CN110213553A - 一种适用于非平整屏幕的图像投影方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影技术领域，提供了一种适用于非平整屏幕的图像投影方法及存储介质，该适用于非平整屏幕的图像投影方法包括以下步骤：在预投射图像的非平整屏幕上投射第一校准模型；获取对所述第一校准模型的调整操作；根据所述调整操作得到第二校准模型；根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。上述技术方案无需机械结构调整屏幕表面，通过调整第一校准模型即可在非平整屏幕上正常投影图像，且适用于各种非平整屏幕，使用灵活方便。

Description

一种适用于非平整屏幕的图像投影方法及存储介质

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别是涉及一种适用于非平整屏幕的图像投影方法及存储介质。

背景技术

投影是指通过光线将所要显示的图像投射至屏幕上，为了保证图像投影效果，要求投影的屏幕必须是平整的。然而，在一些情况下，投影屏幕并非平整的，在这些情况下投影图像就会发生扭曲变形，导致图像无法正常显示。为解决上述投影图像扭曲的问题，现有技术主要采用机械调整和软件处理两种方式。其中，机械调整方式是通过机构结构调整屏幕，使屏幕变为平整，该方法只适用于柔性投影屏幕，并且机械调整结构复杂、造价高，不利于广泛推广；所述通过软件处理方法主要是预设多种不同类型的曲面屏幕模型(例如球形屏幕、圆柱形屏幕)，并根据屏幕模型的对图像进行预处理，然后再进行图像投影，例如，在专利号为201611214072.1，专利名称为《任意连续曲面幕多投影显示墙的自动几何校正方法》中，公开了通过三维曲面拼接构造一阶几何连续的理想显示曲面R，并通过多个投影仪对显示曲面R不同网桥细分进行投影，从而实现在显示曲面R上投影整幅画面，其中，为使投影图像能够适应显示曲面R，每台投影仪通过对应的预扭曲矩阵来实现投影图像调整。但该方法适应的投影场景有限，使用灵活度差，仅适用于特定的曲面屏幕，很多时候到缺少与实际投影屏幕匹配的预扭曲矩阵。

在专利号为200710180819.0，专利名称为《抬头显示系统的校准技术》中，公开了将图像投影至汽车前挡玻璃等弯曲表面的技术方案，该技术方案中通过在被投影的弯曲表面上投影校准点，并对校准点进行排序，然后再使用排序后的校准点改变图像以使能像能在弯曲表面正常投影。在该技术方案通过校准点不能很好的反馈被投影物表面的情况，不适用于不规则变形的复杂曲面幕，并且该技术方案的数据处理量大，也不适用于动态图像投影。

发明内容

为此，需要提供一种适用于非平整屏幕的图像投影方法，用于解决上述图像无法正常投影在多种不同的非平整屏幕上，使用灵活度差的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种适用于非平整屏幕的图像投影方法，该图像投影方法包括以下步骤：

在预投射图像的非平整屏幕上投射第一校准模型；

获取对所述第一校准模型的调整操作；

根据所述调整操作得到第二校准模型；

根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

进一步的，所述第一校准模型为网格模型，所述网格模型包括多个网格单元，每个所述网格单元的顶点和/或边线的位置可调。

进一步的，所述步骤“获取对所述第一校准模型的调整操作”包括以下步骤：

调整所述网格模型的大小，或调整所述网格模型中网格单元的大小和密集度，调整后的第一校准模型与非平整屏幕相适配；

获取对所述网格单元的顶点和/或边线的位置的调整操作。

进一步的，所述步骤“根据所述调整操作得到第二校准模型”包括以下步骤：

根据所述调整操作调整所述网格模型中网格单元的顶点和/或边线的位置；

根据所述顶点和/或边线的位置变化，调整所述顶点/或边线的临近像素点的位置，得到第二校准模型。

进一步的，所述顶点或边线的临近像素点的位置是根据双线性二次插值法进行调整。

进一步的，所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”包括以下步骤：

将所述图像划分成多个网格单元，对所述网格单元进行三角剖分；

将三角剖分后的所述图像映射至所述第二校准模型中，使所述图像按所述第二校准模型进行调整；

将调整后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

进一步的，所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”之前还包括步骤：

将所述第二校准模型中的所述网格单元进行三角剖分；

所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”包括步骤：

将所述图像划分成多个网格单元，对所述网格单元进行三角剖分；

将三角剖分后的所述图像映射至所述第二校准模型中，使所述图像按所述第二校准模型进行调整；

将调整后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

为解决上述技术问题，本发明还提供了另一技术方案：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上任一项技术方案所述的步骤。

