一种基于特征点的投影变形校正方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视景应用技术领域，尤其设及一种基于特征点的投影变形校正方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 在视景应用环境中，环幕、球形幕与平面投影幕相比可提供更宽广的视角，用户的 视觉过渡也更为平滑，被越来越多的大型投影系统所采用。但曲面投影会产生变形，为保证 影像质量，必须进行几何校正。
[0003] 投影图像的几何校正有多种具体实现方法，其基本原理主要是基于网格手动校 正，或通过经绅仪及成像仪进行自动校正等。但目前的方法都是从观看者的视觉角度出发， 只能在特定视点取得较优的结果，若改变观察角度，会产生视觉校正偏差，效果变差。而且 校正过程依赖于专用设备，或需要操作者花费大量工作时间。配准度受各种影响难W确保， 甚至会出现难W消除的视觉崎变。投影幕在使用过程中，由于机构变形的原因会逐渐产生 投影偏差，由于上述方法的复杂性，也难W实现即时的校正调整。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于特征点的投影 变形校正方法及系统，可经济快捷的实现投影幕非线性失真的精细校正。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下；一种基于特征点的投影变形校正方 法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1，对投影幕进行精准测量，根据投影幕形状，在投影幕上标记相应数量的投 影幕特征点，在投影图像的相应位置标注投影图像特征点；
[0007] 步骤2,将标注投影图像特征点的投影图像投向影幕，并将投影图像调整至略大于 投影幕的边界；
[000引步骤3,用鼠标点击投影幕上标注的投影幕特征点的位置，从而记录相应的映射点 的位置坐标，其中所述映射点为投影幕特征点在投影图像上的投影；
[0009] 步骤4,将映射点的位置坐标与投影图像上相应位置的投影图像特征点进行比对， 根据预定算法计算得到映射拟合系数；
[0010] 步骤5,根据拟合系数实现投影图像的精细几何校正，得到校正投影图像，将校正 投影图像投射到投影幕；
[0011] 步骤6,判断校正后的投影形状是否满足误差阔值，如果不满足则返回步骤3,如 果满足则结束处理流程。
[0012] 本发明的有益效果是；本发明W投影幕作为校正基准，配准精度高，可W获得最大 限度的观看者良好视觉范围，所述方法简便快捷，对于使用过程中的微小变形可W随时校 正，保证投影质量。
[0013] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下改进。
[0014] 进一步，步骤4中所述预定算法为二维仿射变换算法或NURBS曲面算法。
[0015] 进一步，步骤4中采用二维仿射变换算法时的具体实现为：
[0016] 步骤4.1，将投影幕分成多个=角面，对每个=角面进行如下处理；
[0017] 步骤4.2,在每个=角面中选取=个特征点，获取=个特征点的记录的映射点位置 坐标（x，y)和投影图像特征点的位置坐标（X'，y');
[001引步骤4.3,根据S个特征点的映射点位置坐标（x，y)和投影图像特征点的位置坐 标（X'，y')，通过二维仿射变换关系式T(x) =Ax+B，x= (X，y)求解该S角面中的崎变 图像和正常图像之间的映射拟合系数；
[0019] 其中，T(x)是像素平面位置，A、B为仿射变换参数，A是2X2的旋转矩阵，B是2X1 的平移向量；
[0020] 步骤4. 4,根据所述映射拟合系数得到该S角面中投影图像中任意节点需要调整 的矢量。
[0021] 进一步，步骤4. 3中的具体计算为；通过下式计算仿射变换参数A和B，
[0022]
【主权项】
1. 一种基于特征点的投影变形校正方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，对投影幕进行精准测量，根据投影幕形状，在投影幕上标记相应数量的投影幕 特征点，在投影图像的相应位置标注投影图像特征点； 步骤2,将标注投影图像特征点的投影图像投向影幕，并将投影图像调整至略大于投影 幕的边界； 步骤3,用鼠标点击投影幕上标注的投影幕特征点的位置，从而记录相应的映射点的位 置坐标，其中所述映射点为投影幕特征点在投影图像上的投影； 步骤4,将映射点的位置坐标与投影图像上相应位置的投影图像特征点进行比对，根据 预定算法计算得到映射拟合系数； 步骤5,根据拟合系数实现投影图像的精细几何校正，得到校正投影图像，将校正投影 图像投射到投影幕； 步骤6,判断校正后的投影形状是否满足误差阈值，如果不满足则返回步骤3,如果满 足则结束处理流程。
2. 根据权利要求1所述一种基于特征点的投影变形校正方法，其特征在于，步骤4中所 述预定算法为二维仿射变换算法或NURBS曲面算法。
