[发明专利]一种互动投影系统标定误差补偿方法

权利要求书

1.一种互动投影系统标定误差补偿方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1：投影仪投射出鱼眼摄像头标定板，鱼眼摄像头拍摄一张标定板图像；

步骤2：投影仪投射出透视标定板，鱼眼摄像头拍摄一张透视标定板图像；

步骤3：利用所述标定板图像基于Scaramuzza的折反射模型标定出鱼眼摄像头的内参数，在获得内参数后进行鱼眼摄像头的第一次畸变校正，将图像重心坐标转换为摄像机坐标；

步骤4：对所述透视标定板图像进行阈值分割，提取四个标定点的图像坐标，利用内参数将图像坐标转换至摄像机坐标；

步骤5：鱼眼摄像头利用四个标定点的摄像机坐标和相对应的屏幕坐标建立透视变换方程，并计算透视变换矩阵，至此完成鱼眼摄像头的第二次畸变校正，将摄像机坐标转换为屏幕坐标；

步骤6：将步骤5得到的屏幕坐标与真实的屏幕坐标进行比较，得到二者之间的标定误差，对所述标定误差进行补偿；

所述步骤6具体为：

步骤6.1、根据投影仪投射出的鱼眼摄像头标定板中的n列m行标定点将整个投影区域划分为(n-1)*(m-1)个正方形区域，其中n和m均为正整数，误差补偿是基于正方形区域内的点的偏差与正方形四个顶点的偏差一致的假设来进行补偿，正方形顶点的补偿后的坐标为(x_sc/z_sc，y_sc/z_sc)，为补偿矩阵，补偿的变换关系如下：其中(x_s/z_s，y_s/z_s)为标定点的屏幕坐标；表示线性变换，tc₃₁ tc₃₂]表示平移，[tc₁₃ tc₂₃]^T产生透视变换，tc₃₃＝1；

步骤6.2、按照步骤6.1依次计算(n-1)*(m-1)个正方形区域的补偿矩阵；

步骤6.3、采用逐行扫描的方式将整个投影屏幕上的每一个像素的坐标依次取出，判断每一个像素位于哪一个正方形区域，并利用补偿矩阵计算补偿后的坐标，最后生成一张关于整个屏幕上每一个像素的误差补偿表，该误差补偿表共分为4列，第一列为透视变换后x方向的像素坐标，第二列是透视变换后y方向的像素坐标，第三列是补偿后的x方向坐标，第四列是补偿后的y方向坐标，最后采用查表法对相应像素坐标进行补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将图像重心坐标转换为摄像机坐标具体为：

其中(u，v)为图像重心坐标；(c_x，c_y)为畸变重心；(x_c，y_c，z_c)为摄像机坐标；为缩放矩阵；(α₀，α₂，α₃，α₄)为映射系数，α₁＝0；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述将摄像机坐标转换为屏幕坐标具体为：每个标定点在屏幕坐标系的半径为10个像素，四个标定点的圆心坐标分别为(10,10)、(w-10,10)、(10,h-10)和(w-10,h-10)，其中w和h分别为投影屏幕的横向分辨率和纵向分辨率；透视坐标变换公式如下：其中(x_s/z_s，y_s/z_s)为标定点的屏幕坐标，T为透视变换矩阵，其中表示线性变换，[t₃₁ t₃₂]表示平移；[t₁₃ t₂₃]^T产生透视变换，t₃₃＝1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述标定板采用圆形标定板，标定点圆心之间的像素距离为120像素，标定点的半径为10像素，标定点数目为16列9行。