[发明专利]基于多摄像头-投影仪的互动投影系统及自动化标定方法

说明书

本发明公开的一种基于多摄像头‑投影仪的互动投影系统及自动化标定方法，采用多个投影仪匹配多个摄像头的互动投影系统，利用折反射模型对鱼眼摄像头进行标定，获得鱼眼摄像头内参数，并进行摄像机坐标转换；对多摄像头进行联合标定，将多摄像头转换后的屏幕坐标转换至统一坐标系下，以实现全屏幕的互动投影操作。本发明通过对鱼眼摄像头的标定、多摄像头联合标定的自动化处理，无需额外增加摄像头数量，即可在保证标定精度的同时，实现对互动操作区域面积的扩大。

技术领域

本发明涉及互动投影标定技术领域，特别涉及一种基于多摄像头-投影仪的互动投影系统及自动化标定方法。

背景技术

随着科技的发展，信息的传播方式也越来越多样化，传统的信息展示方案主要有电子显示屏与投影展示。电子显示屏作为最常见的展示方式，由于受到硬件条件的限制，往往尺寸有限，同时成本较高；相较于前者投影展示成本则相对较低，近些年更将手势识别融入到投影展示中形成了互动投影系统。

互动投影系统目前主要有基于触摸式和基于视觉识别两种方案：触摸式互动投影需要一套专门的硬件设备，同时尺寸固定造价昂贵；基于视觉的则可根据需求进行屏幕尺寸的调节，同时利用摄像头进行手势的定位识别来进行互动操作使硬件成本大大降低。

为了使互动投影的操作准确流畅，需要对互动投影进行标定。在现有的互动投影标定方案中，通常是采用单一投影仪搭配单一摄像头，单一投影仪则限制了屏幕的尺寸，近些年出现的投影仪融屏方案虽然解决了这个问题，但是在摄像头方面仍然采用的是单一摄像头，这样使得可以进行互动操作的区域大大减小，同时目前主要采用的摄像头多为非广角无畸变摄像头，摄像头的视场角较小，限制了整个投影区域的互动操作，并且标定过程无法适用于任意多个摄像头，标定自动化程度低，用户操作不便。

因此，提供一种基于多摄像头-投影仪的互动投影系统及自动化标定方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于设计一种针对多摄像头-投影仪的互动投影系统的自动化标定方法，通过对鱼眼摄像头的标定、多摄像头联合标定的自动化处理，实现了对多摄像头的自动化坐标变换和坐标融合，增大了互动操作区域面积。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种多摄像头-投影仪的互动投影系统，包括多个投影仪，与所述投影仪相匹配的鱼眼摄像头，以及与所述投影仪和所述鱼眼摄像头电连接的控制器，所述控制器用于对所述鱼眼摄像头进行自动化标定。

本发明的互动投影系统支持设置多个投影仪，并且如果想要增加互动操作区域的面积，无需额外增加摄像头的个数，目前通常两个投影仪的互动投影往往需要三到四个摄像头，而互动投影系统的标定也是通过在屏幕四角设置四个靶标点通过透视变换来进行标定，本发明仅需设置与投影仪数量相同的鱼眼摄像头就可以满足需求，并且对于多个摄像头的标定考虑鱼眼摄像头的广角视场，结合多摄像头的自动化标定方法，在不增加摄像头数量的前提下，增大了互动操作区域范围。

为了实现广角的鱼眼摄像头的坐标标定，本发明还提出了一种自动化标定方法，包括如下步骤：

步骤1，投影仪投射出鱼眼摄像头一标定板，鱼眼摄像头一拍摄得到一张标定板一图像，发送至控制器；

步骤2，投影仪投射出鱼眼摄像头二标定板，鱼眼摄像头二拍摄得到一张标定板二图像，发送至控制器；

步骤3，投影仪投射出融屏标定板，分别用鱼眼摄像头一和鱼眼摄像头二拍摄融屏标定板一图像和融屏标定板二图像，发送至控制器；

步骤4，控制器基于折反射模型，对所述标定板一图像和所述标定板二图像标定出所述鱼眼摄像头一和所述鱼眼摄像头二的内参数；

步骤5：对所述融屏标定板一图像和所述融屏标定板二图像进行阈值分割，并提取标定点的重心坐标，将每个标定点的重心坐标利用内参数变换至摄像机坐标；