到投影屏幕的曲面)，其中，該第一直線與投影屏幕的曲面相交，得到的相交點(diǎn)的坐標(biāo)與該任意點(diǎn)的坐標(biāo)一一映射；亮度函數(shù)獲取 裝置根據(jù)各個(gè)任意點(diǎn)的坐標(biāo)以及其對(duì)應(yīng)的相交點(diǎn)的坐標(biāo)即可建立從投影屏幕到第一角度 的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
在本發(fā)明實(shí)施例中，在獲取到投影屏幕的位置參數(shù)(三維上輪廓曲線和三維下輪 廓曲線)之后，亮度函數(shù)獲取裝置會(huì)根據(jù)投影屏幕的位置參數(shù)還原投影屏幕的曲面；而在 其它應(yīng)用場(chǎng)景中，顯示屏幕為純平面(如平板顯示器)，在確定顯示屏幕的曲面時(shí)，則無需 計(jì)算顯示屏幕的三維上輪廓曲線和三維下輪廓曲線，直接通過顯示屏幕四個(gè)角的頂點(diǎn)三維 坐標(biāo)就可以確定顯示屏幕的曲面；或者，在顯示屏幕為不規(guī)則平面的應(yīng)用場(chǎng)景中，亮度函數(shù) 獲取裝置可以根據(jù)顯示屏幕的位置參數(shù)，使用基于立體圖像匹配點(diǎn)提取的三角測(cè)量技術(shù)構(gòu) 造該顯示屏幕的曲面，該顯示屏幕的位置參數(shù)為使用三維標(biāo)定模板進(jìn)行標(biāo)定的參數(shù)。
206、根據(jù)第一圖像和第二圖像建立從第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到第二角度的 拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置首先分別對(duì)從第一角度和第二角度獲取到的第一圖像和第二 圖像進(jìn)行幾何信息的提取，具體的，亮度函數(shù)獲取裝置分別提取第一圖像和第二圖像的第 一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)，該第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)分別用于表示第一圖像和第二圖像的 位置信息；上述特征點(diǎn)所組成的圖像可以為棋盤格圖像或點(diǎn)陣圖像；
然后，亮度函數(shù)獲取裝置再使用特征點(diǎn)檢測(cè)算法查找一一映射的第一特征點(diǎn)和第 二特征點(diǎn)；具體的，若上述特征點(diǎn)所組成的圖像為棋盤格圖像，則亮度函數(shù)獲取裝置使用 棋盤格檢測(cè)算法分別檢測(cè)出第一圖像和第二圖像中的棋盤格角點(diǎn)，由于從第一角度和第二 角度拍攝的同是投影屏幕的圖像，因此，第一圖像和第二圖像具有一個(gè)共同標(biāo)準(zhǔn)棋盤格，通 過棋盤格之間的映射關(guān)系，即可獲得第一圖像和第二圖像的棋盤格角點(diǎn)坐標(biāo)的一一映射關(guān) 系;
最后，根據(jù)一一映射的第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)建立從第一角度拍攝到的圖像坐 標(biāo)到第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
亮度函數(shù)獲取裝置也可以使用質(zhì)心檢測(cè)方法檢測(cè)點(diǎn)陣圖像中的每一個(gè)圓點(diǎn)的高 斯特征點(diǎn)，然后建立這些高斯特征點(diǎn)之間的一一映射關(guān)系，利用這些一一映射的特征點(diǎn)坐 標(biāo)計(jì)算出這兩個(gè)圖像之間的坐標(biāo)映射關(guān)系。例如，首先假設(shè)兩個(gè)圖像之間的坐標(biāo)映射關(guān)系 符合有理貝塞爾模型，然后利用這些已知的一一映射的特征點(diǎn)坐標(biāo)求解最優(yōu)的有理貝塞爾 模型的參數(shù)。這些參數(shù)獲得之后，圖像與圖像之間的一一映射關(guān)系就已知了。實(shí)踐證明，至 少在很多情況下，圖像與圖像之間的坐標(biāo)映射關(guān)系與有理貝塞爾模型的誤差很小，因此有 理貝塞爾模型的假設(shè)是合理的。有理貝塞爾模型的參數(shù)的求解，可以使用帶約束的非線性 優(yōu)化算法，圖像與圖像之間映射關(guān)系的模型包含但不限于有理貝塞爾模型。
在本發(fā)明實(shí)施例中，由于進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的角度(即第一角度)和亮度圖像獲取 的角度(即第二角度)是不同的，因此，不可以直接使用第一坐標(biāo)映射關(guān)系進(jìn)行投影屏幕的 亮度函數(shù)的計(jì)算，需要從上述第一角度到上述第二角度進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲取從投影屏幕 到第二角度對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)所在位置的坐標(biāo)映射關(guān)系，所以需要先計(jì)算出從上述第一角度拍 攝到的圖像坐標(biāo)到第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
207、根據(jù)第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從投影屏幕的坐標(biāo)到 從第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)上述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從 投影屏幕的坐標(biāo)到上述從第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系。
208、根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換；
亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)從第二角度拍攝的投影屏幕的亮度 圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，獲得投影屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)。
209、對(duì)投影屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理。
亮度函數(shù)獲取裝置對(duì)投影屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到顯示屏幕的 線性化亮度函數(shù)。在本發(fā)明實(shí)施例中，由于從第二角度拍攝的投影屏幕的亮度圖像為非線 性化的數(shù)據(jù)，因此，需要對(duì)亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理。
