[发明专利]基于理想视点的非规则表面投影图像几何校正方法

说明书

本发明涉及一种基于理想视点的非规则表面投影图像几何校正方法，其特征在于：将kinect v2.0和投影机固定到支撑调节机构上，并可以通过手动方式调整支撑调节机构的方位、俯仰方向的角度，进而调整kinect v2.0的拍摄角度和投影机的投影角度，确保kinect v2.0可以拍摄到投影机投射的全部图像；kinect v2.0和投影机都通过电缆与计算机连接；首先对非规则投影表面进行三维建模，建立理想视点以及视点坐标系，将投影表面的三维信息值转换为视点坐标系下的三维信息值，在视点坐标系下对投影图像进行几何校正。该方法无需进行摄像机‑投影机联合标定，采用理想视点替代摄像机作为基准进行几何校正，基于理想视点的几何校正满足观察者的视觉需求是本发明的最大特点。

技术领域

本发明涉及一种基于理想视点的非规则表面投影图像几何校正方法，属于计算机视觉技术领域。

背景技术

最初发明投影机都是针对投影表面是平面，当投射出来的画面为矩形时，符合人眼视觉的感知特性，而当投影表面是非平面时，投影画面就会发生变形失真。现在的投影机都自带有水平和垂直梯形校正功能，但通常投影机自带的校正不能满足几何校正的要求，这时候需要对投影画面做出调整，因此投影机自适应投影环境的几何校正是投影系统中的研究热点。

最常用的投影机几何校正的方法是通过摄像机对投影画面进行拍摄，从而计算出原始投影图像和摄像机采集图像之间的几何对应关系，再以此进行几何校正。肖朝等人通过采用投影结构光栅和摄像机拍摄得到变形光栅特征像素点的对应关系进行投影几何校正。朱博等人使用基于二进制编码高斯球的离散映射集合方法，通过计算对应像素映射关系消除投影图像的几何畸变。基于摄像机的投影机几何校正方法中，首先需要对摄像机进行标定，然后再利用标定后的摄像机去采集投影机投射的特征信息，从而得到投影机像平面与目标投影表面的几何对应关系。这种方法容易受到各种外部环境因素的制约，例如投影面介质的反射属性、摄像机所处的光照条件、投影环境的背景干扰等。

综上所述，在现有的几何校正方法中，通常是以摄像机为基准进行，这就可能导致观察者离摄像机越远，观察校正后的图像越不符合观察者的视觉需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种理想视点的非规则表面投影图像几何校正方法，首先对非规则投影表面进行三维建模，建立理想视点以及视点坐标系，将投影表面的三维信息值转换为视点坐标系下的三维信息值，在视点坐标系下对投影图像进行几何校正。该方法无需进行摄像机-投影机联合标定，采用理想视点替代摄像机作为基准进行几何校正，基于理想视点的几何校正满足观察者的视觉需求是本发明的最大特点。

本发明的技术方案实现如下：基于理想视点的非规则表面投影图像几何校正方法，采用设备为kinect v2.0 1、投影机2、支撑调节机构3、计算机4、非规则投影面5；其特征在于：将kinect v2.0 1和投影机2固定到支撑调节机构3 上，并可以通过手动方式调整支撑调节机构3的方位、俯仰方向的角度，进而调整kinect v2.0 1的拍摄角度和投影机2的投影角度，确保kinect v2.0 1可以拍摄到投影机2投射的全部图像；kinect v2.0 1和投影机2都通过电缆与计算机4连接；其具体的步骤如下：

步骤1：使用棋盘格标定板，设定棋盘格图像中的方格大小SquareSize，SquareSize＝20mm，同时利用方格构造棋盘格图像的水平方向上Hc个角点和竖直方向上Vc个角点，其中Hc＝12(个)，Vc＝15(个)，通过支撑调节机构3调整kinect v2.0 1使得棋盘格标定板能够在kinect v2.0 1的RGB相机和深度相机都能采集的视野范围内。利用opencv2.10的InitCorners3D函数和方格大小 SquareSize求取棋盘格标定板图像中的所有角点的世界坐标值 i＝1，2…Hc，j＝1，2，…Vc。