[发明专利]实时几何形状感知投影和快速重校准

说明书

技术领域

本发明主要涉及投影机-摄像机系统，特别涉及自适应投影机显示系统。

背景技术

多媒体系统，例如计算机系统、游戏系统、视频会议系统、投影机系统、以及家庭影院系统的日益流行，导致了在广泛情况下工作的投影机显示系统。已开发出自适应投影机显示系统以处理多种情况下的投影。例如，对于自适应投影机显示系统的研究试图找出对颜色失真、显示表面变形、以及其它校准问题加以校正的办法。在该领域的研究导致了改进投影机系统的健壮性的办法。

由于这类系统日渐地被不熟悉投影技术和校准技术的一般消费者所使用，开发需要很少或不需用户输入的校准和校正方法是有益的。关于自适应投影显示的文献有很多。因此，不可能总结全部现有的尝试。不过，此处介绍一些涉及很少或不涉及用户界面的校准方法。

Raij和Pollefeys建议了一种用于在平面上定义显示区域的自动化方法，免除了对定义该区域的物理基准和测量的需要。可使用平面自动校准来确定在单个平面上的投影机投影阵列的内在特性(intrinsics)。然后使用用于平面场景的相对位姿(pose)估计技术来重新构建摄像机、投影机、以及显示平面。Raij和Pollefeys在“Auto-Calibration of Multi-Projector Display Walls”(发表于Proc.Int’l Conf.on Pattern Recognition(ICPR)，Volume I，pages 14-17，2004)一文中描述了他们的技术，该文在此整体引入作为参考。

Raskar和其他人研究了如何以灵活的方法来使用投影机。他们的基本显示单元是一个带有传感器、计算能力和网络能力的投影机。其可以创建与投影于其上的表面或物体相适应的无缝显示。可以处理带有复杂几何形状的显示表面，例如曲面。该技术被描述于R.Raskar，M.S.Brown，R.Yang，W.C.Chen，G.Welch，H.Towles，B.Seales，以及H.Fuchs的“Multi-projector displays using camera-based registration”(发表于VIS’99：Proceedings of the conference on Visualization’99，pages161-168，Los Alamitos，CA，USA，1999(IEEE Computer Society Press))一文中，该文整体并入本文作为参考。

Yang和Welch公开了使用被投影的图像(imagery)中的特征以在预校准的投影机和摄像机之间进行匹配，从而自动确定显示表面的几何形状。然而，该方法的一个问题是，估计算法是以迭代方式工作的，因此不适于实时地连续校正。Yang和Welch在R.Yang和G.Welch的“Automatic projector display surface estimation using every-day imagery”(发表于Pro.Ninth International Conference in Central Europe on Computer Graphics，Visualization，and Comput er Vision，2001)一文中讨论了他们的技术，该文整体并入本文作为参考。