CN112055186A - 一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请目的是提供一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区以及多个投影机的投影区域，多个投影机的投影区域覆盖所述目标投影区；依据目标投影区中的所述投影区域的位置将目标投影区划分成与投影机一一对应的规划投影区；依据规划投影区与所述投影区域的位置关系确定所述投影机的功能像素区域；向所述投影机输出投影控制信号，以控制所述投影机通过功能像素区域的像素点投射所述投影图像。该方法实现了多投影图像之间的自动化零差距拼接。整个拼接方法摆脱了由于投影机摆放角度而造成的投影图像形变的影响，计算和调整简便，易于操作。

Description

一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及图像投影技术领域，尤其是涉及一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
目前，随着投影技术的不断发展，投影图像的分辨率、色彩等各方面的质量得到了提高，从而促进了投影技术在各行各业的应用。为了实现大面积图像的图像投影，多投影图像的拼接应运而生。
多投影图像拼接是通过多台投影机在一个投影区域投影图像，每台投影机投影目标图像的部分区域，最终使得多台投影机投影到幕布的图像组成完整的目标图像。
但是，由于投影是通过投射的方式进行成像，由于投影的安装位置、角度、距离等因素，会导致成像处的多个画面无法进行零差距拼接，如投射矩形图像的投影机，其投射角度偏高的话，就会导致其投射而成的图像整体呈上宽下窄的梯形，投影图像发生形变后，就无法与相邻的投影图像进行零差距拼接。
相关技术中，大多是通过调整投影机的物理位置以实现对投影图像的大小、形状的纠正。但是这种调整方式不但需要耗费大量时间进行投影图像的校准，校准后的图像的拼接质量也无法得到保证。
发明内容
为了能够实现多投影图像的零差距拼接，本申请目的是提供一种多投影图像拼接的几何校正方法、系统、设备及存储介质。
第一方面，本申请提供一种多投影图像拼接的几何校正方法，其特征在于，包括：
获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区以及多个投影机的投影区域，多个投影机的投影区域覆盖所述目标投影区；
依据目标投影区中的所述投影区域的位置将目标投影区划分成与投影机一一对应的规划投影区；
依据规划投影区与所述投影区域的位置关系确定所述投影机的功能像素区域；
向所述投影机输出投影控制信号，以控制所述投影机通过功能像素区域的像素点投射所述投影图像。
通过采用上述技术方案，在进行多个投影图像拼接时，首先将多个投影机打开，并朝向图像展示的位置，如投影幕布，并使得多个投影机投射的范围覆盖幕布；之后，采用上述方法获取复合投影区域，并依照该方法控制投影机输出的像素点。由于本方法中直接通过目标投影区划分出规划投影区，使得多个投影机投影出的画面能够精准的落在目标投影区且布满目标投影区，同时多个投影图像拼接的位置处也不会存在交叉或间断，实现了多投影图像之间的自动化零差距拼接。整个拼接方法摆脱了由于投影机摆放角度而造成的投影图像形变的影响，计算和调整简便，易于操作。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：获取复合投影区域的方法为：通过摄像头获取复合投影区域。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：通过hough变换对摄像头的拍摄图像进行处理以得到复合投影区域。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述功能像素区域顶点位置数据应满足：
Figure 818112DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 328727DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，Y为功能像素区域顶点像素点在投影机像素区中的位置数据；
C为规划投影区顶点在所述投影区域中的位置数据；
P1、P2为投影机像素区两个相邻顶点的位置数据；
T1、T2为投影区域中分别与P1和P2对应的两个顶点的位置数据。
通过采用上述技术方案，能够快速的计算出功能像素区域顶点像素点的位置，进而确定功能像素区域再投影机像素区中的位置。
第二方面，本申请提供一种多投影图像拼接的几何校正系统，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区和多个投影机的投影区域，所述多个投影机的投影区域覆盖所述目标投影区；
目标划分模块，用于依据目标投影区中的所述投影区域的位置将目标投影区域划分称与投影机一一对应的规划投影区；
区域计算模块，依据规划投影区与所述投影区域的位置关系确定所述投影机的功能像素区域；