区别于现有技术，上述技术方案在图像投影之前预先在非平整屏幕上设射第一校准模型，由于屏幕表面是不平整的，第一校准模型在屏幕上会发生扭曲变形，并且上述技术方案还获取对第一校准模型的调整操作，该调整操作可使在屏幕上扭曲变形显示的第一校准模型恢复正常显示，并根据该对第一校准模型的调整操作得到第二校准模型，图像在投影之前先通过该第二校准模型进行处理，以使图像能够适应非平整屏幕表面，然后再将图像投射至非平整屏幕上，从而使图像能够在非平整屏幕上正常显示。上述技术方案无需机械结构调整屏幕表面，因此无需在硬件结构上进行调整，并且该技术方案通过调整第一校准模型即可在非平整屏幕上正常投影图像，且适用于各种非平整屏幕，使用灵活方便。

附图说明

图1具体实施方式所述图像投影方法的流程图；

图2为具体实施方式所述第一校准模型的示意图；

图3为具体实施方式所述第一校准模型在非平整屏幕上投影的示意图；

图4为具体实施方式所述第一校准模型调整后在非平整屏幕上投影的示意图；

图5为具体实施方式所述第二校准模型的示意图；

图6为具体实施方式所述第二校准模型三角剖分后的示意图；

图7为具体实施方式待投影图像三角剖分后的示意图；

图8为具体实施方式所述计算机可读存储介质的示意图；

附图标记说明：

1、第一校准模型；

11、网格单元；

11a、网格单元顶点；

11b、网格单元边线；

2、第二校准模型；

21、网格单元；

100、计算机可读存储介质

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种适用于非平整屏幕的图像投影方法，通过该方法可将图像投影至不规则曲面屏幕等非平整屏幕上，并使图像能够在非平整屏幕上正常显示，所述正常显示是指图像在非平整屏幕上的显示效果与在平整屏幕上的显示效果相同或近似相同。该适用于非平整屏幕的图像投影方法包括以下步骤：

S101、在预投射图像的非平整屏幕上投射第一校准模型；其中，所述非平整屏幕为能够反射投影光线的物体，使投射的图像能够呈现在其上，该非平整屏幕可以为专用于投影的投影幕布(投影幕布在保存不善时，也可能形成折皱变形，从而变成非平整屏幕)，也可以墙体、板面等临时用于显示投影图像的物体。第一校准模型可以通过投影仪等投影设备投影至所述非平整屏幕上，投影设备可以连接于PC机、平板电脑等存储有待显示图像和所述第一校准模型的图像源设备，其中，第一校准模型和待投影的图像由PC机等图像源设备传输给投影设备，再由投影设备投影至非平整屏幕上。如图2所示，为一实施例中，第一校准模型1的示意图(即在PC机等图像源设备上显示的样式)，如图3所示，为图2所示第一校准模型1在非平整屏幕上的投影。根据第一校准模型1投影在屏幕上是否发生扭曲可反映出屏幕是否平整，当第一校准模型1在屏幕上的投影未发生扭曲变形时，则说明屏幕为平整的标准屏幕，可直接在该屏幕上投影图像，如果第一校准模型1发生扭曲变形，则说明屏幕为不平整屏幕，并进入步骤S102。

S102、获取对所述第一校准模型的调整操作；其中，所述对所述第一校准模型1的调整操作可由投影操作者完成，调整操作包括调整第一校准模型1中不同像素点的位置，以使在非平整屏幕上扭曲变形的第一校准模型1恢复正常图形，如图4所示，为调整操作之后在非平整屏幕上显示的第一校准模型1。对所述第一校准模型1的调整操作包括通过鼠标对第一校准模型1中的像素点的点击和拖拽动作，调整操作还可包括通过键盘或手写输入板等不同外接输入设备的操作，以使第一校准模型1中的像素点调整位置。上述鼠标、键盘、手写输入板等外接输入设备连接于上述PC机等图像源设备，对所述第一校准模型1的调整操作可通过PC机等图像源设备实现，其中，获取对所述第一校准模型1的调整操作，包括获取对第一校准模型1调整的像素点的原始位置，以及调整后该像素点的位置。获取到对所述第一校准模型1的调整操作之后进入步骤S103。

