CN117557446A - 一种球幕led实时图像处理与软件控制方法 - Google Patents

一种球幕led实时图像处理与软件控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，所述软件控制方法包括以下步骤：步骤1.采集输入画面；步骤2.矩形拉伸；步骤3.像素抽取；步骤4.变换到球体画面；步骤5.输出到球幕；步骤6.图像配准和校正；步骤7.多视角融合；步骤8.环境亮度和色温匹配；步骤9.实时监控和反馈。该发明通过选择高质量摄像机、适宜光线条件和滤光器，实现清晰、准确的画面采集；通过矩形拉伸和透视校正消除透视失真；通过像素抽取和特征提取准确定位和提取LED属性；利用多视角融合技术获得全面画面信息；使用环境亮度和色温匹配确保色彩准确性；实时监控和反馈调整输出效果；提供用户友好界面和参数调整；利用硬件加速技术提高处理速度。

Description

一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法。
背景技术
球幕LED是一种特殊类型的LED显示屏，通常由许多小LED模块组成，以球状或半球状的形式排列，球幕LED屏幕可在各种场合中使用，如体育场馆、演唱会场地、大型活动和展览等，360度全方位视觉效果：球幕LED屏幕可将图像、视频和动画显示在球体的各个方向，从而实现所有观众都能得到良好的视觉体验，高亮度和高对比度：球幕LED屏幕通常具有高亮度和高对比度，以确保在各种环境下都能呈现出鲜明的图像效果，球幕LED模块通常可以灵活地组合在一起，以适应不同大小和形状的球幕结构，球幕LED显示屏可以根据客户需求进行定制，包括球幕的直径、像素密度、亮度等。
现有的球幕LED控制软件对于画面的采集不够清晰，且易出现透视失真，不便于进行准确定位及LED属性提取，输出效果较为固定，不便于进行即时调节，为此我们提出一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，能够通过选择高质量摄像机、适宜光线条件和滤光器，实现清晰、准确的画面采集；通过矩形拉伸和透视校正消除透视失真；通过像素抽取和特征提取准确定位和提取LED属性；利用多视角融合技术获得全面画面信息；使用环境亮度和色温匹配确保色彩准确性；实时监控和反馈调整输出效果；提供用户友好界面和参数调整；利用硬件加速技术提高处理速度。
本发明采取的技术方案具体如下：
一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，所述软件控制方法包括以下步骤：
步骤1.采集输入画面；
步骤2.矩形拉伸；
步骤3.像素抽取；
步骤4.变换到球体画面；
步骤5.输出到球幕；
步骤6.图像配准和校正；
步骤7.多视角融合；
步骤8.环境亮度和色温匹配；
步骤9.实时监控和反馈。
在一种优选方案中，所述采集输入画面为根据球幕的尺寸和分辨率需求，选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机，确保适当的光线条件以获得清晰的画面，使用适当的照明设备来提供均匀的照明效果，并使用滤光器来降低光线的强度和干扰，对摄像机进行校准，确保所捕捉到的图像准确地反映了实际场景。
在一种优选方案中，所述矩形拉伸为使用几何变换来将长方形输入画面转换为球幕的形状，所述几何变换为旋转、缩放和平移中的一种或多种，通过计算和应用透视变换矩阵进行透视校正，消除在平面图像中的透视失真。
在一种优选方案中，所述像素抽取为使用边缘检测算法来检测输入画面中物体的边界，以便精确定位LED的位置，利用色彩识别算法识别不同颜色的LED，以实现颜色映射和调整，使用特征提取算法来识别和提取独特的特征点或形状，以帮助准确捕捉LED的位置和属性。
在一种优选方案中，所述变换到球体画面为计算球面投影变换矩阵，通过使用球面坐标系和三维变换将平面上的像素位置映射到球幕的球面上，考虑球幕的形状可能引起的畸变，根据球幕的具体几何参数，设计合适的算法来校正和调整图像，以保持图像的准确性和一致性。
在一种优选方案中，所述输出到球幕为根据球幕的控制系统和通信协议，选择合适的数据传输方式和协议，所述数据传输方式为以太网、串行通信、无线通信、光纤通信、CAN总线、IrDA红外数据传输中的一种或多种，将经过处理的图像数据传输到球幕的每个LED显示器，并控制LED的亮度、颜色和其他属性，区分不同的区域或像素群，并应用相应的控制信号。
在一种优选方案中，所述图像配准和校正为在将矩形画面转换为球幕画面的过程中，考虑摄像头和球幕之间可能存在的位置偏移和姿态变化，使用标定板进行摄像头标定，以及在图像处理中使用视觉里程计和定位算法来对画面进行空间位置的校正和对齐。
