CN109767490A - 用于投影光栅建模的影像分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于投影光栅建模的影像分析系统及方法，所述影像分析系统包括一影像采集装置、一投影仪、一投影屏以及一处理器；投影仪工作时，用于向投影屏投射一星状图；影像采集装置用于采集星状图的影像并向处理器传输影像信号；处理器用于分析所述影像信号并获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；处理器还用于将所述灰度数据与以及所述星状图上的灰度信息对比获取影像采集装置在目标区域的曝光信息；根据曝光信息调节述影像采集装置的成像信息。本发明的用于投影光栅建模的影像分析系统能够获取投影光栅建模系统的相机、投影仪之间的影像关系，方便获取过曝、过暗的区域，使投影光栅建模的精度更高，建立的模型更加保真。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于投影光栅建模的影像分析系统及方法。
背景技术
三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。
光栅投影进行三维重建是一种三维重建方式，将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面，由于参考平面选取的是水平平面，投影到上面的参考光栅不会发生变形；当光栅投影到被测物体表面时，光栅会产生不同程度的变形，是由于投影光栅受到了被测物体表面高度的调制。所放置的被测物体高度不同，光栅的相位变化程度也随之不同，二维平面变形条纹的相位变化中携带有物体表面的三维形貌信息。因此，通过求取相位的变化值，可以得到物体在相应点处的高度，从而得到三维物体的轮廓形状。
现有的光栅投影进行三维重建中存在影像失真严重，建立模型的精度较低的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中光栅投影进行三维重建中存在影像失真严重，建立模型的精度较低的缺陷，提供一种能够获取投影光栅建模系统的相机、投影仪之间的影像关系，方便获取过曝、过暗的区域，使投影光栅建模的精度更高，建立的模型更加保真的用于投影光栅建模的影像分析系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于投影光栅建模的影像分析系统，其特点在于，所述影像分析系统包括一影像采集装置、一投影仪、一投影屏以及一处理器；
所述投影仪工作时，用于向所述投影屏投射一星状图；
所述影像采集装置用于采集所述星状图的影像并向所述处理器传输影像信号；
所述处理器用于分析所述影像信号并获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
所述处理器还用于将所述灰度数据与以及所述星状图上的灰度信息对比获取影像采集装置在目标区域的曝光信息；
所述处理器用于根据所述曝光信息调节述影像采集装置的成像信息。
较佳地，
所述处理器用于从所述星状图的影像中心开始螺旋向外依次选取目标区域；
对于每一目标区域，所述处理器用于分析所述影像信号并根据所述目标区域所在位置对应的权重获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
其中，目标区域所在位置距离所述影像中心的距离约近，目标区域所在位置对应的权重越大。
较佳地，
对于每一目标区域，所述处理器用于计算灰度点的平均值作为所述曝光信息，所述平均值为所述目标区域内目标灰度点与目标灰度点的权重乘积的集合再除以目标灰度点数量与目标灰度点的权重乘积的集合。
较佳地，
对于每一目标区域，目标区域的平均值大于第一预设值时标记所述目标区域为过曝区域；目标区域的平均值小于第二预设值时标记所述目标区域为过暗区域。
较佳地，
所述处理器分别连接所述影像采集装置以及所述投影仪，所述处理器向所述影像采集装置及所述投影仪分别发送触发信号；
所述影像采集装置包括一摄像镜头，所述投影仪包括一投影镜头，所述摄像镜头的拍摄方向与所述投影镜头的投影方向均对准所述投影屏；
所述投影仪工作时，所述投影屏上投影所述星状图；
所述影像采集装置用于向所述处理器传输所述星状图的影像信号。
较佳地，所述处理器包括美国德州仪器公司的型号为DLP LightCrafter4500的开发板。
较佳地，所述星状图为siemens star星状图。