控制模块，向所述投影机输出投影控制信号，以控制所述投影机通过功能像素区域的像素点投射所述投影图像。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述图像获取模块连接由摄像头，并通过摄像头获取复合投影区域。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述图像获取模块通过hough变换对摄像头的拍摄图像进行处理以得到复合投影区域。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述区域计算模块计算所述功能像素区域顶点位置数据的方法为：
Figure 406667DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 834500DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，Y为功能像素区域顶点像素点在投影机像素区中的位置数据；
C为规划投影区顶点在所述投影区域中的位置数据；
P1、P2为投影机像素区两个相邻顶点的位置数据；
T1、T2为投影区域中分别与P1和P2对应的两个顶点的位置数据。
第三方面，本申请提供一种多投影图像拼接的几何校正设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被所述处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过规划投影区限定投影机的功能像素点，能够实现多个投影机投影图像之间的无缝拼接；
2.从复合投影区域中识别目标投影区，使得多个投影机投影出的画面能够精准的布满需要投射的位置，如投影幕布。
附图说明
图1是本申请基础技术示意图。
图2是多投影图像拼接的几何校正方法流程示意图。
图3是复合投影区域以及规划投影区的示意图。
图4是多投影图像拼接的几何校正系统图。
图中，1、投影幕布；2、投影区域；3、目标投影区；4、规划投影区。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
参照图1，为本实施例实施的基础技术说明，在多个投影机向一个投影幕布1投射图像时，由于投影机摆放角度和位置的关系，使得投影机投射到投影幕布1上的图像不能完整的拼接，甚至是投影机投射的图像与投影幕布1的大小并不契合，从而影响投影效果。以下以两台投影机投射到投影幕布1上的实施场景对本申请技术解决上述问题的方式进行说明。
当需要使用两个投影机向投用幕布投影画面时，首先将两个投影机摆放到位，再通过本申请所提供的多投影图像拼接的几何校正方法控制投影机投影。投影机的摆放过程为：将两个投影机摆放到预定的位置，并打开两个投影机，两个投影机被打开后会通过投影光照亮投影幕布1；此时，对两个投影机进行微调，使得两个投影机投射的光线所照亮的区域覆盖投影幕布1，且两个投影机投射的光线均有部分照射在投影幕布1上，投影幕布1上两个投影机投射的光线所照亮的区域部分重叠。
实施例一：
参照图2和图3，本申请实施例提供的多投影图像拼接的几何校正方法包括：
获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区3以及多个投影机的投影区域2，多个投影机的投影区域2覆盖所述目标投影区3；
依据目标投影区3中的投影区域2的位置将目标投影区3划分成与投影机一一对应的规划投影区4；
依据规划投影区4与投影区域2的的位置关系确定投影机的功能像素区域；
向投影机输出投影控制信号，以控制投影机通过功能像素区域的像素点投射投影图像。
参照图1和图3，在投影机摆放到位后，通过摄像头对投影幕布1所在位置进行拍照，获得投影幕布1所在位置的拍摄图像，拍摄图像中包含两个投影机投射形成的图像区域。通过hough变换获取拍摄图像中的直线信息，从而生成复合投影区域。复合投影区域包含了由所述直线合围形成的投影区域2和目标投影区3，投影区域2与投影机投射形成的图像区域一一对应，目标投影区3与投影幕布1对应。
当获取到投影区域2与目标投影区3后，再将目标投影区3域划分成规划投影区4。规划投影区4的划分方式在此不做限定，只要能够将目标投影区3划分成与投影区域2一一对应的多个区域即可。本实施例中采用以下方式对目标投影区3进行划分。
对投影机进行权重分配，即两个投影机分别配置为主投影机和副投影机，主投影机和副投影机所对应的投影区域2分别为主投影区域2和副投影区域2。首先判定主投影区域2与目标投影区3的重合部分，并将重合部分划分为第一规划投影区4，目标投影区3除第一规划区以外的区域划分为第二规划投影区4。
在另一个示例中，投影到投影幕布1上的投影机数量大于两个，则依据投影机权重依次将目标投影区3中未划分的区域与投影机的投影区域2重合部分判定为相应的规划投影区4。
当第一规划投影区4和第二规划投影区4划分完毕后，提取出规划投影区4顶点的位置数据以及投影区域2的顶点位置数据，并依据规划投影区4与所述投影区域2的位置关系确定所述投影机的功能像素区域。此处所述的位置数据依据规划投影区4以及相应投影机的投影区域2特征选取。
本实施例中，首先将复合投影区域置于一个二维坐标系的第一象限（即横坐标和纵坐标均为正），投影区域2为四边形，则提取的投影区域2的两个相邻的顶点坐标数据作为投影区域2顶点位置数据T1和T2，规划投影区4的顶点坐标作为规划投影区4顶点位置数据C。然后在投影机的像素区建立在一个二维坐标系的第一象限，提取投影机的像素区两个相邻顶点坐标数据作为投影机像素区顶点的位置数据P1和P2。