S103、根据所述调整操作得到第二校准模型；其中，所述第二校准模型2是由第一校准模型1根据步骤S102中所获得的调整操作进行调整得到的，如图5所示，为经过调整操作得到的第二校准模型2的示意图(即第二校准模型2在PC机等图像源设备上的显示样式)，将图5中所示第二校准模型2投影到非平整屏幕上得到的即为图4中所示的图像。得到第二校准模型2之后即可进入步骤S104。

S104、根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上；其中，由于第二校准模型2是由第一校准模型1根据步骤S102中所获取的调整操作得到的，因此根据所述第二校准模型对图像进行处理，可使图像能够适应非平整屏幕，经调整处理后即可将所述图像投射至所述非平整屏幕上，使能像在非平整屏幕上能够平整显示(即正常显示)。其中，所述图像可以为静态图像也可以视频流等动态图像，当图像为静态图像时，将该图像按第二校准模型2进行调整处理即可；当图像为动态图像时，可将动态图像的每一帧图像按先后顺序经第二校准模型2进行调整处理即可。

在本实施例中，图像在投影之前先通过该第二校准模型2进行处理，即使所述图像按所述第二校准模型进行调整，以使图像能够适应不平整屏幕表面，然后再将图像投射至非平整屏幕上，从而使图像能够在非平整屏幕上正常显示。在图像投影时无需机械结构调整非平整屏幕表面，无需对屏幕在硬件结构上进行调整，并且该技术方案可根据非平整屏幕表面的平整度调整得到第二校准模型2，因此可适用于各种非平整屏幕，使用灵活方便。

如图2和图3所示，在一实施例中，所述第一校准模型1为网格模型，所述网格模型包括多个网格单元11，每个所述网格单元的顶点11a和/或边线11b的位置可调，即网格单元的顶点11a和/或边线11b为第一校准模型1中的位置调整点。其中，网格模型中的网格单元11为矩形网格，矩形网格可由多条横线和多条竖线交织而成，如图2和图3所示，第一校准模型1中采用矩形网格能够更直观的反映出非平整屏幕表面变形情况，因此也便于对第一校准模型进行调整，从而提高最终图像投影时与非平整屏幕表面的匹配度。为使第一校准模型1能够反映整个非平整屏幕的变形情况，第一校准模型1应覆盖整个非平整屏幕。通过第一校准模型1对待投影图像进行调整后，使得待投影的图像与非平整屏幕相适配，这样图像经第二校准模型2调整后可实现平整地投影到不规则曲面屏幕等非平整屏幕上。

在对第一校准模型1进行调整时，可通过调整所述网格单元的顶点11a和/或边线11b的位置，通过不断调整网格单元中各个顶点或连线的位置，能够使第一校准模型1逼近不扭曲的图像，如图4所示，为图3中第一校准模型1经调整后在非平整屏幕上显示的图像。对第一校准模型1进行调整后，可得到第二校准模型2，第二校准模型2中包括多个单元网格21，第二校准模型2如图5所示。

优选的，在一实施例中，第一校准模型1中网格模型的网格单元大小和密集度是可调整的，例如在图2和图3所示的第一校准模型1中，可以增加或减少其中的行数和列数。通过调整第一校准模型中网格单元大小和密集度，可使第一校准模型能够准确的反映非平整屏幕表面变形情况，非平整屏幕表面变化越复杂，第一校准模型中网格单元也相应的调整为更小、更密集。因此，在获取对所述第一校准模型的调整操作时，即包括了获取对所述网格模型的大小调整，对所述网格模型中网格单元的大小和密集度的调整，调整后的第一校准模型与非平整屏幕相适配；以及获取对所述网格单元的顶点和/或边线的位置的调整操作。

本发明中第一校准模型1并不仅限于上述的矩形网格，在其他实施例中，第一校准模型1中也可采用正六边形、三角形等其他形状的网格，或者在另一些实施例中，第一校准模型1也可以采用圆形等非网格状图形，其中，第一校准模型1的位置调整点可以为不同图形的顶点或边线。

考虑到第一校准模型1中网格单元顶点或边线位置调整后，所得到的第二校准模型中，网格单元顶点或边线位置与临近像素点之间的位置变化较大，从而导致投影的图像在相应位置的变化也变化较突兀。因此，在一实施例中，对第一校准模型1的位置调整点周边的临近像素点位置也进行相应的调整，因此在所述步骤“根据所述调整操作得到第二校准模型”包括以下步骤：

根据所述调整操作调整所述网格模型中网格单元的顶点和/或边线的位置；

根据所述顶点和/或边线的位置变化，调整所述顶点/或边线的临近像素点的位置，得到第二校准模型。其中，所述顶点或边线的临近像素点的位置可根据双线性二次插值法进行调整。通过双线性二次插值法可使顶点和/或边线等位置调整点与周边像素点的位置平缓变化，从而使投影在非平整屏幕上的图像在位置调整点及其周边像素视觉上是连续的，而不是突兀变化。

