CN108600734A - 立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法 - Google Patents
立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及3D投影领域，提供立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法，用于解决RealD 3D技术双光学引擎投影图像的对齐问题。本发明提供的立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法，包括投影仪、摄像头、投影布和主控系统，所述的投影仪包括第一投影仪和第二投影仪，所述的第一投影仪位于投影布中轴线的左侧或右侧，所述的第二投影仪无语投影布中轴线的另一侧，所述的主控系统分别同第一投影仪和第二投影仪连接。投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整，不需要人工手动调整，速度快，成功率高，不需要特定的支架。
Description
技术领域
本发明涉及3D投影领域，具体涉及立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法。
背景技术
3D成像是靠人两眼的视觉差产生的。人的两眼（瞳孔）之间一般会有8厘米左右的距离。要让人看到3D影像，就必须让左眼和右眼看到不同的影像，使两副画面产生一定差距，也就是模拟实际人眼观看时的情况。
两个投影仪的图像靠近重合度对三维成像效果尤为重要，现有的方法是人工调整投影仪的方向和方位，使两画面重合然后固定在特定的支架上面，这样费时又费力，而且支架要根据不同投影仪专门定制。
CN107957237A涉及具有闪光对准的激光投影仪。提供了一种对准用于将激光图像投影到工作表面上的激光投影仪的方法。方该法包括提供具有激光源、次级光源和摄影测量设备的激光投影仪组件，所述激光源用于将激光图像投影到工作表面上，所述次级光源用于照明工作表面，以及所述摄影测量设备用于生成工作表面的图像。所述方法还包括将反射目标附加到工作表面上并且从次级光源朝着工作表面发射光以及朝着摄影测量设备反射光。所述方法还包括用由激光源生成的激光束扫描目标，用于朝着激光传感器反射激光束并且根据反射激光束计算用于在工作表面上投影激光图像的定位。该方法可以用于激光投影图像的定位，但是其无法用于三维图像，尤其是Reald 3D技术的左右投影图像的定位。
因此，市场亟需一种高效的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法。
发明内容
本发明解决的技术问题为RealD 3D技术双光学引擎投影图像的对齐问题，提供立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
立体成像左右眼图像自动定位重合的装置，包括投影仪、摄像头、投影布和主控系统，所述的投影仪包括第一投影仪和第二投影仪，所述的第一投影仪位于投影布中轴线的左侧或右侧，所述的第二投影仪无语投影布中轴线的另一侧，所述的主控系统分别同第一投影仪和第二投影仪连接。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
通过主控系统自动调节两个投影仪产生的图像对齐，不需要人工手动调整，速度快，成功率高，不需要特定的支架。
优选地，所述的投影仪底部设置转动机构，所述的转动机构包括转轴和转动电机，所述的转动电机同转轴连接，所述的转轴同投影仪连接。当画面差别较大时，可以通过转动机构调整投影仪的相对位置，提高图像调整效率。
优选地，所述的主控系统包括CPU和存储介质，所述的CPU同存储介质连接。CPU将获得数据存储到存储介质中，可以提高调节效率。
立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，包括以下步骤：
（1）、主控系统在投影布范围内建立坐标系，以投影布的端点或者中心点为坐标原点；
（2）、主控系统预设一个带定位标记的第一图像；
（3）、投影仪将图像投影到投影布上；
（4）、摄像头捕捉投影布上的第二图像，将投影布上的第二图像传递给主控系统；
（5）、主控系统对第二图像进行解析，确定屏幕的相对位置；
（6）、主控系统判断图像位置是否重合；
（7）、若主控系统判断图像位置不重合，则调整图像位置，重复步骤3~5；
（8）、若主控系统判断图像位置重合，终止定位，存储数据。
主控系统以投影布的端点或中心点建立坐标系，同时生成一个定位标记的图像，分别通过第二投影仪投射到投影布上，所述的定位标记为特殊的图像，本身并不需携带任何信息，仅具有特定的图像特征。摄像头捕捉的是在带有定位标记的图像在投影布上的投影，即摄像头捕捉到的图像包括两部分：一部分为带有定位标记的图像与投影布的重合部分；一部分为投影布上没有同带有定位标记的图像重合的部分，并不包括带有定位标记的团没有同投影布重合的部分。获得的图像信息传递给CPU处理后，得到图像在投影布上的相对位置，如果图像重合就可以停止图像调整，保存数据。
优选地，所述的步骤2和步骤3之间还包括以下步骤：
（2.1）、关闭第二投影仪，摄像头捕捉第三图像；
（2.2）、关闭第一投影仪，开启第二投影仪，摄像头捕捉第四图像；
（2.3）、主控系统判断第三图像和第四图像上是否有定位标记；
（2.4）、若主控系统判断第三图像和第四图像上有定位标记，执行步骤3；
（2.5）、若主控系统判断第三图像上没有定位标记，调整第一投影仪位置，重复步骤2.1~2.4;