较佳地，所述星状图为二值图像，所述二值图像中任意两个相邻的黑色区域的边界夹角的最小夹角为11.25度。
较佳地，所述影像分析系统包括一支撑架，所述支撑架包括两个支撑杆，每一支撑杆的顶部设有一云台，所述影像采集装置及所述投影仪分别设于所述云台上；
所述支撑架还包括一连接所述投影屏的横向固定杆，所述横向固定杆与两个支撑杆垂直，所述横向固定杆的长度可调节。
本发明还公开一种用于投影光栅建模的影像分析方法，其特点在于，所述影像分析方法通过如上所述影像分析系统实现。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的用于投影光栅建模的影像分析系统能够获取投影光栅建模系统的相机、投影仪之间的影像关系，方便获取过曝、过暗的区域，使投影光栅建模的精度更高，建立的模型更加保真。
附图说明
图1为本发明实施例1的影像分析系统的结构示意图。
图2为本发明实施例1的影像分析系统的另一结构示意图。
图3为本发明实施例1的星状图的示意图。
图4为本发明实施例1的影像分析方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图1至图3，本实施例提供一种用于投影光栅建模的影像分析系统，所述影像分析系统包括一影像采集装置11、一投影仪12、一投影屏13以及一处理器。
所述处理器分别连接所述影像采集装置以及所述投影仪，所述处理器向所述影像采集装置及所述投影仪分别发送触发信号。
所述影像采集装置包括一摄像镜头，所述投影仪包括一投影镜头，所述摄像镜头的拍摄方向与所述投影镜头的投影方向均对准所述投影屏；
所述投影仪工作时，所述投影屏上包括一星状图；
所述影像采集装置用于向所述处理器传输影像信号。本实施例中，所述影像采集装置采集所述星状图并向所述处理器传输星状图的影像信号。
所述影像采集装置可以为一个相机。
通过对所述星状图的分析能够获取相机采集影像的过曝和过暗的光传感器位置，或相对应的投影点位置，通过调节投影影像的亮度或相机拍摄的影像进行后去补偿能够获取更加准确的影像数据。
具体可以是从星状图中心点开始螺旋向外发散的采集影像点并根据影像点的位置所占比重评估相机采集的影像中过曝点和过暗点的位置。
所述处理器包括美国德州仪器公司的型号为DLP LightCrafter 4500的开发板。
所述星状图为siemens star星状图。
所述星状图为二值图像，所述二值图像中任意两个相邻的黑色区域的边界夹角的最小夹角为11.25度。
所述影像分析系统包括一支撑架14，所述支撑架包括两个支撑杆15，每一支撑杆的顶部设有一云台16，所述影像采集装置及所述投影仪分别设于所述云台上。
所述处理器设于所述支撑架内。
所述支撑架还包括一连接所述投影屏的横向固定杆17，所述横向固定杆与两个支撑杆垂直，所述横向固定杆的长度可调节。
所述投影仪工作时，用于向所述投影屏投射一星状图；
所述影像采集装置用于采集所述星状图的影像并向所述处理器传输影像信号；
所述处理器用于分析所述影像信号并获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；灰度数据包括灰度点的灰度值以及灰度点所在位置。
所述处理器还用于将所述灰度数据与以及所述星状图上的灰度信息对比获取影像采集装置在目标区域的曝光信息；根据灰度点在影像信号中的灰度值与投射出的实际值对比，能够获取影像采集装置的曝光信息。
所述处理器用于根据所述曝光信息调节述影像采集装置的成像信息。根据所述曝光信息能够调节影像采集装置的成像传感器或者直接调节成像后的影像能够提高影像的保真率。
所述处理器用于从所述星状图的影像中心开始螺旋向外依次选取目标区域；
对于每一目标区域，所述处理器用于分析所述影像信号并根据所述目标区域所在位置对应的权重获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
其中，目标区域所在位置距离所述影像中心的距离约近，目标区域所在位置对应的权重越大。
在实际操作过程中，距离中心点越近的灰度点其在建模时越重要，越容易记载关键的信息，因此对曝光度的计算要考虑灰度点的所在位置。
对于每一目标区域，所述处理器用于计算灰度点的平均值作为所述曝光信息，所述平均值为所述目标区域内目标灰度点与目标灰度点的权重乘积的集合再除以目标灰度点数量与目标灰度点的权重乘积的集合。
对于每一目标区域，目标区域的平均值大于第一预设值时标记所述目标区域为过曝区域；目标区域的平均值小于第二预设值时标记所述目标区域为过暗区域。
参见图4，利用上述影像分析系统，本实施例还提供一种影像分析方法，包括：