3. 根据权利要求2所述一种基于特征点的投影变形校正方法，其特征在于，步骤4中采 用二维仿射变换算法时的具体实现为： 步骤4. 1，将投影幕分成多个三角面，对每个三角面进行如下处理； 步骤4. 2,在每个三角面中选取三个特征点，获取三个特征点的记录的映射点位置坐标 (x，y)和投影图像特征点的位置坐标（？，太）； 步骤4.3,根据三个特征点的映射点位置坐标（x，y)和投影图像特征点的位置坐标 (X'，太），通过二维仿射变换关系式1'(1)=八1+8，1=(1，7)求解该三角面中的畸变图 像和正常图像之间的映射拟合系数； 其中，T (X)是像素平面位置，A、B为仿射变换参数，A是2 X 2的旋转矩阵，B是2 X 1的 平移向量； 步骤4. 4,根据所述映射拟合系数得到该三角面中投影图像中任意节点需要调整的矢 量。
4. 根据权利要求3所述一种基于特征点的投影变形校正方法，其特征在于，步骤4. 3中 的具体计算为：通过下式计算仿射变换参数A和B，
则式⑴转换为= Y，设X的伪逆矩阵为文+，则 H = X+Y =伐1)-1 交1Y。
5. 根据权利要求2所述一种基于特征点的投影变形校正方法，其特征在于，步骤4中采 用NURBS曲面算法时的具体实现为：根据投影幕特征点的映射点的位置坐标P ij拟合pXq 阶B样条曲面：
u、V为拟合的u向P阶、V向q阶NURBS曲面，其中，u彡0, V彡1，\j为曲面控制点， 根据u和V，通过对Pij做m+1次曲线插值，得到空间点，对得到的空间点根据u和V做n+1 次曲线插值，从而得到曲面控制点Nu，为权因子，N iiP(u)为p阶B样条基函数、N^1 (V) 为q阶B样条基函数。
6. -种基于特征点的投影变形校正系统，其特征在于，包括影源单元、投影单元、校正 预处理单元和投影校正单元； 所述影源单元，其用于在投影图像上标注投影图像特征点，并将投影数据通过标校处 理单元发送给投影单元； 所述投影单元，其用于将标注投影图像特征点的投影图像投向影幕，并将投影图像调 整至略大于投影幕的边界； 所述校正预处理单元，其用于利用鼠标点击投影幕上标注的投影幕特征点的位置，从 而记录相应的映射点的位置坐标，将映射点的位置坐标与投影图像上相应位置的投影图像 特征点进行比对，根据预定算法计算得到映射拟合系数，其中，所述投影幕特征点为预先在 投影幕上标注的，所述映射点为投影幕特征点在投影图像上的投影； 所述投影校正单元，其用于根据拟合系数实现投影图像的精细几何校正，得到校正投 影图像，将校正投影图像通过投影单元投射到投影幕。
7. 根据权利要求6所述一种基于特征点的投影变形校正系统，其特征在于，所述影像 处理单元包括二维仿射变换模块和NURBS曲面计算模块，所述二维仿射变换模块采用二维 仿射变换算法计算映射拟合系数，所述NURBS曲面计算模块采用NURBS曲面算法计算映射 拟合系数。
8. 根据权利要求7所述一种基于特征点的投影变形校正系统，其特征在于，所述二维 仿射变换模块包括分割单元和二维仿射计算单元； 所述分割单元，其用于将投影幕分成多个三角面，将每个三角面的相关信息发送到二 维仿射计算单元； 所述二维仿射计算单元，其用于在每个三角面中选取三个特征点，获取三个特征点的 记录的映射点位置坐标（x，y)和投影图像特征点的位置坐标（X'，y'），根据三个特征点的 映射点位置坐标（x，y)和投影图像特征点的位置坐标（X'，y'），通过二维仿射变换关系式 T(X) =Ax+B，X= (x，y)求解该三角面中的畸变图像和正常图像之间的映射拟合系数，根 据所述映射拟合系数得到该三角面中投影图像中任意节点需要调整的矢量。
9. 根据权利要求7所述一种基于特征点的投影变形校正系统，其特征在于，所述NURBS 曲面计算模块根据投影幕特征点的映射点的位置坐标Pu拟合PXq阶B样条曲面：
u、V为拟合的u向P阶、V向q阶NURBS曲面，其中，u彡0, V彡1，\j为曲面控制点， 根据u和V，通过对Pij做m+1次曲线插值，得到空间点，对得到的空间点根据u和V做n+1 次曲线插值，从而得到曲面控制点Nu，为权因子，N iiP(u)为p阶B样条基函数、N^1 (V) 为q阶B样条基函数。
【专利摘要】本发明涉及一种基于特征点的投影变形校正方法及系统，包括对投影幕进行精准测量，根据投影幕形状，在投影幕上标记相应数量的投影幕特征点；向投影幕投射图像，并将投影图像调整至略大于投影幕的边界；用鼠标点击投影幕上标注的投影幕特征点的位置，记录相应的映射点的位置坐标；将映射点的位置坐标与投影图像上相应位置的投影图像特征点进行比对，根据预定算法计算得到映射拟合系数；根据拟合系数实现投影图像的精细几何校正，得到校正投影图像，将校正投影图像投射到投影幕。本发明以投影幕作为校正基准，配准精度高，可以获得最大限度的观看者良好视觉范围，所述方法简便快捷，对于使用过程中的微小变形可以随时校正，保证投影质量。
【IPC分类】H04N9-31, H04N5-74
【公开号】CN104754264
【申请号】CN201510111898
【发明人】张斌, 贠远, 李志栋, 史璐莎, 田小二
【申请人】中国科学院空间应用工程与技术中心
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月13日