（2.6）、若主控系统判断第四图像上没有定位标记，调整第二投影仪的位置，重复步骤2.1~2.4。
步骤1~8可以实现立体成像的自动重合，但是，如果第一投影仪或者第二投影仪其中一个的图像完全偏离了投影布，在投影布仅有一个图像时，可能造成误判。因此，在步骤2和步骤3之间增加预判程序（1）可以有效的避免上述误判状况的发生。预判程序即将第一图像分别通过第一和第二投影仪投影到投影布上，获得第三和第四图像，通过摄像机判断其有无定位标记来避免误判。
优选地，所述的步骤4和步骤5之间还包括以下步骤：
（4.1）、主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记数量的2倍；
（4.2）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量小于第一图像上定位标记数量的2倍，调整第一投影仪和第二投影仪的位置，重复步骤1~4；
（4.3）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量等于第一图像上定位标记数量的2倍，执行步骤5。
步骤1~8可以实现立体成像的自动重合，在步骤2~3之间增加步骤2.1~2.6可以有效避免误判，在步骤4~5之间增加防误判程序（2）可以进一步降低误判发生的可能性。主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记的2倍，如果为2倍则直接执行步骤5，不为2倍则调整第一投影仪和第二投影仪的图像位置。此种方式有可能导致原本就重合的图像重新分离，但可以有效的防止投影布上仅有一个投影仪的图像，该防误判程序可以同步骤2~3之间的防误判程序联用，也可单独使用。
优选地，所述的步骤1中的图像为矩形。矩形图像上的定位标记更易识别和定位。
优选地，所述的定位标记为二维码。二维码是一种特定的图像，上面可以带有信息也可不带有信息。
优选地，所述的二维码共一个，所述的二维码的中心同矩形的中心重合。设置在中心的二维码可以有效的提高定位的速度。
优选地，所述的二维码共2个，所述的两个二维码的中心分别同矩形的两条对角线上的任一条对角线的两个端点重合。设置在对角线上二维码，可以进一步提高定位的准确性。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整，不需要人工手动调整，速度快，成功率高，不需要特定的支架。
附图说明
图1为立体成像左右眼图像自动定位重合的方法的流程图。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
立体成像左右眼图像自动定位重合的装置及方法，包括投影仪、摄像头、投影布和主控系统，所述的投影仪包括第一投影仪和第二投影仪，所述的第一投影仪位于投影布中轴线的左侧或右侧，所述的第二投影仪无语投影布中轴线的另一侧，所述的主控系统分别同第一投影仪和第二投影仪连接。所述的投影仪底部设置转动机构，所述的转动机构包括转轴和转动电机，所述的转动电机同转轴连接，所述的转轴同投影仪连接。所述的主控系统包括CPU和存储介质，所述的CPU同存储介质连接。包括以下步骤：
（1）、主控系统在投影布范围内建立坐标系，以投影布的端点或者中心点为坐标原点；
（2）、主控系统预设一个带定位标记的第一图像；
（3）、投影仪将图像投影到投影布上；
（4）、摄像头捕捉投影布上的第二图像，将投影布上的第二图像传递给主控系统；
（5）、主控系统对第二图像进行解析，确定屏幕的相对位置；
（6）、主控系统判断图像位置是否重合；
（7）、若主控系统判断图像位置不重合，则调整图像位置，重复步骤3~5；
（8）、若主控系统判断图像位置重合，终止定位，存储数据。
所述的步骤1中的图像为矩形。所述的定位标记为二维码。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
通过主控系统自动调节两个投影仪产生的图像对齐，不需要人工手动调整，速度快，成功率高，不需要特定的支架。当画面差别较大时，可以通过转动机构调整投影仪的相对位置，提高图像调整效率。CPU将获得数据存储到存储介质中，可以提高调节效率。
主控系统以投影布的端点或中心点建立坐标系，同时生成一个定位标记的图像，分别通过第二投影仪投射到投影布上，所述的定位标记为特殊的图像，本身并不需携带任何信息，仅具有特定的图像特征。摄像头捕捉的是在带有定位标记的图像在投影布上的投影，即摄像头捕捉到的图像包括两部分：一部分为带有定位标记的图像与投影布的重合部分；一部分为投影布上没有同带有定位标记的图像重合的部分，并不包括带有定位标记的团没有同投影布重合的部分。获得的图像信息传递给CPU处理后，得到图像在投影布上的相对位置，如果图像重合就可以停止图像调整，保存数据。
矩形图像上的定位标记更易识别和定位。二维码是一种特定的图像，上面可以带有信息也可不带有信息。
实施例2
实施例2同实施例1不同之处在于，所述的步骤2和步骤3之间还包括以下步骤：
（2.1）、关闭第二投影仪，摄像头捕捉第三图像；
（2.2）、关闭第一投影仪，开启第二投影仪，摄像头捕捉第四图像；
（2.3）、主控系统判断第三图像和第四图像上是否有定位标记；
（2.4）、若主控系统判断第三图像和第四图像上有定位标记，执行步骤3；
（2.5）、若主控系统判断第三图像上没有定位标记，调整第一投影仪位置，重复步骤2.1~2.4;
（2.6）、若主控系统判断第四图像上没有定位标记，调整第二投影仪的位置，重复步骤2.1~2.4。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
