一種平面多投影快速拼接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平面多投影快速拼接方法。使用本發(fā)明能夠僅使用一張正對投影屏幕照片即可快速的自動完成投影拼接融合，省去了使用投影機投影特征點圖案（如棋盤格等）以及實時控制相機等步驟，使得方法簡單快捷易行，便于非專業(yè)人員操作；該方法不需要使用特定型號的相機，對相機要求較低。
【專利說明】一種平面多投影快速拼接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影拼接顯示技術(shù)，具體涉及一種平面多投影快速拼接方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著投影要求的提高，越來越多的投影采用多臺投影機同時投影，為達(dá)到有效的顯示效果，需要對多臺投影機的投影圖像進(jìn)行拼接。近年來，由于投影機技術(shù)、PC技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對視覺體驗要求的不斷地提升，投影拼接技術(shù)廣泛應(yīng)用于虛擬仿真、展覽展示、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的平面投影拼接方法大部分都是使用單應(yīng)矩陣Hcd表示投影機圖像空間坐標(biāo)與相機空間坐標(biāo)之間的關(guān)系，使用投影特征點圖像(如棋盤格)的方式建立投影機坐標(biāo)與相機坐標(biāo)的關(guān)系，并通過最小二乘法估算最優(yōu)Hcd，該方法需要控制相機，對人員要求高、調(diào)整時間長。另外，現(xiàn)有的基于相機的平面自動投影拼接方法需要使用特定型號的相機并通過數(shù)據(jù)線直接連接到電腦，而且需要拍攝多張圖像進(jìn)行自動拼接融合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種平面多投影快速拼接方法，僅使用一張正對投影屏幕照片即可快速的自動完成投影拼接融合，省去了投影棋盤格以及實時控制相機等步驟，使得方法簡單快捷易行，便于非專業(yè)人員操作。
[0005]本發(fā)明的平面多投影快速拼接方法包括以下步驟:
[0006]步驟1，控制所有的投影機同時投射純色圖像；
[0007]步驟2，使用任意型號的數(shù)碼相機，從正對投影表面的角度拍攝投影圖像，并導(dǎo)入融合服務(wù)器；
[0008]步驟3，融合服務(wù)器對導(dǎo)入的圖像進(jìn)行處理，通過自動閾值圖像分割方法，根據(jù)導(dǎo)入的圖像亮度的不同，將整個照片分為3個部分:非投影區(qū)域和投影區(qū)域和疊加投影區(qū)域，其中，投影區(qū)域由各投影機投影組成，各投影重疊部分稱為疊加投影區(qū)域；
[0009]步驟4，求取投影區(qū)域的最大內(nèi)接矩形作為有效投影區(qū)域，其中，有效投影區(qū)域由各投影機的有效投影區(qū)域組成，各投影機的有效投影區(qū)域的重疊部分稱為有效疊加投影區(qū)域；
[0010]步驟5，根據(jù)有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的預(yù)期投影圖像的4個角點在顯示圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，求取相機圖像空間與顯示圖像空間的對應(yīng)關(guān)系Hj ；
[0011]步驟6，求取相鄰?fù)队皺C的有效疊加投影區(qū)域，進(jìn)而獲得每臺投影機的有效投影區(qū)域；
[0012]步驟7，根據(jù)步驟6得到的每臺投影機有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的各投影機預(yù)期投影圖像4個角點在投影機圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，求取每臺投影機圖像空間與相機圖像空間的對應(yīng)關(guān)系HKk，k=l，2，…，N，N為投影機數(shù)量；[0013]步驟8，對待投影圖像進(jìn)行顏色校正以及融合區(qū)域亮度衰減；
[0014]步驟9，根據(jù)步驟5及步驟7得到的及HKk得到投影機圖像空間與顯示圖像空間之間的關(guān)系，將顯示圖像空間中的點映射到其對應(yīng)的投影機圖像空間中相應(yīng)位置。
[0015]其中，所述步驟5中，根據(jù)有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及預(yù)期投影圖像的4個角點在顯示圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，通過單應(yīng)矩陣計算方法得到叫。
