CN105744243B - 基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法。该方法采用高清摄像机与投影机相互配合，以摄像机采集的含切交点特征的校正图案作为输入，依据其中的切交点特征，实现了多投影拼接中几何校正的自动化，该方法具有稳定性强，精度高，运算快等优点，并且它具有对配置后对由外界引起投影仪的位置移动进行几何校正参数自动补偿的功能。

Description

基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法
技术领域
本发明涉及投影拼接技术领域，具体的说，涉及一种基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法。
背景技术
几何校正是多投影拼接中的关键技术，而传统的几何校正多为手工校正，费时，费力，而且校正精度低。
发明内容
针对多投影拼接中的传统的几何校正多为手工校正，费时，费力，而且校正精度低的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法。该方法利用曲线与其切线的交点和切交点，有效地解决了多投影拼接中几何校正的特征点对匹配问题，实现了全自动几何校正，提高了校正精度。
本发明提供一种基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法，具体步骤如下：
1)配置硬件，硬件包括摄像机C、和设置在摄像机C左右两侧的待拼接投影仪；待拼接投影仪包括左边的待拼接投影仪L和右边的待拼接投影仪R；
2)设定校正模板图像，每个校正模板图像包含若干个校正特征；每个校正模板图像是由若干个基于切交点的校正特征组成，基于切交点的校正特征是由一条曲线和它的一条切线组成；
3)投影仪L单独投影校正图像JL，同时C启动拍下校正图像IL；
4)投影仪R单独投影校正图像JR，同时C启动拍下校正图像IR；
5)分别从JL与IL中提取边界信息与直线信息，并计算出直线与曲线的交点和切交点，并依据交点与切交点分布规律找到它们的对应关系，从而计算出它们之间的映射矩阵HL C；
6)分别从JR与IR中提取边界信息与直线信息，并计算出直线与曲线的交点和切交点，并依据交点与切交点分布规律找到它们的对应关系，从而计算出它们之间的平面投影矩阵HR C；
7)投影仪L投影区域在摄像机C中成像区域为四边形SL，投影仪R投影区域在摄像机C中的成像区域为四边形SR，利用扫描法求得的最大内接显示区域，记为矩形s1s2s3s4；
8)计算待拼接投影仪L的输入图像和待拼接投影仪R的输入图像
给定一幅待投影图像,首先用其填充矩形s1s2s3s4得到图像IMc,利用前面计算得到映射矩阵HL C的逆矩阵扭曲IMc得到待拼接投影仪L的输入图像同理利用前面计算得到平面投影矩阵HR C的逆矩阵扭曲IMc得到得到待拼接投影仪R的输入图像
9)投影仪L投放投影仪R投放便得到一幅经过几何校正后的投影图像，再经过颜色校正，便能得到一幅无缝拼接的图像。
上述全自动几何校正方法中，步骤2)中，每个校正模板图像是由若干个基于切交点的校正特征组成的，基于切交点的校正特征示例如图3所示，是由一条曲线和它的一条切线组成，图3(a)中所示基于切交点的校正特征的切交点的分布规律是：其中三个切交点位于切点的同一侧，图3(b)所示基于切交点的校正特征的切交点的分布规律是：两个切点，一个切交点，图3(c)所示基于切交点的校正特征的切交点的分布规律是：8个切交点，其中7个位于切点的一边，另一个位于另一边。
本发明的有益效果在于：该方法利用曲线与其切线的交点和切交点及其分布规律，有效地解决了多投影拼接中几何校正的特征点对匹配问题，实现了全自动几何校正，提高了校正精度。
附图说明
图1是硬件配置示意图。
图2是切交点计算示意图。
图3是基于切交点的校正特征示例。
图4是摄像机拍摄得到投影区域及求得最大内接矩形显示区域示意图。
具体实施方式
1)硬件实施方式：以两台投影仪拼接为例(需要时可扩充至多台投影仪)，其配置如图1所示，L,R为待拼接投影仪，C为摄像机；
2)软件实施方式：其基本原理是基于切交点的校正特征(如图3)之间的匹配关系从而计算出几何变换矩阵,并完成几何校正，其具体的实施方法及步骤详见本说明书中上面步骤2-9。
3)由于基于切交点的校正特征比较容易检测和找到它们之间的匹配关系，所以本方法具有简单、稳定性强，运算快等优点。
图2是切交点计算示意图：pr与ps是一对相互匹配的特征点对，Lr与Ls是在pr与ps周围找到的匹配的曲线对:(a)lrt是一条经过点pr与Lr在prt相切的一条直线，lrt与Lr的交点为切交点，所有切交点由符号+标识；(b)lst是一条经过点ps与Ls在pst相切的一条直线，lst与Ls的交点为切交点，所有切交点由符号+标识。

Claims (1)

1.一种基于切交点特征实现的多投影拼接中全自动几何校正方法，其具体步骤如下：
1)配置硬件，硬件包括摄像机C、和设置在摄像机C左右两侧的待拼接投影仪；待拼接投影仪包括左边的待拼接投影仪L和右边的待拼接投影仪R；
2)设定校正模板图像，每个校正模板图像包含若干个校正特征，每个校正模板图像是由若干个基于切交点的校正特征组成，基于切交点的校正特征是由一条曲线和它的一条切线组成；
3)投影仪L单独投影校正图像JL，同时C启动拍下校正图像IL；
4)投影仪R单独投影校正图像JR，同时C启动拍下校正图像IR；
5)分别从JL与IL中提取边界信息与直线信息，并计算出直线与曲线的交点和切交点，并依据交点与切交点分布规律找到它们的对应关系，从而计算出它们之间的映射矩阵HL C；
6)分别从JR与IR中提取边界信息与直线信息，并计算出直线与曲线的交点和切交点，并依据交点与切交点分布规律找到它们的对应关系，从而计算出它们之间的平面投影矩阵HR C；
7)待拼接投影仪L投影区域在摄像机C中的成像区域为四边形SL，待拼接投影仪R投影区域在摄像机C中的成像区域为四边形SR，利用扫描法求得的最大内接显示区域，记为矩形s1s2s3s4；
8)计算待拼接投影仪L的输入图像和待拼接投影仪R的输入图像
给定一幅待投影图像,首先用其填充矩形s1s2s3s4得到图像IMc,利用前面计算得到映射矩阵HL C的逆矩阵扭曲IMc得到待拼接投影仪L的输入图像同理利用前面计算得到平面投影矩阵HR C的逆矩阵扭曲IMc得到得到待拼接投影仪R的输入图像
9)投影仪L投放投影仪R投放便得到一幅经过几何校正后的投影图像，再经过颜色校正，便能得到一幅无缝拼接的图像。
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