在一实施例中，在所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”之前还包括步骤：

对第二校准模型中的网格单元进行三角剖分，其中，三角剖分是将每个网格单元剖分成两个或两以上的三角形。如图6所示，其中，第二校准模型2中每个四边形的网格单元沿对角线方向剖分成两个三角形，其他形状的网格单元也可采用类似的方式剖分成多个三角形。在第二校准模型2三角剖分后，执行所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”，其具体包括以下步骤：

将所述图像划分成多个网格单元，对所述网格单元进行三角剖分；

将三角剖分后的所述图像映射至所述第二校准模型中，使所述图像按所述第二校准模型进行调整；

将调整后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

其中，将所述图像划分成多个网格单元时，可以按第一校准模型1中网格单元对图像进行划分，从而使图像中网格单元数量与第二校准模型2中的网格单元数量相等，并且对图像中网格单元进行三角剖分时，可按第二校准模型中的相同的三角剖分方式进行剖分。在图像三角剖分后将图像映射至所述第二校准模型中时，可以使图像中各三角形的顶点以及边线与第二校准模型2中的三角形顶点以及边线重叠，经三角剖分后，每个三角形都是一个最小调整单元，因此对图像能够进行更加细致的调整，从而使图像更加接近第二校准模型2，进而使图像与非平整屏幕表面更加匹配。

在一些实施例中，将图像映射至所述第二校准模型中时，可采用OpenGL中的纹理映射方式将图像映射至第二校准模型中，其中，OpenGL可实现跨平台使用，能够应用于安卓、ISO等多种操作系统。在另一些实施例中，也可以采用Windows系统的DIRECTX软件将图像映射至第二校准模型中。

本发明在预投射图像的非平整屏幕上投射第一校准模型，将第一校准模型调整成与非平整屏幕相适配，第一校准模型调整后得到第二校准模型；将带投影的图像及第二校准模型分别进行三角剖分，将三角剖分后的图像映射至第二校准模型中，使带投影图像按所述第二校准模型进行调整；将调整后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。通过上述技术方案实现将图像投影在不规则的扭曲的非平整屏幕上，无需机械结构调整屏幕表面，因此无需在硬件结构上进行调整，并且该技术方案通过调整第一校准模型即可在非平整屏幕上正常投影图像，且适用于各种非平整屏幕，使用灵活方便。

如图8所示，在另一实施例中，提供了一种计算机可读存储介质100。该计算机可读存储介质100其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上任一项实施例中所述的步骤。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，包括以下步骤：

在预投射图像的非平整屏幕上投射第一校准模型；

获取对所述第一校准模型的调整操作；

根据所述调整操作得到第二校准模型；

根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

2.根据权利要求1所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述第一校准模型为网格模型，所述网格模型包括多个网格单元，每个所述网格单元的顶点和/或边线的位置可调。

3.根据权利要求2所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述步骤“获取对所述第一校准模型的调整操作”包括以下步骤：

调整所述网格模型的大小，或调整所述网格模型中网格单元的大小和密集度，调整后的第一校准模型与非平整屏幕相适配；

获取对所述网格单元的顶点和/或边线的位置的调整操作。

4.根据权利要求2所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述步骤“根据所述调整操作得到第二校准模型”包括以下步骤：

根据所述调整操作调整所述网络模型中单元网络的顶点和/或边线的位置；

根据所述顶点和/或边线的位置变化，调整所述顶点/或边线的临近像素点的位置，得到第二校准模型。

5.根据权利要求4所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述顶点或边线的临近像素点的位置是根据双线性二次插值法进行调整。

6.根据权利要求2所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”之前还包括步骤：

将所述第二校准模型中的所述网格单元进行三角剖分；

所述步骤“根据所述第二校准模型对图像进行处理，将处理后的所述图像投射至所述非平整屏幕上”包括步骤：

将所述图像划分成多个网格单元，对所述网格单元进行三角剖分；

将三角剖分后的所述图像映射至所述第二校准模型中，使所述图像按所述第二校准模型进行调整；

将调整后的所述图像投射至所述非平整屏幕上。

7.根据权利要求6所述的适用于非平整屏幕的图像投影方法，其特征在于，所述三角剖分后的所述图像通过纹理映射方式映射至所述第二校准模型中。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的步骤。