[发明专利]投影机球形显示及旋转输出图像的高效处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种针对投影机球形显示及旋转输出图像的高效处理方法。

背景技术

目前的球形显示技术采用计算机、投影机、鱼眼镜头和球幕，计算机输出的投影信号通过投影机进行成像技术等处理变成图像画面输出，投影机输出的画面再经鱼眼镜头充满整个球幕，普通情况下由于计算机输出给投影机的待投影的画面（可以是视频或图片）是平面矩形图像，故投影机输出的画面也是平面矩形图像，平面矩形图像如图1所示，将其直接经鱼眼镜头投影到球幕上，则会由于鱼眼镜头强大的发散特性造成非常大的变形，严重影响在球幕上显示的效果。

发明内容

本发明针对现有的球形显示技术中投影机将接收的平面矩形图像直接经鱼眼镜头投影到球幕上造成明显变形的问题，提供一种投影机球形显示及旋转输出图像的高效处理方法，将计算机中待投影的图像画面在输出给投影机前进行变形处理，使得投影机输出的图像是圆形的，能够解决图像变形的问题，还能够在球幕上绕任意轴旋转，提高在球幕上投影的球形显示效果，并通过对旋转图像的高效处理能够提高球形显示旋转的效率。

本发明的技术方案如下：

一种投影机球形显示和旋转输出图像的高效处理方法，其特征在于，将待投影的平面矩形图像作为源图像同时将投影机球形显示输出的图像作为目标图像，以笛卡尔坐标为基础建立源图像坐标系和目标图像坐标系，并以目标图像坐标系为基础增加与目标图像坐标系垂直的第三个坐标轴以建立目标图像的球形坐标系，同时将目标图像划分为多个网格，所述每个网格内部包括两个及以上像素点；根据鱼眼镜头的光路特性，先将目标图像的网格顶点的像素坐标转为球形坐标系下的三维坐标，再对所述三维坐标进行旋转变换，并将旋转变换后的三维坐标转换为极坐标系下的坐标，然后根据极坐标系下的坐标得到源图像的像素坐标，所述三维坐标转换的极坐标系下的坐标的角度和半径分别对应源图像坐标系的坐标轴方向的坐标；再将得到的源图像的像素坐标作为目标图像相对应的网格顶点的纹理坐标，并将源图像作为纹理贴图，目标图像的像素点的颜色根据网格顶点及所对应的纹理坐标并结合纹理贴图由显卡的图形处理器渲染输出。

所述将目标图像的网格顶点的像素坐标转为球形坐标系下的三维坐标的步骤是：先将目标图像的网格顶点的像素坐标转为极坐标系下的坐标，再由极坐标系下的坐标转换为球形坐标系下的三维坐标。

对所述三维坐标进行旋转变换是通过目标图像的网格顶点在球形坐标系下的三维坐标与球形坐标系下绕任意轴旋转的旋转矩阵的乘积关系得到旋转前的目标图像的网格顶点在球形坐标系下的三维坐标。

所述旋转变换后的三维坐标转换为极坐标系下的坐标后，根据目标图像旋转前在球形坐标系下的三维坐标情况对所述三维坐标转换的极坐标系下的坐标的角度进行预处理。

在所述旋转变换后的三维坐标转换为极坐标系下的坐标后再转换为二维平面坐标，以确定旋转前的目标图像的网格顶点的像素点在目标图像坐标系下的位置。

所述源图像的像素坐标在源图像坐标系的两坐标轴的坐标范围均是[0,1]，所述得到的源图像的像素坐标为归一化坐标；所述源图像坐标系的坐标原点位于源图像的左上角；所述目标图像的像素坐标在目标图像坐标系的两坐标轴的坐标范围均是[-1,1]，所述目标图像的坐标原点位于目标图像的中心。

所述目标图像的网格顶点的像素坐标转为极坐标系下的坐标的角度为中间值，所述中间值的范围为[0,π]，所述中间值经过处理后得到极坐标系下的运算角度（θ），所述运算角度的范围为[0,2π)，根据目标图像的网格顶点的像素点所在的不同的象限由得到θ的值：

再由极坐标系下的坐标转换为球形坐标系下的三维坐标。

所述目标图像划分的网格是按等经纬度进行等分的顶点网格。

本发明的技术效果如下：