在一种优选方案中，所述多视角融合为使用多个摄像头对输入画面进行采集，以获得更全面的画面信息，使用立体视觉和多视角图像处理技术，以实现对多个画面进行一致性处理和融合，所述环境亮度和色温匹配为使用环境光传感器和自动亮度调节技术，以及实时色彩校正算法，来确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度。
在一种优选方案中，所述实时监控和反馈为在球幕LED输入软件的使用过程中，对输入画面质量的实时监控和反馈，以及对输出画面效果的实时调整和反馈,使用集成实时图像处理和分析算法，以及对输入系统和输出系统进行状态监测和反馈控制。
在一种优选方案中，所述软件控制方法还包括用户界面设计，设计直观易用的用户界面，以提供丰富的操作功能和参数调整选项，使用镜头失真校正技术来对采集的图像进行校正，以保证输入画面的准确性和一致性，使用硬件加速技术，包括GPU加速、FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
本发明取得的技术效果为：
通过选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机、适当的光线条件和照明设备，以及滤光器的使用，可以获得清晰、准确的输入画面，通过矩形拉伸和变换到球体画面的步骤，使用几何变换和透视校正技术消除平面图像中的透视失真，保持图像的准确性和一致性；
像素抽取步骤使用边缘检测和颜色识别算法，精确定位LED的位置，并利用特征提取算法帮助捕捉LED的位置和属性，使用多个摄像头采集输入画面，并利用立体视觉和多视角图像处理技术对画面进行一致性处理和融合，获得更全面的画面信息；
通过使用环境光传感器、自动亮度调节技术和实时色彩校正算法，确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度，对输入画面质量进行实时监控和反馈，并根据需要实时调整和反馈输出画面效果，以提供更好的用户体验；
采用直观易用的用户界面，提供丰富的操作功能和参数调整选项，增加用户的操作便利性，使用硬件加速技术如GPU加速和FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
附图说明
图1是本发明的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参阅图1所示，本发明提供了一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，软件控制方法包括以下步骤：
步骤1.采集输入画面；
步骤2.矩形拉伸；
步骤3.像素抽取；
步骤4.变换到球体画面；
步骤5.输出到球幕；
步骤6.图像配准和校正；
步骤7.多视角融合；
步骤8.环境亮度和色温匹配；
步骤9.实时监控和反馈。
采集输入画面为根据球幕的尺寸和分辨率需求，选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机，确保适当的光线条件以获得清晰的画面，使用适当的照明设备来提供均匀的照明效果，并使用滤光器来降低光线的强度和干扰，对摄像机进行校准，确保所捕捉到的图像准确地反映了实际场景；
矩形拉伸为使用几何变换来将长方形输入画面转换为球幕的形状，几何变换为旋转、缩放，通过计算和应用透视变换矩阵进行透视校正，消除在平面图像中的透视失真；
像素抽取为使用边缘检测算法来检测输入画面中物体的边界，以便精确定位LED的位置，利用色彩识别算法识别不同颜色的LED，以实现颜色映射和调整，使用特征提取算法来识别和提取独特的特征点或形状，以帮助准确捕捉LED的位置和属性；
变换到球体画面为计算球面投影变换矩阵，通过使用球面坐标系和三维变换将平面上的像素位置映射到球幕的球面上，考虑球幕的形状可能引起的畸变，根据球幕的具体几何参数，设计合适的算法来校正和调整图像，以保持图像的准确性和一致性；
输出到球幕为根据球幕的控制系统和通信协议，选择合适的数据传输方式和协议，数据传输方式为以太网、串行通信、无线通信、光纤通信、CAN总线，将经过处理的图像数据传输到球幕的每个LED显示器，并控制LED的亮度、颜色和其他属性，区分不同的区域或像素群，并应用相应的控制信号；
图像配准和校正为在将矩形画面转换为球幕画面的过程中，考虑摄像头和球幕之间可能存在的位置偏移和姿态变化，使用标定板进行摄像头标定，以及在图像处理中使用视觉里程计和定位算法来对画面进行空间位置的校正和对齐；