步骤1~8可以实现立体成像的自动重合，但是，如果第一投影仪或者第二投影仪其中一个的图像完全偏离了投影布，在投影布仅有一个图像时，可能造成误判。因此，在步骤2和步骤3之间增加预判程序（1）可以有效的避免上述误判状况的发生。预判程序即将第一图像分别通过第一和第二投影仪投影到投影布上，获得第三和第四图像，通过摄像机判断其有无定位标记来避免误判。
实施例3
实施例3同实施例1不同之处在于，所述的步骤4和步骤5之间还包括以下步骤：
（4.1）、主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记数量的2倍；
（4.2）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量小于第一图像上定位标记数量的2倍，调整第一投影仪和第二投影仪的位置，重复步骤1~4；
（4.3）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量等于第一图像上定位标记数量的2倍，执行步骤5。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
步骤1~8可以实现立体成像的自动重合，在步骤2~3之间增加步骤2.1~2.6可以有效避免误判，在步骤4~5之间增加防误判程序（2）可以进一步降低误判发生的可能性。主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记的2倍，如果为2倍则直接执行步骤5，不为2倍则调整第一投影仪和第二投影仪的图像位置。此种方式有可能导致原本就重合的图像重新分离，但可以有效的防止投影布上仅有一个投影仪的图像，该防误判程序可以同步骤2~3之间的防误判程序联用，也可单独使用。
实施例4
实施例4同实施例2不同之处在于，所述的步骤4和步骤5之间还包括以下步骤：
（4.1）、主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记数量的2倍；
（4.2）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量小于第一图像上定位标记数量的2倍，调整第一投影仪和第二投影仪的位置，重复步骤1~4；
（4.3）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量等于第一图像上定位标记数量的2倍，执行步骤5。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
步骤1~8可以实现立体成像的自动重合，在步骤2~3之间增加步骤2.1~2.6可以有效避免误判，在步骤4~5之间增加防误判程序（2）可以进一步降低误判发生的可能性。主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记的2倍，如果为2倍则直接执行步骤5，不为2倍则调整第一投影仪和第二投影仪的图像位置。此种方式有可能导致原本就重合的图像重新分离，但可以有效的防止投影布上仅有一个投影仪的图像，该防误判程序可以同步骤2~3之间的防误判程序联用，也可单独使用。
实施例5
实施例5同实施例4不同之处在于，所述的二维码共一个，所述的二维码的中心同矩形的中心重合。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
设置在中心的二维码可以有效的提高定位的速度。
实施例6
实施例6同实施例5不同之处在于，所述的二维码共2个，所述的两个二维码的中心分别同矩形的两条对角线上的任一条对角线的两个端点重合。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
设置在对角线上二维码，可以进一步提高定位的准确性。
实施例7
实施例7同实施例1不同之处在于，所述的图像为圆形；所述的定位标记为二维码。
实施例8
实施例8同实施例1不同之处在于，所述的图像为圆形；所述的定位标记为圆。
实施例9
实施例9同实施例2不同之处在于，所述的二维码共2个，所述的两个二维码的中心分别同矩形的两条对角线上的任一条对角线的两个端点重合。
投影仪将主控系统的生成的图像投影到投影布上，由摄像头捕捉图像，传递回主控系统，经过主控系统解析后，确定图像的相对位置，进而对投影仪产生的图像进行调整。
实验例
通过分析实施例1~8的定位精确度和定位时间来分析不同图像对图像定位重合的影响。
其中，定位精确度：两个图像完全重合为高，两个图像有部分未重合为中，两个图像大部分不重合为低；定位时间：1~5s内为短；5s~30s为中，30s以上为长，重复20次，取最大值和平均数。
表 1二维码位置对定位的影响
| 定位精确度 | 定位时间（最大值） | 平均定位时间 | |
| 实施例1 | 中 | 中 | 长 |
| 实施例2 | 中 | 中 | 中 |
| 实施例3 | 中 | 中 | 中 |
| 实施例4 | 中 | 中 | 短 |
| 实施例5 | 中 | 短 | 短 |
| 实施例6 | 高 | 短 | 短 |
| 实施例7 | 低 | 长 | 长 |
| 实施例8 | 低 | 中 | 长 |
| 实施例9 | 高 | 长 | 长 |
从表1可以看出，实施例6为较优的实施方式，表明将二维码放到图像的对角线的两端可以有效的提高定位精确度和降低定位时间，这是因为矩形的对角线位置固定，矩形中心的位置也就固定，因此对角线上设置二维码可以明确地确定图像的位置，同时分析二维码所在位置时，实施例6单次处理时间较长，因为其定位方法的流程最长，但平均的定位时间短，因为虽然流程长，但准确率高，经过步骤1~2、2.1~2.6、3已经对图像有了较为精准的定位，加上步骤4、4.1~4.3定位的精确度大幅提高，因此平均的定位时间短，定位方法的稳定度高。
