CN107147888B - 一种利用图形处理芯片自动校正失真方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用图形处理芯片自动校正失真方法和装置，包括以下步骤：基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；基于倾斜角计算图像的梯形失真区域；提取梯形失真区域内的最大矩形区域，基于最大矩形区域逆运算获得对应的原姿态的映射区域；基于线性插值法处理原姿态的映射区域并通过图像处理芯片校正输出图像。该装置用于执行对应方法。本发明通过加速度传感器获取投影仪的偏移角度，通过偏移角度计算原姿态下投影在偏移之后的映射关系，同时通过对梯形失真区域进行矩形区域选择，通过差值法进行失真图像进行校正以降低校正处理能力要求适用于各型的投影仪。

Description

一种利用图形处理芯片自动校正失真方法和装置
技术领域
本发明涉及一种利用图形处理芯片自动校正失真方法和装置，属于信息处理领域。
背景技术
通常投影仪以一定的仰俯角投射到平面上的时候，投影面会变成梯形，现在很多的微型投影仪采用了数码梯形校正以实现垂直梯形校正功能，数字光学处理芯片通过倾斜的角度值能进行对应的梯形校正使画面形成矩形。
图像处理芯片通过投射变换，利用矩阵运算进行处理，运算量比较大，不适合低端的产品，同时面对高分辨率的产品的时候，修正之后的图像会出现不匹配设备分辨率的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过提供一种利用图形处理芯片自动校正失真方法和装置。
本发明采用的技术方案一方面为一种利用图形处理芯片自动校正失真方法，包括以下步骤：基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；基于倾斜角计算图像的梯形失真区域；提取梯形失真区域内的最大矩形区域，基于最大矩形区域逆运算获得对应的原姿态的映射区域；基于线性插值法处理原姿态的映射区域并通过图像处理芯片校正输出图像。
优选地，基于以下映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure BDA0001295904870000011
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面的距离，θ为倾斜角。
优选地，基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域。
优选地，还包括获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性差值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
本发明采用的技术方案另一方面为一种利用图形处理芯片自动校正失真装置，包括：测量模块，用于基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；计算模块，用于基于倾斜角计算图像的梯形失真区域，提取梯形失真区域内的最大矩形区域，基于最大矩形区域逆运算获得对应的原姿态的映射区域；图像处理模块，用于基于线性插值法处理原姿态的映射区域并通过图像处理芯片校正输出图像。
优选地，计算模块基于以下映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure BDA0001295904870000021
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面的距离，θ为倾斜角。
优选地，计算模块基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域。
优选地，图像处理模块，还用于获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性差值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
本发明的有益效果为通过加速度传感器获取投影仪的偏移角度，通过偏移角度计算原姿态下投影在偏移之后的映射关系，同时通过对梯形失真区域进行矩形区域选择，通过差值法进行失真图像进行校正以降低校正处理能力要求适用于各型的投影仪。
附图说明
图1所示为基于本发明实施例的一种利用图形处理芯片自动校正失真方法的示意图；
图2所示为基于本发明实施例的正常投影图；
图3所示为基于本发明实施例的失真对比图；
图4所示为基于本发明实施例的转换对比图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行说明。
基于发明的实施例1，如图1所示一种利用图形处理芯片自动校正失真方法，包括以下步骤：基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；基于倾斜角计算图像的梯形失真区域；提取梯形失真区域内的最大矩形区域，基于最大矩形区域逆运算获得对应的原姿态的映射区域；基于线性插值法处理原姿态的映射区域并通过图像处理芯片校正输出图像。
使用加速度传感器测量投影仪的三维运动量，x，y，z；ARM芯片通过运动量对应的三维值计算对应的倾斜角度，根据倾斜角度将原姿态下的投影仪的投射图像转换畸变的图像，获取其对应的转换关系；同时，修正之后的矩形投影必须是和显示设备宽高比匹配的矩形，为了优化屏幕投影还需要在四边形中寻找面积最大的矩形区域，得到最大矩形区域之后，基于上述的转换关系转换为原姿态下的映射区域，在得到映射区域的坐标之后，通过插值的方式匹配分辨率。
基于实施例1的方法，如图2的正常和图3所示的失真对比图，基于以下映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure BDA0001295904870000031