步骤100、所述投影仪工作时，向所述投影屏投射一星状图；
步骤101、所述影像采集装置采集所述星状图的影像并向所述处理器传输影像信号；
步骤102、所述处理器分析所述影像信号并获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
步骤103、所述处理器将所述灰度数据与以及所述星状图上的灰度信息对比获取影像采集装置在目标区域的曝光信息；
步骤104、所述处理器根据所述曝光信息调节述影像采集装置的成像信息。
其中，步骤102包括：
所述处理器从所述星状图的影像中心开始螺旋向外依次选取目标区域；
对于每一目标区域，所述处理器分析所述影像信号并根据所述目标区域所在位置对应的权重获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
其中，目标区域所在位置距离所述影像中心的距离约近，目标区域所在位置对应的权重越大。
步骤103包括：
对于每一目标区域，所述处理器用于计算灰度点的平均值作为所述曝光信息，所述平均值为所述目标区域内目标灰度点与目标灰度点的权重乘积的集合再除以目标灰度点数量与目标灰度点的权重乘积的集合。
对于每一目标区域，目标区域的平均值大于第一预设值时标记所述目标区域为过曝区域；目标区域的平均值小于第二预设值时标记所述目标区域为过暗区域。
曝光信息包括对目标区域的标记内容。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于投影光栅建模的影像分析系统，其特征在于，所述影像分析系统包括一影像采集装置、一投影仪、一投影屏以及一处理器；
所述投影仪工作时，用于向所述投影屏投射一星状图；
所述影像采集装置用于采集所述星状图的影像并向所述处理器传输影像信号；
所述处理器用于分析所述影像信号并获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
所述处理器还用于将所述灰度数据与以及所述星状图上的灰度信息对比获取影像采集装置在目标区域的曝光信息；
所述处理器用于根据所述曝光信息调节述影像采集装置的成像信息。
2.如权利要求1所述的影像分析系统，其特征在于，
所述处理器用于从所述星状图的影像中心开始螺旋向外依次选取目标区域；
对于每一目标区域，所述处理器用于分析所述影像信号并根据所述目标区域所在位置对应的权重获取所述影像信号中目标区域的灰度数据；
其中，目标区域所在位置距离所述影像中心的距离约近，目标区域所在位置对应的权重越大。
3.如权利要求2所述的影像分析系统，其特征在于，
对于每一目标区域，所述处理器用于计算灰度点的平均值作为所述曝光信息，所述平均值为所述目标区域内目标灰度点与目标灰度点的权重乘积的集合再除以目标灰度点数量与目标灰度点的权重乘积的集合。
4.如权利要求3所述的影像分析系统，其特征在于，
对于每一目标区域，目标区域的平均值大于第一预设值时标记所述目标区域为过曝区域；目标区域的平均值小于第二预设值时标记所述目标区域为过暗区域。
5.如权利要求1所述的影像分析系统，其特征在于，
所述处理器分别连接所述影像采集装置以及所述投影仪，所述处理器向所述影像采集装置及所述投影仪分别发送触发信号；
所述影像采集装置包括一摄像镜头，所述投影仪包括一投影镜头，所述摄像镜头的拍摄方向与所述投影镜头的投影方向均对准所述投影屏；
所述投影仪工作时，所述投影屏上投影所述星状图；
所述影像采集装置用于向所述处理器传输所述星状图的影像信号。
6.如权利要求1所述的影像分析系统，其特征在于，所述处理器包括美国德州仪器公司的型号为DLP LightCrafter 4500的开发板。
7.如权利要求1所述的影像分析系统，其特征在于，所述星状图为siemens star星状图。
8.如权利要求7所述的影像分析系统，其特征在于，所述星状图为二值图像，所述二值图像中任意两个相邻的黑色区域的边界夹角的最小夹角为11.25度。
9.如权利要求1所述的影像分析系统，其特征在于，所述影像分析系统包括一支撑架，所述支撑架包括两个支撑杆，每一支撑杆的顶部设有一云台，所述影像采集装置及所述投影仪分别设于所述云台上；
所述支撑架还包括一连接所述投影屏的横向固定杆，所述横向固定杆与两个支撑杆垂直，所述横向固定杆的长度可调节。
10.一种用于投影光栅建模的影像分析方法，其特征在于，所述影像分析方法通过如权利要求1至9中任意一项所述影像分析系统实现。
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