具體的，亮度函數(shù)獲取裝置根據(jù)攝像機(jī)的非線性亮度傳遞函數(shù)的逆函數(shù)對(duì)投影屏 幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理。非線性亮度傳遞函數(shù)可以又?jǐn)z像機(jī)的廠家直接提供， 也可以根據(jù)攝像機(jī)供應(yīng)商所使用的顏色管理標(biāo)準(zhǔn)間接獲取到，如部分單反相機(jī)(攝像機(jī) 的一種)供應(yīng)商宣稱使用了 sRGB顏色管理標(biāo)準(zhǔn)，sRGB標(biāo)準(zhǔn)定義了相機(jī)的亮度傳遞函數(shù)，相 應(yīng)地也確定了亮度傳遞函數(shù)的逆函數(shù)。因此，這些相機(jī)的亮度傳遞函數(shù)的亮度傳遞函數(shù)與 sRGB標(biāo)準(zhǔn)定義的相機(jī)的亮度傳遞函數(shù)比較接近，可直接使用sRGB標(biāo)準(zhǔn)定義的亮度傳遞函 數(shù)作為本發(fā)明實(shí)施例中的亮度傳遞函數(shù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，描述了在顯示屏幕為投影屏幕的場(chǎng)景下，亮度函數(shù)獲取裝置 具體如何進(jìn)行準(zhǔn)確的亮度函數(shù)的獲取，使得用戶可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的亮度函數(shù)獲取裝 置所獲取到的亮度函數(shù)，對(duì)投影儀進(jìn)行效果更好的顏色校正。
若在顯示屏幕為平板顯示器的應(yīng)用場(chǎng)景，則獲取亮度函數(shù)的方法流程與上述圖2 實(shí)施例的方法流程基本相同，不同的是(I)攝像機(jī)參數(shù)的計(jì)算方法；在根據(jù)第一圖像計(jì)算 攝像機(jī)參數(shù)時(shí)，由于平板顯示器的顯示區(qū)域通常是一個(gè)尺寸已知的矩形，平板顯示器的位 置信息可以根據(jù)平板顯示器4個(gè)角的三維坐標(biāo)直接確定，而平板顯示器4個(gè)角的三維坐標(biāo) 可以事先用尺子測(cè)量獲得，不需要進(jìn)行額外的曲面計(jì)算；根據(jù)該4個(gè)角的三維坐標(biāo)，亮度函 數(shù)獲取裝置再使用非線性迭代優(yōu)化算法即可求得攝像機(jī)參數(shù)；(2)第一坐標(biāo)映射關(guān)系的計(jì) 算方法；在攝像機(jī)參數(shù)獲取之后，攝像機(jī)與平板顯示器的相對(duì)空間位置就確定了，則第一直 線與平板顯示器平面的相交點(diǎn)，與該第一直線在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的起點(diǎn)構(gòu)成了一一映 射的關(guān)系，利用多組這樣的映射關(guān)系點(diǎn)就可以獲得從平板顯示器到第一角度的第一坐標(biāo)映 射關(guān)系；上述第一直線為從第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)光心相連的 直線。
為了便于理解，下面以一具體應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)上述的實(shí)施例中描述的亮度函數(shù)獲取方 法再進(jìn)行詳細(xì)的描述，具體為
如圖所示，圖中為三個(gè)投影儀組成的投影系統(tǒng)，其中，O號(hào)投影儀與I號(hào)投影儀，以 及I號(hào)投影儀與2號(hào)投影儀分別形成了兩片投影的重疊區(qū)域，該重疊區(qū)域是由于投影光線 的疊加造成的亮帶；該亮帶的亮度明顯比其它顯示區(qū)域高，給觀眾造成畫面上的顏色割裂 感，因此，需要對(duì)投影儀所投影的顯示圖像進(jìn)行顏色校正，而在進(jìn)行顏色校正之前則需要獲 取到該投影屏幕的亮度函數(shù)。
在上述圖2實(shí)施例已經(jīng)提過，投影屏幕的顯示面近似為垂直擠壓曲面，本發(fā)明實(shí) 施例通過兩臺(tái)攝像機(jī)分別在兩個(gè)角度拍攝顯示屏幕，第一角度為進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度，第二角度為觀眾觀察投影屏幕的角度，由于觀眾觀察投影屏幕的角度在正面，因此所拍攝到的投影屏幕的亮帶顯示比較均勻，接近于朗伯表面。
亮度函數(shù)獲取裝置通過上述兩臺(tái)攝像機(jī)分別獲取從第一角度拍攝到的第一圖像， 以及從第二角度拍攝到的第二圖像；亮度函數(shù)獲取裝置通過第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)(具體計(jì)算過程可以參考上述步驟203和204的描述)，該攝像機(jī)參數(shù)可以分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，內(nèi)部參數(shù)包括攝像機(jī)的焦距，攝像機(jī)的光心坐標(biāo)，圖像中心點(diǎn)的坐標(biāo)，鏡頭徑向畸變的一階系數(shù)；外部參數(shù)包括三維空間世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T。
若相機(jī)坐標(biāo)系在世界坐標(biāo)系下的方向繞X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度(α)，繞Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度(β )，繞Z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度(Y )，則旋轉(zhuǎn)矩陣為
權(quán)利要求
1.一種亮度函數(shù)獲取方法，其特征在于，包括 獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，所述第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度； 獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，所述第二角度為用戶指定的任意拍攝角度； 根據(jù)所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)； 根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系； 根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系； 根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系； 根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為非線性數(shù)據(jù)，則所述根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)，包括 