CN109873997A - 投影画面校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影画面校正方法及装置，涉及投影校正技术领域。该投影画面校正方法包括：获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，投影图像的理论像素点坐标用于描述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标。获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。实现了在面对非参数化投影屏幕时，校正后的投影画面观察不到明显畸变，校正效果好，视觉体验佳。

Description

投影画面校正方法及装置

技术领域

本发明涉及投影校正技术领域，具体而言，涉及一种投影画面校正方法及装置。

背景技术

随着车联网与汽车电子技术的发展，车载显示与投影技术也在越来越多的用到车内，例如，投影车内播放的多媒体、倒车影像、监控影像等。车载投影在使用，面对非参数化投影屏幕，会产生投影画面的非线性畸变。

但是，目前投影画面的校正往往是针对参数化投影屏幕中的线性畸变进行的，例如对梯形畸变进行校正。

现有技术中的矫正方法在面对非参数化投影屏幕时，校正效果不佳，校正后的投影画面依然存在畸变，视觉体验较差。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种投影画面校正方法及装置，以解决面对非参数化投影屏幕时，校正效果不佳，视觉体验较差。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例还提供了一种投影画面校正方法，包括：获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，投影图像的理论像素点坐标用于描述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标。获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

可选地，获取真实投影图像的实际像素点坐标，包括：拍摄获取真实投影图像。根据真实投影图像的图像坐标、真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定真实投影图像的像素坐标。

可选地，获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，包括：获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标。

相应地，获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，包括：依次获取真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

可选地，根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像，包括：根据真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定真实投影图像的形变信息。根据形变信息，对投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

可选地，拍摄获取真实投影图像，包括：拍摄获取真实投影图像的原始图像。识别原始图像中的真实投影图像的边缘。根据真实投影图像的边缘，裁剪原始图像，获得真实投影图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种投影画面校正装置，包括：第一获取模块，用于获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，投影图像的理论像素点坐标用于描述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标。第二获取模块，用于获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。调整模块，根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

可选地，第一获取模块，具体用于拍摄获取真实投影图像。根据真实投影图像的图像坐标、真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定真实投影图像的像素坐标。

可选地，第一获取模块，具体用于获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标。

相应地，第二获取模块，具体用于依次获取真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

可选地，调整模块，具体用于根据真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定真实投影图像的形变信息。根据形变信息，对投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

可选地，第一获取模块，具体用于拍摄获取真实投影图像的原始图像。识别原始图像中的真实投影图像的边缘。根据真实投影图像的边缘，裁剪原始图像，获得真实投影图像。

本发明的有益效果是：在面对非参数化投影屏幕时，通过获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。再将校正后的待投影图像投射出去，实现在面对非参数化投影屏幕时，校正后的投影画面观察不到明显畸变，校正效果好，视觉体验佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的投影画面校正方法应用场景示意图；

图2为本申请一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图；

图4为本申请另一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图；

图5为本申请一实施例提供的投影画面校正装置结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的电子设备结构示意图。

图标：101-投影装置；102-拍摄装置；103-非参数化投影屏幕；104-真实投影图像；105-控制装置；106-输入装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本申请一实施例提供的投影画面校正方法应用场景示意图。

如图1所示，该应用场景中，包括投影装置101、拍摄装置102，投影装置101和拍摄装置102与控制装置105通信连接，控制装置105接收输入装置106输入的投影画面。投影装置101将投影画面投射在非参数化投影屏幕103上，形成真实投影图像104。

其中，当该场景应用于车内投影时，投影装置101、拍摄装置102可以设置在车顶、车后窗顶部、仪表盘上方等位置，对应的，非参数化投影屏幕103可以是车侧窗、座椅背、前车窗等位置，例如，可以将投影装置101设置在仪表盘上方，向前车窗投影，实现平视显示器(Head Up Display，HUD)效果。也可以将投影装置101设置在后排座位附近，向仪表盘附近投影，本申请不作具体限制。

可选地，投影装置101可以是车载投影仪、微型投影仪等，拍摄装置102可以是摄像头、行车记录仪、车载监控等，但不以此为限。

一些实施方式中，投影装置101、拍摄装置102可以设置在同一位置，也可以分开设置，在此不做限制。

输入装置106可以将如车载多媒体、导航地图、实景导航、外接设备的画面输入控制装置105，控制装置105再将上述画面通过投影装置101投射出去，其中，控制装置105可以是车载中控、外接控制设备等。

