[发明专利]一种互动投影系统标定误差补偿方法

说明书

本发明提出一种互动投影系统标定误差补偿方法，利用标定点将投影屏幕划分为若干矩形区域，误差补偿的原则是认为在每个矩形区域内所有的像素偏差与矩形四个顶点像素的偏差是一致的，通过四个顶点像素的实际坐标与理想坐标建立变换矩阵，最后将矩形区域内全部的像素坐标利用变换矩阵进行变换得到补偿后的坐标，完成互动投影标定误差的补偿。本发明有效降低了由于结构施工以及标定算法自身带来的误差，提高标定精度，使得互动投影的用户体验更好。

技术领域

本发明属于互动投影系统标定技术领域，特别是涉及一种互动投影系统标定误差补偿方法。

背景技术

互动投影是近年来流行起来的一种多媒体展示平台，主要是将计算机视觉技术与投影显示技术相融合实现投影展示与人机互动。互动投影系统主要是利用红外激光器作为辅助光源，红外摄像头对目标进行定位，并将目标定位坐标与投影屏幕上的像素坐标相对应实现鼠标功能，同时根据连续多帧目标定位坐标的轨迹信息进行识别实现人机互动功能。

互动投影系统在使用前需要对摄像头及投影屏幕进行标定，标定的精度直接影响系统的用户体验。在标定过程中对于各个结构的精度要求较高，例如墙面的平整度、红外激光器的高度以及多屏时的融屏效果，然而在实际施工过程中，这些因素均为人工操作难免会引入误差从而导致标定精度下降。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的技术问题，提出了一种互动投影系统标定误差补偿方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种互动投影系统标定误差补偿方法，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。

进一步地，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；