根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)，對(duì)所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)； 或， 對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行線性化處理，得到從所述第二角度拍攝到的線性化亮度圖像，根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述線性化亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)； 若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為線性數(shù)據(jù)，則所述根據(jù)第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)，包括 根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述攝像機(jī)參數(shù)包括內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)； 所述內(nèi)部參數(shù)包括焦距，攝像機(jī)的光心坐標(biāo)，圖像中心點(diǎn)的坐標(biāo)，鏡頭徑向畸變的一階系數(shù)； 所述外部參數(shù)包括三維空間世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述根據(jù)第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)，包括 根據(jù)所述第一圖像提取所述顯示屏幕的輪廓坐標(biāo)； 根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線； 使用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線，包括 對(duì)所述第一圖像做CANNY算子的邊緣提取，得到邊緣圖像； 去除所述邊緣圖像中除上輪廓以及下輪廓之外的邊緣數(shù)據(jù)，得到上輪廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)； 使用多項(xiàng)式模型和最小二乘法分別對(duì)所述上輪廓坐標(biāo)和下輪廓坐標(biāo)進(jìn)行上邊緣和下邊緣的擬合，得到上輪廓曲線和下輪廓曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)之后，還包括 將所述估測(cè)的攝像機(jī)參數(shù)作為初始攝像機(jī)參數(shù)； 使用所述上輪廓曲線和下輪廓曲線計(jì)算所述初始攝像機(jī)參數(shù)的估測(cè)誤差； 使用所述估測(cè)誤差和非線性迭代優(yōu)化算法再次估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系，包括 獲取第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)坐標(biāo)； 將所述成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到第一直線； 根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，所述第一直線與所述顯示屏幕的曲面相交，得到相交點(diǎn)坐標(biāo)，所述任意點(diǎn)坐標(biāo)與所述相交點(diǎn)坐標(biāo)一一映射； 根據(jù)各個(gè)所述任意點(diǎn)坐標(biāo)以及所述任意點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的相交點(diǎn)坐標(biāo)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 若所述顯示屏幕為垂直擠壓曲面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括 將所述上輪廓曲線上的任意點(diǎn)與所述攝像機(jī)的光心相連，得到第二直線，所述第二直線與三維上輪廓曲線所在的平面相交，相交點(diǎn)為三維上輪廓點(diǎn)，根據(jù)所述三維上輪廓點(diǎn)的集合確定三維上輪廓曲線； 將所述三維上輪廓曲線向下平移與投影屏幕高度相等的距離，得到三維下輪廓曲線； 通過所述三維上輪廓曲線以及所述三維下輪廓曲線確定所述顯示屏幕的曲面； 若所述顯示屏幕為不規(guī)則平面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括 根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)，使用基于立體圖像匹配點(diǎn)提取的三角測(cè)量技術(shù)構(gòu)造所述顯示屏幕的曲面，所述顯示屏幕的位置參數(shù)為使用三維標(biāo)定模板進(jìn)行標(biāo)定的參數(shù)； 若所述顯示屏幕為純平面，則根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，包括 根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)獲取所述顯示屏幕四個(gè)角的頂點(diǎn)三維坐標(biāo)，通過所述四個(gè)角的頂點(diǎn)三維坐標(biāo)確定所述顯示屏幕的曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系，包括 分別提取所述第一圖像和第二圖像的第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)，所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)分別用于表示所述第一圖像和第二圖像的位置信息； 使用特征點(diǎn)檢測(cè)算法查找一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)； 根據(jù)一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