图2为本申请一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图。该方法的执行主体可以是上述控制装置。

如图1、图2所示，该方法包括：

S201、获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标。

其中，投影图像的理论像素点坐标用于描述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标。

一些实施方式中，可以通过控制装置105获取投影图像的理论像素点坐标，并且控制装置105接收拍摄装置102拍摄的真实投影图像，计算获取真实投影图像的实际像素点坐标，但不以此为限。

S202、获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。

一些实施方式中，控制装置105算获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，该差值标识实际像素点坐标与理论像素点坐标之间形状变化的位置和程度。

需要说明的是，真实投影图像104可以投射在非参数化投影屏幕103上，非参数化投影屏幕103指的是投影区域的形状平整度无法用参数进行描述，例如，汽车前窗玻璃、汽车侧窗玻璃、汽车座椅靠背、头枕、汽车中控台等。由于投影区域的形状无法用参数进行描述，因此真实投影图像104的畸变是非线性的，无法通过参数描述。

S203、根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

一种可能的实现方式中，投影装置101将校正后的待投影图像投射至非参数化投影屏幕103上，呈现出的真实投影图像104为与投影图像相同，观察不到明显畸变。

本实施例中，在面对非参数化投影屏幕时，通过获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。再将校正后的待投影图像投射出去，实现在面对非参数化投影屏幕时，校正后的投影画面观察不到明显畸变，校正效果好，视觉体验佳。

图3为本申请另一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图。

可选地，如图3所示，获取真实投影图像的实际像素点坐标，包括：

S2011、拍摄获取真实投影图像。

可选地，拍摄获取真实投影图像，包括：拍摄获取真实投影图像的原始图像。识别原始图像中的真实投影图像的边缘。根据真实投影图像的边缘，裁剪原始图像，获得真实投影图像。

一种可能的实现方式中，可以先通过拍摄装置102获取包括真实投影图像的图像。并将该图像发送给控制装置105计算获取真实投影图像的边缘，其中，计算方法可以是边缘检测算法，如索贝尔(Sobel)算子，拉普拉斯(Laplacian)算子，坎尼(Canny)算子等，在此不做限制。

然后，根据真实投影图像的边缘裁剪该图像，获取真实投影图像。

S2012、根据真实投影图像的图像坐标、真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定真实投影图像的像素坐标。

一种可能的实施方式中，可以通过相机标定算法确定真实投影画面图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，例如，根据公式：

计算真实投影画面图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系S，其中，X_w、Y_w、Z_w表示真实投影画面图像的图像坐标，R表示真实投影画面图像的图像坐标所在的坐标系与以投影设备为中心的坐标系(即投影域像素点的坐标所在的坐标系)的转换关系，t表示偏移量，f表示投影设备的焦距，dX表示行像素点之间的距离，dY表示列像素点之间的距离，u₀、v₀表示真实投影画面图像的图像所在坐标系的原点在像素坐标系中的位置。

一些实施方式中，当上述投影装置101、拍摄装置102之间的距离小于预设距离时，如小于1cm，则可以认为真实投影画面图像的图像所在的坐标系与投影域像素点所在的坐标系为同一坐标系。

可选地，获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，包括：获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标。

相应地，获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，包括：依次获取真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

一些实施方式中，可以将真实投影图像与投影图像置入同一坐标系，且二者的中心点均与该坐标系的原点重合，此时，设投影装置的分辨率为m*n，则每个象限的像素数为m*n/4，可以根据上述坐标系和像素的个数，获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标。

再按象限依次将真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标减去投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标，获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，例如，该投影设备投影的分辨率为1920*1080，则将投影图像边缘部分的每个像素点的理论坐标与真实投影图像边缘部分的实际坐标比较，则上边缘和下边缘可以分别获得1920个差值，左边缘和右边缘可以分别获得1080个差值，但不以此为限。

图4为本申请另一实施例提供的投影画面校正方法流程示意图。

在此，根据上述示例，以处于第一象限、且只有Y方向形变的部分图像为例，对如何调整投影图像的形状进行解释，但不以此为限。

可选地，如图4所示，根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像，包括：

S2031、根据真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定真实投影图像的形变信息。

一种可能的实施方式中，设每列像素点理论Y轴的坐标为dY(X方向未发生形变，若X方向发生形变，则还包括像素点理论X轴的坐标为dX)。

对于本实施方式，若理论距离为：对应的边缘差值为ΔL_i(即上述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值)，i表示该列的第i个像素点则真实距离为：