实施例1仅采用步骤1~8，单次的定位时间一般，但准确率较低，同时有时需要人工调整投影仪的位置，因此防误判程序是较为必要的；实施例2的定位精准度一般，但是平均定位时间短，这是因为图案上仅设置一个二维码，可能出现两个图像定位标记的中心重合，实际上至少有一个图像存在倾斜的现象，定位精准度一般；实施例9的实施方式基本同实施例2，但精准有了较大的提高，但是最大定位时间变长，因为可能出现第二图像有三个二维码的情况，此种情况无法被防误判程序（1）识别，造成最大定位时间变长。
实施例3的防误判程序（2），有一定防误判效果，但是单独使用效果一般；实施例4将防误判程序（1）和防误判程序（2）联用，提高了防误判的效果，但仍存在两个图像定位标记的中心重合，实际上至少有一个图像存在倾斜的现象，造成最大定位时间较长。
实施例5将二维码设置在矩形中心，提高了定位精准度，降低的定位时间。
实施例7和实施例8将图案设置为圆形，需要重新调整图像算法，且由于投影布一般为矩形，圆形的图案的定位效果较差。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (10)
1.立体成像左右眼图像自动定位重合的装置，其特征在于，包括投影仪、摄像头、投影布和主控系统，所述的投影仪包括第一投影仪和第二投影仪，所述的第一投影仪位于投影布中轴线的左侧或右侧，所述的第二投影仪无语投影布中轴线的另一侧，所述的主控系统分别同第一投影仪和第二投影仪连接。
2.根据权利要求1所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的装置，其特征在于，所述的投影仪底部设置转动机构，所述的转动机构包括转轴和转动电机，所述的转动电机同转轴连接，所述的转轴同投影仪连接。
3.根据权利要求1所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的装置，其特征在于，所述的主控系统包括CPU和存储介质，所述的CPU同存储介质连接。
4.立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，采用权利要求1~3任一项所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的装置，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、主控系统在投影布范围内建立坐标系，以投影布的端点或者中心点为坐标原点；
（2）、主控系统预设一个带定位标记的第一图像；
（3）、投影仪将图像投影到投影布上；
（4）、摄像头捕捉投影布上的第二图像，将投影布上的第二图像传递给主控系统；
（5）、主控系统对第二图像进行解析，确定屏幕的相对位置；
（6）、主控系统判断图像位置是否重合；
（7）、若主控系统判断图像位置不重合，则调整图像位置，重复步骤3~5；
（8）、若主控系统判断图像位置重合，终止定位，存储数据。
5.根据权利要求4所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的步骤2和步骤3之间还包括以下步骤：
（2.1）、关闭第二投影仪，摄像头捕捉第三图像；
（2.2）、关闭第一投影仪，开启第二投影仪，摄像头捕捉第四图像；
（2.3）、主控系统判断第三图像和第四图像上是否有定位标记；
（2.4）、若主控系统判断第三图像和第四图像上有定位标记，执行步骤3；
（2.5）、若主控系统判断第三图像上没有定位标记，调整第一投影仪位置，重复步骤2.1~2.4;
（2.6）、若主控系统判断第四图像上没有定位标记，调整第二投影仪的位置，重复步骤2.1~2.4。
6.根据权利要求5所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的步骤4和步骤5之间还包括以下步骤：
（4.1）、主控系统判断第二图像上的定位标记数量是否为第一图像上定位标记数量的2倍；
（4.2）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量小于第一图像上定位标记数量的2倍，调整第一投影仪和第二投影仪的位置，重复步骤1~4；
（4.3）、若主控系统判断第二图像上的定位标记数量等于第一图像上定位标记数量的2倍，执行步骤5。
7.根据权利要求6所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的步骤1中的图像为矩形。
8.根据权利要求6所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的定位标记为二维码。
9.根据权利要求6所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的二维码共一个，所述的二维码的中心同矩形的中心重合。
10.根据权利要求6所述的立体成像左右眼图像自动定位重合的方法，其特征在于，所述的二维码共2个，所述的两个二维码的中心分别同矩形的两条对角线上的任一条对角线的两个端点重合。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210409 |
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