[0016]所述步驟6中，相鄰?fù)队皺C的有效疊加投影區(qū)域的求取方法如下:通過邊緣檢測方法獲取相鄰?fù)队皺C的疊加投影區(qū)域在相機圖像空間中的坐標(biāo)I (Xi，Yi)，通過H/1獲得疊加投影區(qū)域中的點在顯示圖像空間中的坐標(biāo)J(\，yP，對疊加投影區(qū)域的右邊緣求取最小值Xjo = min{Xj},然后根據(jù)將J(xJ0, y」)映射到相機圖像空間中，得到I (X’ y’)，(X’ ” I，i)即為投影機有效投影區(qū)域右邊緣點的集合，通過直線擬合確定該投影機的右邊緣；同理求得該投影機下邊緣、相鄰右方投影機的左邊緣以及相鄰下方投影機的上邊緣，進(jìn)而得到有效疊加投影區(qū)域。
[0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明提出的自動平面投影方法僅使用一張正對投影屏幕照片即可快速的自動完成投影拼接融合，省去了使用投影機投影特征點圖案(如棋盤格等)以及實時控制相機等步驟，使得方法簡單快捷易行，便于非專業(yè)人員操作；該方法不需要使用特定型號的相機，對相機要求較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明方法投影布局示意。
[0020]其中，101-投影機A的投影區(qū)域，102-投影機B的投影區(qū)域，103-投影機A的有效投影區(qū)域，104-投影機B的有效投影區(qū)域，105-有效疊加投影區(qū)域，106-疊加投影區(qū)域，107-相機，108-投影機，109-融合服務(wù)器。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]本發(fā)明提供了一種平面多投影快速拼接方法，該方法投影布局如圖1所示，具體拼接方法包括以下步驟:
[0023]步驟1，控制所有的投影機同時投射純色圖像(如純藍(lán)色圖像)。
[0024]步驟2，使用任意型號的數(shù)碼相機，從正對投影表面的角度拍攝投影圖像，并導(dǎo)入融合服務(wù)器。
[0025]步驟3，融合服務(wù)器對導(dǎo)入的圖像進(jìn)行處理，通過自動閾值圖像分割方法，根據(jù)導(dǎo)入的圖像亮度的不同，將整個照片分為3個部分:非投影區(qū)域(即背景部分)、投影區(qū)域和疊加投影區(qū)域。其中，投影區(qū)域由各投影機投影組成，各投影重疊部分稱為疊加投影區(qū)域。
[0026]步驟4，求取投影區(qū)域的最大內(nèi)接矩形ABCD作為有效投影區(qū)域。其中，有效投影區(qū)域由各投影機的有效投影區(qū)域組成，各投影機的有效投影區(qū)域的重疊部分稱為有效疊加投影區(qū)域。
[0027]步驟5，根據(jù)有效投影區(qū)域A、B、C、D4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的預(yù)期投影圖像的4個角點在顯示圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)(0，O)、(I, O)、(I, I)、(O, I)，通過單應(yīng)矩陣計算方法求取相機圖像空間與顯示圖像空間的對應(yīng)關(guān)系叫。
[0028]步驟6，根據(jù)相鄰兩臺投影機的疊加投影區(qū)域多邊形emfhng，通過邊緣檢測的方法獲取疊加投影區(qū)域在相機圖像空間中的坐標(biāo)I (Xi，Yi)，使用H/1:I(Xi, Yi) — J(Xj, Yj)求取疊加投影區(qū)域中的點在顯示圖像空間中的坐標(biāo)J(\，Yj)。對疊加投影區(qū)域的右邊緣求取xjO = min {xj},根據(jù) HJ:J (xJ0, y」)—I (x，” y' J 得到(x，” y'汐，貝U (X，” y'汐即為投影機有效投影區(qū)域右邊緣點的集合，通過直線擬合即可確定該投影機的右邊緣。同理可以求得該投影機下邊緣、相鄰右方投影機的左邊緣以及相鄰下方投影機的上邊緣，進(jìn)而得到有效疊加投影區(qū)域，結(jié)合步驟4得到的有效投影區(qū)域可以得到每臺投影機對應(yīng)的有效投影區(qū)域。如圖1所示，投影機A的有效投影區(qū)域為103、105區(qū)域，投影機B的有效投影區(qū)域為104、105區(qū)域。
[0029]步驟7，根據(jù)步驟6得到的每臺投影機有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的各投影機預(yù)期投影圖像4個角點在投影機圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，求取每臺投影機圖像空間與相機圖像空間的對應(yīng)關(guān)系氏,，1^1，2，…，N，N為投影機數(shù)量。如圖1所示，根據(jù)投影機A的有效投影區(qū)域的4個角點A、F、H、D在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及他們在投影機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(O, O)、(1024，O)、(1024，768)、(O, 768)得到Hki，同理得到Hk2。