S2032、根据形变信息，对投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

其中，逆向形变可以表示，根据形变信息向形变方向相反的方向进行调整。

如上例所述，可以将对应的列像素点之间距离的调整为即：

其中，k_i为对应的列像素点之间的调整系数，

根据k_i调整投影设备中，投影图像对应区域的像素点间的距离。依次调整所有象限中的图像，获得校正后的待投影图像。

通过投影设备投影校正后的待投影图像，该投影图像经过投影区域畸变后，呈现的真实投影图像的边缘均匀，无明显畸变。

可选地，在获得校正后的待投影图像后，可以再次获取真实投影图像，计算真实投影图像与校正后的待投影图像之间坐标的差值，若该差值大于预设阈值，则再次进行调整，修正畸变。

可选地，本申请提供的投影画面校正方法，也可适用于参数化投影屏幕，例如，投影画面的边界已知，但其真实投影画面发生如梯形畸变、桶形畸变等形变，可以通过本申请提供的投影画面校正方法对进行校正，在此不再赘述。

图5为本申请一实施例提供的投影画面校正装置结构示意图。如图3所示，该装置包括：

第一获取模块301，用于获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，投影图像的理论像素点坐标用于描述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标。

第二获取模块302，用于获取实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值。

调整模块303，根据实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

可选地，第一获取模块301，具体用于拍摄获取真实投影图像。根据真实投影图像的图像坐标、真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定真实投影图像的像素坐标。

可选地，第一获取模块301，具体用于获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标。

相应地，第二获取模块302，具体用于依次获取真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

可选地，调整模块303，具体用于根据真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定真实投影图像的形变信息。根据形变信息，对投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

可选地，第一获取模块301，具体用于拍摄获取真实投影图像的原始图像。识别原始图像中的真实投影图像的边缘。根据真实投影图像的边缘，裁剪原始图像，获得真实投影图像。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图6为本申请一实施例提供的电子设备结构示意图。

本申请提供了一种电子设备，如图6所示，包括：

处理器401、计算机可读存储介质402和总线403，计算机可读存储介质402存储有处理器401可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器401与计算机可读存储介质402之间通过总线403通信，处理器401执行机器可读指令，以执行上述数据管理方法的步骤。

存储器401用于存储程序，处理器402调用存储器401存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。可选地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种投影画面校正方法，其特征在于，包括：

获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，所述投影图像的理论像素点坐标用于描述所述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标；

获取所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值；

根据所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对所述投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取真实投影图像的实际像素点坐标，包括：

拍摄获取所述真实投影图像；

根据所述真实投影图像的图像坐标、所述真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定所述真实投影图像的像素坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，包括：

获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标；相应地，

所述获取所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，包括：

依次获取所述真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对所述投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像，包括：

根据所述真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定所述真实投影图像的形变信息；

根据所述形变信息，对所述投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拍摄获取所述真实投影图像，包括：

拍摄获取所述真实投影图像的原始图像；

识别所述原始图像中的所述真实投影图像的边缘；

根据所述真实投影图像的边缘，裁剪所述原始图像，获得所述真实投影图像。

6.一种投影画面校正装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取真实投影图像的实际像素点坐标、以及投影图像的理论像素点坐标，其中，所述投影图像的理论像素点坐标用于描述所述投影图像中像素点投影至投影区域时的理论坐标；

第二获取模块，用于获取所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值；

调整模块，根据所述实际像素点坐标与理论像素点坐标之间的差值，对所述投影图像的形状进行调整，获得校正后的待投影图像。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于拍摄获取所述真实投影图像；

根据所述真实投影图像的图像坐标、所述真实投影图像的图像坐标与投影区域像素坐标之间的映射关系，确定所述真实投影图像的像素坐标。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于获取真实投影图像边缘部分的实际像素点坐标、以及投影图像边缘部分的理论像素点坐标；相应地，

所述第二获取模块，具体用于依次获取所述真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整模块具体用于根据所述真实投影图像边缘部分的各实际像素点坐标与投影图像边缘部分所对应的理论像素点坐标之间的差值，确定所述真实投影图像的形变信息；

根据所述形变信息，对所述投影图像的形状进行逆向变形，获得校正后的待投影图像。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于拍摄获取所述真实投影图像的原始图像；

识别所述原始图像中的所述真实投影图像的边缘；

根据所述真实投影图像的边缘，裁剪所述原始图像，获得所述真实投影图像。