则功能像素区顶点位置数据Y，即功能像素区顶点像素点的坐标数据应满足以下公式：
Figure 993080DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 346701DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，|P2-Y|为P2与Y之间的距离；|P1-Y|为P1与Y之间的距离；|P1-P2|为P1与P2之间的距离；
|T1-C|为T1与C之间的距离；|T2-C|为T2与C之间的距离；|T1-T2|为T1与T2之间的距离。
依据规划投影区4各顶点的位置数据依次计算出投影机像素区中相应功能像素区域各顶点的位置数据，进而确定功能像素区域。
最后，向相应投影机输出控制信号，控制信号包括功能像素区域的位置数据，投影机接收到控制信号后，仅通过功能像素区域中的像素点投影所述投影图像。
由于本方法中直接通过目标投影区3划分出规划投影区4，使得多个投影机投影出的画面能够精准的落在目标投影区3且布满目标投影区3，同时多个投影图像拼接的位置处也不会存在交叉或间断，实现了多投影图像之间的零差距拼接。整个拼接方法摆脱了由于投影机摆放角度而造成的投影图像形变的影响，计算和调整简便，易于操作。
实施例二：
参照图3和图4，本申请实施例提供一种多投影图像拼接的几何校正系统，包括
图像获取模块，用于获取复合投影区域，复合投影区域包括目标投影区3和多个投影机的投影区域2，多个投影机的投影区域2覆盖目标投影区3；
目标划分模块，用于依据目标投影区3中的投影区域2的位置将目标投影区3域划分称与投影机一一对应的规划投影区4；
区域计算模块，依据规划投影区4与投影区域2的位置关系确定投影机的功能像素区域；
控制模块，向投影机输出投影控制信号，以控制投影机通过功能像素区域的像素点投射投影图像。
图像获取模块连接有摄像头，并通过摄像头对投影幕布1所在位置进行拍照，获得投影幕布1所在位置的拍摄图像，拍摄图像中包含两个投影机投射形成的图像区域。图像获取模块通过hough变换识别拍摄图像中的直线信息，从而生成复合投影区域。复合投影区域包含了由所述直线合围形成的投影区域2和目标投影区3，投影区域2与投影机投射形成的图像区域一一对应，目标投影区3与投影幕布1对应。
当获取到投影区域2与目标投影区3后，再由目标划分模块将目标投影区3域划分成规划投影区4。规划投影区4的划分方式在此不做唯一限定，只要能够将目标投影区3划分成与投影区域2一一对应的多个区域即可。本实施例中，目标划分模块采用以下方式对目标投影区3进行划分。
对投影机进行权重分配，即两个投影机分别配置为主投影机和副投影机，主投影机和副投影机所对应的投影区域2分别为主投影区域2和副投影区域2，两个投影机的权重数据为预先存储在目标划分模块中的数据。具体的，目标划分模块首先判定主投影区域2与目标投影区3的重合部分，并将重合部分划分为第一规划投影区4，目标投影区3除第一规划区以外的区域划分为第二规划投影区4。
在另一个示例中，投影到投影幕布1上的投影机数量大于两个，则目标划分模块依据投影机权重依次将目标投影区3中未划分的区域与投影机的投影区域2重合部分判定为相应的规划投影区4。
当第一规划投影区4和第二规划投影区4划分完毕后，区域计算模块提取出规划投影区4顶点的位置数据以及投影区域2的顶点位置数据，并依据规划投影区4与所述投影区域2的位置关系确定所述投影机的功能像素区域。此处所述的位置数据依据规划投影区4以及相应投影机的投影区域2特征选取。
本实施例中，区域计算模块首先将复合投影区域置于一个二维坐标系的第一象限（即横坐标和纵坐标均为正），投影区域2为四边形，则提取的投影区域2的两个相邻的顶点坐标数据作为投影区域2顶点位置数据T1和T2，规划投影区4的顶点坐标作为规划投影区4顶点位置数据C；然后在投影机的像素区建立在一个二维坐标系的第一象限，提取投影机的像素区两个相邻顶点坐标数据作为投影机像素区顶点的位置数据P1和P2。
则功能像素区顶点位置数据Y，即功能像素区顶点像素点的坐标数据应满足以下公式：
Figure 161204DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 845257DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，|P2-Y|为P2与Y之间的距离；|P1-Y|为P1与Y之间的距离；|P1-P2|为P1与P2之间的距离；
|T1-C|为T1与C之间的距离；|T2-C|为T2与C之间的距离；|T1-T2|为T1与T2之间的距离。
依据规划投影区4各顶点的位置数据计算出投影机像素区中相应功能像素区域各顶点的位置数据，进而确定功能像素区域。
最后，由控制模块向相应投影机输出控制信号，控制信号包括功能像素区域的位置数据，投影机接收到控制信号后，仅通过功能像素区域中的像素点向投影幕布1投射所述投影图像。
由于本系统直接通过目标投影区3划分出规划投影区4，使得多个投影机投影出的画面能够精准的落在目标投影区3且布满目标投影区3，同时多个投影图像拼接的位置处也不会存在交叉或间断，实现了多投影图像之间的零差距拼接。整个拼接方法摆脱了由于投影机摆放角度而造成的投影图像形变的影响，计算和调整简便，易于操作。
实施例三：