[0030]步驟8，對顯示圖像進(jìn)行顏色校正以及融合區(qū)域亮度衰減。
[0031]步驟9，根據(jù)步驟5及步驟7得到的及HKk得到投影機圖像空間與顯示圖像空間之間的關(guān)系，將顯示圖像空間中的點映射到其對應(yīng)的投影機圖像空間中相應(yīng)位置，依次完成每臺投影機中所有點的對應(yīng)即完成了平面投影的自動拼接。
[0032]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種平面多投影快速拼接方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，控制所有的投影機同時投射純色圖像； 步驟2，使用任意型號的數(shù)碼相機，從正對投影表面的角度拍攝投影圖像，并導(dǎo)入融合服務(wù)器； 步驟3，融合服務(wù)器對導(dǎo)入的圖像進(jìn)行處理，通過自動閾值圖像分割方法，根據(jù)導(dǎo)入的圖像亮度的不同，將整個照片分為3個部分:非投影區(qū)域和投影區(qū)域和疊加投影區(qū)域，其中，投影區(qū)域由各投影機投影組成，各投影重疊部分稱為疊加投影區(qū)域； 步驟4，求取投影區(qū)域的最大內(nèi)接矩形作為有效投影區(qū)域，其中，有效投影區(qū)域由各投影機的有效投影區(qū)域組成，各投影機的有效投影區(qū)域的重疊部分稱為有效疊加投影區(qū)域； 步驟5，根據(jù)有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的預(yù)期投影圖像的4個角點在顯示圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，求取相機圖像空間與顯示圖像空間的對應(yīng)關(guān)系Hj; 步驟6，求取相鄰?fù)队皺C的有效疊加投影區(qū)域，進(jìn)而獲得每臺投影機的有效投影區(qū)域； 步驟 7，根據(jù)步驟6得到的每臺投影機有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及已知的各投影機預(yù)期投影圖像4個角點在投影機圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，求取每臺投影機圖像空間與相機圖像空間的對應(yīng)關(guān)系HKk，k=l，2，…，N, N為投影機數(shù)量； 步驟8，對待投影圖像進(jìn)行顏色校正以及融合區(qū)域亮度衰減； 步驟9，根據(jù)步驟5及步驟7得到的及HKk得到投影機圖像空間與顯示圖像空間之間的關(guān)系，將顯示圖像空間中的點映射到其對應(yīng)的投影機圖像空間中相應(yīng)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的平面多投影快速拼接方法，其特征在于，所述步驟5中，根據(jù)有效投影區(qū)域4個角點在相機圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)以及預(yù)期投影圖像的4個角點在顯示圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)，通過單應(yīng)矩陣計算方法得到叫。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平面多投影快速拼接方法，其特征在于，所述步驟6中，相鄰?fù)队皺C的有效疊加投影區(qū)域的求取方法如下:通過邊緣檢測方法獲取相鄰?fù)队皺C的疊加投影區(qū)域在相機圖像空間中的坐標(biāo)I (Xi，yi)，通過H/1獲得疊加投影區(qū)域中的點在顯示圖像空間中的坐標(biāo)J (Xj，y」)，對疊加投影區(qū)域的右邊緣求取最小值Xjtl = min{Xj}，然后根據(jù)HJ將JUp Yj)映射到相機圖像空間中，得到I Ge’ i，； i)，Ge’ i，； J即為投影機有效投影區(qū)域右邊緣點的集合，通過直線擬合確定該投影機的右邊緣；同理求得該投影機下邊緣、相鄰右方投影機的左邊緣以及相鄰下方投影機的上邊緣，進(jìn)而得到有效疊加投影區(qū)域。
【文檔編號】H04N5/74GK103533276SQ201310495356
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】翁冬冬, 李翔, 劉越, 楊濤, 劉萬奎 申請人:北京理工大學(xué)