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标(矩形顶点坐标)，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面水平线中间的距离，θ为倾斜角。
正常情况下，投影为矩形，矩形坐标(x，y)，而畸形的梯形失真的对应的坐标(x’，y’)，由于投影仪的光源其本身的光柱的投影垂直夹角α和投影水平夹角β是不变的，变化的是由于倾斜角θ导致的光源到投影屏幕的距离d变化(原始姿态下，光源下端为水平方向，则距离d为光源到屏幕的物理距离)，标记变化后的距离为d’，则对应给定的矩形坐标(x，y)，如图3所示失真对比图，通过三角函数直接得到2D投影矩形坐标和2D梯形坐标的对应关系，有如下公式的变化：
Figure BDA0001295904870000032
由公式(1)(2)(3)(4)(5)可导出(x，y)到(x’，y’)的对应关系如公式(6)。
基于实施例1的方法，基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域。
在垂直方向的梯形，其上底边为a，下底边为b，高为h，其顶点坐标为上顶点(u1，v1)、(u2，v1)，下顶点(u2，v2)、(u1，v2)，则最大矩形区域的顶点坐标会被限制在上述顶点之间并符合矩形的要求。
基于实施例1的方法，还包括获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性差值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
基于实施例1的方法，如图4所示的转换对比图，获得的最大矩形区域的四个顶点坐标设定其为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)，上述顶点坐标对应转换点为{(u'1,v'1),(u'2,v'1),(u'1,v'2),(u'2,v'2)}，以1920*1080分辨率为例子，则线性插值的公式为下式：
Figure BDA0001295904870000033
其中，(x1，y1)是输入坐标，(u'1,v'1)是提取最大矩形坐标后使用公式(6)逆向运算后得到的坐标，(x'1,y'1)是经过线性插值得到的坐标，依上述过程可以得到其他的顶点的坐标，使用图像处理芯片进行输出图像的处理以实现校正和适应分辨率的功能。
基于发明的实施例2，用于实现实施例1对应方法的一种利用图形处理芯片自动校正失真装置，包括：测量模块，用于基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；计算模块，用于基于倾斜角计算图像的梯形失真区域，提取梯形失真区域内的最大矩形区域，基于最大矩形区域逆运算获得对应的原姿态的映射区域；图像处理模块，用于基于线性插值法处理原姿态的映射区域并通过图像处理芯片校正输出图像。
计算模块基于以下映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure BDA0001295904870000041
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面的距离，θ为倾斜角。
计算模块基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域。
基于发明的实施例2，图像处理模块，还用于获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性差值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
图像处理模块包括分辨率处理的芯片，用于读取投影仪的设置参数或者获得外部输入的分辨率，然后基于分辨率和公式(7)进行插值处理，然后将插值结果反馈到图像处理芯片以校正输出图像。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (2)

1.一种利用图形处理芯片自动校正失真方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；
基于映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure FDA0002357559580000011
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面的距离，θ为倾斜角；
基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域；
获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性插值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
2.一种利用图形处理芯片自动校正失真装置，其特征在于，包括：
测量模块，用于基于加速度传感器获取投影仪的运动三维，基于运动三维计算投影仪的相对于原姿态的倾斜角；
计算模块，用于基于映射公式计算图像的梯形失真区域：
Figure FDA0002357559580000012
其中，(x，y)为投影仪原姿态的投影区域坐标，(x’，y’)为(x，y)在梯形失真区域对应的坐标，d为(x，y)对应的光源到投影平面的距离，θ为倾斜角，基于边界限定原理提取在梯形失真区域内的最大矩形区域，基于映射公式逆运算获得对应的原姿态的映射区域；
图像处理模块，用于获取投影仪分辨率，基于分辨率设置插值，基于线性插值法将原姿态的映射区域的顶点坐标映射到对应分辨率的顶点坐标并通过图像处理芯片校正输出图像。
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