10.一種亮度函數(shù)獲取裝置，其特征在于，包括 第一獲取單元，用于獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，所述第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度； 第二獲取單元，用于獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，所述第二角度為用戶指定的任意拍攝角度； 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)； 第一建立單元，用于根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系； 第二建立單元，用于根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系； 第三建立單元，用于根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系； 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二計(jì)算單元包括第一坐標(biāo)變換模塊和第一線性化模塊，或第二坐標(biāo)變換模塊和第二線性化模塊； 所述第一坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為非線性數(shù)據(jù)，則得到所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)，并觸發(fā)第一線性化模塊；若從所述第二角度拍攝到的亮度圖像為線性數(shù)據(jù)，則直接得到所述顯示屏幕坐標(biāo)的線性化亮度函數(shù)； 所述第一線性化模塊，用于對(duì)所述顯示屏幕坐標(biāo)的亮度函數(shù)進(jìn)行線性化處理，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)； 所述第二線性化模塊，用于對(duì)所述亮度圖像進(jìn)行線性化處理，得到從所述第二角度拍攝到的線性化亮度圖像，并觸發(fā)所述第二坐標(biāo)變換模塊； 所述第二坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述線性化亮度圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算單元包括 第一提取模塊，用于根據(jù)所述第一圖像提取所述顯示屏幕的輪廓坐標(biāo)； 第一獲取模塊，用于根據(jù)輪廓坐標(biāo)獲取所述顯示屏幕的上輪廓曲線和下輪廓曲線；估測(cè)模塊，用于使用非線性迭代優(yōu)化算法根據(jù)所述輪廓坐標(biāo)、上輪廓曲線和下輪廓曲線估測(cè)攝像機(jī)參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一建立單元包括第二獲取模塊，用于獲取第一圖像在攝像機(jī)的成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)坐標(biāo)； 第三獲取模塊，用于將所述成像平面內(nèi)的任意點(diǎn)與攝像機(jī)的光心相連，得到第一直線. 第四獲取模塊，用于根據(jù)所述顯示屏幕的位置參數(shù)還原所述顯示屏幕的曲面，所述第一直線與所述顯示屏幕的曲面相交，得到相交點(diǎn)坐標(biāo)，所述任意點(diǎn)坐標(biāo)與所述相交點(diǎn)坐標(biāo) 映射； 第一建立模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述任意點(diǎn)坐標(biāo)以及所述任意點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的相交點(diǎn)坐標(biāo)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二建立單元包括 第二提取模塊，用于分別提取所述第一圖像和第二圖像的第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)，所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)分別用于表示所述第一圖像和第二圖像的位置信息； 查找模塊，用于使用特征點(diǎn)檢測(cè)算法查找一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)； 第二建立模塊，用于根據(jù)一一映射的所述第一特征點(diǎn)和第二特征點(diǎn)建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系。
15.一種亮度函數(shù)獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括 攝像機(jī)裝置，顯示裝置，亮度函數(shù)獲取裝置； 所述攝像機(jī)裝置至少包括兩個(gè)鏡頭，分別從第一角度和第二角度拍攝所述顯示裝置的顯示屏幕，所述第一角度為用于攝像機(jī)標(biāo)定的拍攝角度，所述第二角度為用戶指定的任意拍攝角度； 所述顯示裝置用于在顯示屏幕中顯示圖像； 所述亮度函數(shù)獲取裝置用于從所述攝像機(jī)裝置中分別獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像，和從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像，根據(jù)所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第一角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第一坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立從所述第一角度拍攝到的圖像坐標(biāo)到所述第二角度的拍攝到的圖像坐標(biāo)的第二坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到從所述顯示屏幕的坐標(biāo)到從所述第二角度拍攝的圖像坐標(biāo)的第三坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種亮度函數(shù)獲取方法以及相關(guān)裝置，用于在任意角度下獲取顯示屏幕的亮度函數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例方法包括獲取從第一角度拍攝的顯示屏幕的第一圖像獲取從第二角度拍攝的顯示屏幕的第二圖像以及亮度圖像根據(jù)所述第一圖像計(jì)算攝像機(jī)參數(shù)；根據(jù)所述攝像機(jī)參數(shù)和所述顯示屏幕的位置參數(shù)建立第一坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像建立第二坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第一坐標(biāo)映射關(guān)系和第二坐標(biāo)映射關(guān)系計(jì)算得到第三坐標(biāo)映射關(guān)系；根據(jù)所述第三坐標(biāo)映射關(guān)系和所述亮度圖像計(jì)算得到所述顯示屏幕的線性化亮度函數(shù)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103020950SQ201110301810
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者黃曉峰, 李凱, 劉源, 王靜 申請(qǐng)人:華為終端有限公司