多视角融合为使用多个摄像头对输入画面进行采集，以获得更全面的画面信息，使用立体视觉和多视角图像处理技术，以实现对多个画面进行一致性处理和融合，环境亮度和色温匹配为使用环境光传感器和自动亮度调节技术，以及实时色彩校正算法，来确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度；
实时监控和反馈为在球幕LED输入软件的使用过程中，对输入画面质量的实时监控和反馈，以及对输出画面效果的实时调整和反馈,使用集成实时图像处理和分析算法，以及对输入系统和输出系统进行状态监测和反馈控制；
软件控制方法还包括用户界面设计，设计直观易用的用户界面，以提供丰富的操作功能和参数调整选项，使用镜头失真校正技术来对采集的图像进行校正，以保证输入画面的准确性和一致性，使用硬件加速技术，包括GPU加速、FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
实施例二
请参阅图1所示，本发明提供了一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，软件控制方法包括以下步骤：
步骤1.采集输入画面；
步骤2.矩形拉伸；
步骤3.像素抽取；
步骤4.变换到球体画面；
步骤5.输出到球幕；
步骤6.图像配准和校正；
步骤7.多视角融合；
步骤8.环境亮度和色温匹配；
步骤9.实时监控和反馈。
采集输入画面为根据球幕的尺寸和分辨率需求，选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机，确保适当的光线条件以获得清晰的画面，使用适当的照明设备来提供均匀的照明效果，并使用滤光器来降低光线的强度和干扰，对摄像机进行校准，确保所捕捉到的图像准确地反映了实际场景；
矩形拉伸为使用几何变换来将长方形输入画面转换为球幕的形状，几何变换为缩放和平移，通过计算和应用透视变换矩阵进行透视校正，消除在平面图像中的透视失真；
像素抽取为使用边缘检测算法来检测输入画面中物体的边界，以便精确定位LED的位置，利用色彩识别算法识别不同颜色的LED，以实现颜色映射和调整，使用特征提取算法来识别和提取独特的特征点或形状，以帮助准确捕捉LED的位置和属性；
变换到球体画面为计算球面投影变换矩阵，通过使用球面坐标系和三维变换将平面上的像素位置映射到球幕的球面上，考虑球幕的形状可能引起的畸变，根据球幕的具体几何参数，设计合适的算法来校正和调整图像，以保持图像的准确性和一致性；
输出到球幕为根据球幕的控制系统和通信协议，选择合适的数据传输方式和协议，数据传输方式为串行通信、无线通信、光纤通信、CAN总线、IrDA红外数据传输，将经过处理的图像数据传输到球幕的每个LED显示器，并控制LED的亮度、颜色和其他属性，区分不同的区域或像素群，并应用相应的控制信号；
图像配准和校正为在将矩形画面转换为球幕画面的过程中，考虑摄像头和球幕之间可能存在的位置偏移和姿态变化，使用标定板进行摄像头标定，以及在图像处理中使用视觉里程计和定位算法来对画面进行空间位置的校正和对齐；
多视角融合为使用多个摄像头对输入画面进行采集，以获得更全面的画面信息，使用立体视觉和多视角图像处理技术，以实现对多个画面进行一致性处理和融合，环境亮度和色温匹配为使用环境光传感器和自动亮度调节技术，以及实时色彩校正算法，来确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度；
实时监控和反馈为在球幕LED输入软件的使用过程中，对输入画面质量的实时监控和反馈，以及对输出画面效果的实时调整和反馈,使用集成实时图像处理和分析算法，以及对输入系统和输出系统进行状态监测和反馈控制；
软件控制方法还包括用户界面设计，设计直观易用的用户界面，以提供丰富的操作功能和参数调整选项，使用镜头失真校正技术来对采集的图像进行校正，以保证输入画面的准确性和一致性，使用硬件加速技术，包括GPU加速、FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