本申请实施例提供一种多投影图像拼接的几何校正设备，包括存储器和处理器。
存储器用于存储程序、指令、代码、代码集和指令集。存储器可包括存储程序区和存储数据区。其中存储程序区可存储用于实现几何校正系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述实施例一提供的一种多投影图像拼接的几何校正方法的指令等；存储数据区可存储上述实施例一提供的一种多投影图像拼接的几何校正方法中涉及到的数据等。
处理器可以包括一个或多个处理核心。处理器通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器内的数据，执行本申请的各种功能并处理数据。处理器可以为特定用途集成电路、数字信号处理器、数字信号处理装置、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、中央处理器、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解的，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。
实施例四
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述实施例一中多投影图像拼接的几何校正方法的计算机程序。
本发明具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种多投影图像拼接的几何校正方法，其特征在于，包括：
获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区(3)以及多个投影机的投影区域(2)，多个投影机的投影区域(2)覆盖所述目标投影区(3)；
依据目标投影区(3)中的所述投影区域(2)的位置将目标投影区(3)划分成与投影机一一对应的规划投影区(4)；
依据规划投影区(4)与所述投影区域(2)的位置关系确定所述投影机的功能像素区域；
向所述投影机输出投影控制信号，以控制所述投影机通过功能像素区域的像素点投射所述投影图像。
2.根据权利要求1所述的一种多投影图像拼接的几何校正方法，其特征在于，获取复合投影区域的方法为：通过摄像头获取复合投影区域。
3.根据权利要求2所述的一种多投影图像拼接的几何校正方法，其特征在于，通过hough变换对摄像头的拍摄图像进行处理以得到复合投影区域。
4.根据权利要求1所述的一种多投影图像拼接的几何校正方法，其特征在于，所述功能像素区域顶点位置数据应满足：
Figure 146801DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 391838DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，Y为功能像素区域顶点像素点在投影机像素区中的位置数据；
C为规划投影区(4)顶点在所述投影区域(2)中的位置数据；
P1、P2为投影机像素区两个相邻顶点的位置数据；
T1、T2为投影区域(2)中分别与P1和P2对应的两个顶点的位置数据。
5.一种多投影图像拼接的几何校正系统，其特征在于，包括：
图像获取模块，用于获取复合投影区域，所述复合投影区域包括目标投影区(3)和多个投影机的投影区域(2)，所述多个投影机的投影区域(2)覆盖所述目标投影区(3)；
目标划分模块，用于依据目标投影区(3)中的所述投影区域(2)的位置将目标投影区(3)域(2)划分称与投影机一一对应的规划投影区(4)；
区域计算模块，依据规划投影区(4)与所述投影区域(2)的位置关系确定所述投影机的功能像素区域；
控制模块，向所述投影机输出投影控制信号，以控制所述投影机通过功能像素区域的像素点投射所述投影图像。
6.根据权利要求5所述的一种多投影图像拼接的几何校正系统，其特征在于：所述图像获取模块连接有摄像头，并通过摄像头获取复合投影区域。
7.根据权利要求5所述的一种多投影图像拼接的几何校正系统，其特征在于：所述图像获取模块通过hough变换识别所述投影区域(2)和目标投影区(3)。
8.根据权利要求5所述的一种多投影图像拼接的几何校正系统，其特征在于：所述区域计算模块计算所述功能像素区域顶点位置数据的方法为：
Figure 594411DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 784695DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，Y为功能像素区域顶点像素点在投影机像素区中的位置数据；
C为规划投影区(4)顶点在所述投影区域(2)中的位置数据；
P1、P2为投影机像素区两个相邻顶点的位置数据；
T1、T2为投影区域(2)中分别与P1和P2对应的两个顶点的位置数据。
9.一种多投影图像拼接的几何校正设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被所述处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至4中任一种方法的计算机程序。
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