[发明专利]一种基于多视角采样的光场校正拼接装置及方法

权利要求书

1.一种基于多视角采样的光场校正拼接装置，其特征在于，包括：

成像目标面，带有标记点阵，用于显示图像；

成像系统，设置在所述成像目标面前；

图像获取设备，用于获取所述成像系统投射在所述成像目标面上的图像；

处理器，生成的图像源经过成像系统调制到达成像目标面，同时接收所述图像获取设备拍摄的图像，建立图像源和成像目标面的点对点映射关系，并基于该映射关系及成像目标面的成像需求，反算图像源所需发出的光场；通过处理器比较图像源和成像目标面的图像生成校正数据，对成像系统的光场进行校正，从而精确再现目标光场；

利用上述装置实现基于多视角采样的光场校正拼接方法，包括以下步骤：

1)将成像目标面展开为平面图像空间Scr，并建立平面直角坐标系SOT，将成像目标面的尺寸在Scr空间内归一化；

2)在成像目标面上设置标记点阵，并将各标记点在SOT中的坐标记为{Scr(s，t)}，s，t∈[0，1]；

3)利用图像获取设备对成像系统的光场进行多视角采样，将拍摄到的屏幕标记点{Scr_i(s，t)}在图像获取设备的图像空间中的坐标记为{ScrCam_i(a，b)}，并计算出此时Scr空间和图像获取设备的图像空间之间的映射关系B₁：

Scr_i(s，t)＝B₁{ScrCam_i(a，b)}

其中，i指的是图像获取设备所处的第i(i＝1...N)个视角；a、b表示的是相机所拍摄到的图像中的像素横纵坐标；

4)处理器处理图像获取设备拍摄到的图片，计算投影点在图像获取设备在图像空间中的坐标，记为{ProjCam_ij(a，b)}；

假设图像获取设备位于视角i时，共能拍到K台投影仪的图像，则j∈{1，2...K}，表示对第i(i＝1...N)个视角第j台投影仪进行采样；

5)根据为{ProjCam_ij(a，b)}和映射关系B₁，计算得到投影点在Scr空间的坐标{ProjScr_i(s，t)}：

ProjScr_i(s，t)＝{ProjCam_ij(a，b)}

6)利用成像系统像素查找算法，得到投影点在投影仪空间对应的像素坐标，记为{Proj_ij(m，n)}，m、n表示的是投影仪图像芯片上像素的横纵坐标；

7)在第一个采样视角，重复步骤4)～6)对多个成像系统采样；

8)在第i(i＝2...N)个采样视角，重复步骤4)～7)，得到多个成像系统的多视角采样数据，计算出每个成像系统的成像空间和Scr空间之间的映射关系B₂：

Proj(m，n)＝B₂{ProjScr(s，t)}

9)根据映射关系B₂生成成像空间和Scr空间的映射表，用于校正所述成像系统在所述成像目标面上所成的图像。

2.根据权利要求1所述的光场校正拼接装置，其特征在于：

所述的标记点阵在成像目标面上沿横向和纵向分别等间隔分布。

3.根据权利要求1所述的光场校正拼接装置，其特征在于：

所述的成像目标面为柱形屏，多个成像系统均匀环绕在柱形屏周围。

4.根据权利要求3所述的光场校正拼接装置，其特征在于：

所述的成像系统包括投影仪；所述的图像获取设备包括可绕所述柱形屏移动的CCD。

5.根据权利要求1所述的光场校正拼接装置，其特征在于，步骤6)中所述的成像系统像素查找算法基于颜色匹配，包括：

颜色区域划分，将成像系统画面划分成多个矩形区域，并设置为不同颜色；

颜色识别，将投影点对应的投影像素定位到某个矩形区域；

在定位到的矩形区域内重复进行颜色区域划分以及颜色识别，直到投影像素被定位到设定的像素范围内；

在该像素范围内逐像素扫描查找得到{Proj_ij(m，n)}。