本发明中，通过选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机、适当的光线条件和照明设备，以及滤光器的使用，可以获得清晰、准确的输入画面，通过矩形拉伸和变换到球体画面的步骤，使用几何变换和透视校正技术消除平面图像中的透视失真，保持图像的准确性和一致性，像素抽取步骤使用边缘检测和颜色识别算法，精确定位LED的位置，并利用特征提取算法帮助捕捉LED的位置和属性，使用多个摄像头采集输入画面，并利用立体视觉和多视角图像处理技术对画面进行一致性处理和融合，获得更全面的画面信息，通过使用环境光传感器、自动亮度调节技术和实时色彩校正算法，确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度，对输入画面质量进行实时监控和反馈，并根据需要实时调整和反馈输出画面效果，以提供更好的用户体验，采用直观易用的用户界面，提供丰富的操作功能和参数调整选项，增加用户的操作便利性，使用硬件加速技术如GPU加速和FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述软件控制方法包括以下步骤：
步骤1.采集输入画面；
步骤2.矩形拉伸；
步骤3.像素抽取；
步骤4.变换到球体画面；
步骤5.输出到球幕；
步骤6.图像配准和校正；
步骤7.多视角融合；
步骤8.环境亮度和色温匹配；
步骤9.实时监控和反馈。
2.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述采集输入画面为根据球幕的尺寸和分辨率需求，选择具有高分辨率和良好色彩还原能力的摄像机，确保适当的光线条件以获得清晰的画面，使用适当的照明设备来提供均匀的照明效果，并使用滤光器来降低光线的强度和干扰，对摄像机进行校准，确保所捕捉到的图像准确地反映了实际场景。
3.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述矩形拉伸为使用几何变换来将长方形输入画面转换为球幕的形状，所述几何变换为旋转、缩放和平移中的一种或多种，通过计算和应用透视变换矩阵进行透视校正，消除在平面图像中的透视失真。
4.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述像素抽取为使用边缘检测算法来检测输入画面中物体的边界，以便精确定位LED的位置，利用色彩识别算法识别不同颜色的LED，以实现颜色映射和调整，使用特征提取算法来识别和提取独特的特征点或形状，以帮助准确捕捉LED的位置和属性。
5.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述变换到球体画面为计算球面投影变换矩阵，通过使用球面坐标系和三维变换将平面上的像素位置映射到球幕的球面上，考虑球幕的形状可能引起的畸变，根据球幕的具体几何参数，设计合适的算法来校正和调整图像，以保持图像的准确性和一致性。
6.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述输出到球幕为根据球幕的控制系统和通信协议，选择合适的数据传输方式和协议，所述数据传输方式为以太网、串行通信、无线通信、光纤通信、CAN总线、IrDA红外数据传输中的一种或多种，将经过处理的图像数据传输到球幕的每个LED显示器，并控制LED的亮度、颜色和其他属性，区分不同的区域或像素群，并应用相应的控制信号。
7.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述图像配准和校正为在将矩形画面转换为球幕画面的过程中，考虑摄像头和球幕之间可能存在的位置偏移和姿态变化，使用标定板进行摄像头标定，以及在图像处理中使用视觉里程计和定位算法来对画面进行空间位置的校正和对齐。
8.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述多视角融合为使用多个摄像头对输入画面进行采集，以获得更全面的画面信息，使用立体视觉和多视角图像处理技术，以实现对多个画面进行一致性处理和融合，所述环境亮度和色温匹配为使用环境光传感器和自动亮度调节技术，以及实时色彩校正算法，来确保输出画面的色彩准确度和视觉舒适度。
9.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述实时监控和反馈为在球幕LED输入软件的使用过程中，对输入画面质量的实时监控和反馈，以及对输出画面效果的实时调整和反馈,使用集成实时图像处理和分析算法，以及对输入系统和输出系统进行状态监测和反馈控制。
10.根据权利要求1所述的一种球幕LED实时图像处理与软件控制方法，其特征在于：所述软件控制方法还包括用户界面设计，设计直观易用的用户界面，以提供丰富的操作功能和参数调整选项，使用镜头失真校正技术来对采集的图像进行校正，以保证输入画面的准确性和一致性，使用硬件加速技术，包括GPU加速、FPGA，提高处理速度和效率，满足实时要求。
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