[发明专利]一种投影仪镜头畸变矫正系统及方法

说明书

本发明公开了一种投影仪镜头畸变矫正系统及方法，包括棋盘格标定板、高清相机、投影仪、幕布和计算机，高清相机固定在投影仪上方，且高清相机和投影仪的镜头与幕布垂直且位于同一纵向平面，高清相机用于拍摄棋盘格图片，棋盘格图片通过投影仪投影到幕布上，且幕布上的投影的棋盘格图片位于高清相机的视场内，高清相机和投影仪与用于计算投影仪镜头内参和畸变参数的计算机连接。本发明运用是在常规镜头上的改造加上软件的结合，有四大优势特点：投影位置及分辨率的精度更高、生产成本更低、体积更小，投影比更有优势，更适应市场经济对技术精度更高，体积更小，成本更低，投影更近的需求。

技术领域

本发明涉及投影仪镜头畸变矫正技术领域，特别是一种投影仪镜头畸变矫正系统及方法。

背景技术

目前市场上现有的起超短焦镜头即是自由曲面镜+多镜头反射镜组合而成，多是运用多组镜头反射或折射达到同等功能更好的技术结构成本效果，但其结构复杂，结构要求精度较高，镜片组需要放置位置不同。会造成投影上的位置误差比较大。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中超短焦镜头投影仪无法投影平面图像问题，提供一种投影仪镜头畸变矫正系统及方法，通过引入高清相机来弥补投影仪无法成像的缺点，从而完成投影仪的标定，具有设备简单，成本低，操作简单，精度高的特点。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种投影仪镜头畸变矫正系统，包括棋盘格标定板、高清相机、投影仪、幕布和计算机，所述高清相机固定在投影仪上方，且高清相机和投影仪的镜头与幕布垂直且位于同一纵向平面，高清相机用于拍摄棋盘格图片，所述棋盘格图片通过投影仪投影到幕布上，且幕布上的投影的棋盘格图片位于高清相机的视场内，所述高清相机和投影仪与用于计算投影仪镜头内参和畸变参数的计算机连接。

另外，本发明还提供了一种投影仪镜头畸变矫正方法，利用上述投影仪镜头畸变矫正系统，具体步骤如下：

S1、先用高清相机拍摄棋盘格图片，获取高清相机参数P1；

S2、然后再使用投影仪将棋盘格图片用投影仪投影至幕布并使用高清相机捕获幕布棋盘格图片，将高清相机捕获的图片进行标定，获取参数P2，P2即为相机和投影仪镜头的内参和畸变参数；最后经过计算机计算获取投影仪镜头内参和畸变参数P3。

进一步，所述S1中高清相机参数P1的标定法主要根据相机小孔成像的原理设计，其中世界坐标系转换为像素坐标公式如下：

其中s为比例，为像素坐标，M₁为高清相机内部参数矩阵，M₂为高清相机外部参数矩阵，X_w为世界坐标，在标定过程中根据已知的世界坐标和像素坐标，求解出高清相机的内参矩阵M₁和外参矩阵M₂。

更进一步，所述S2中获取参数P2具体步骤为：将所述物体世界坐标替换为投影仪的投影图片，则建立其高清相机+投影仪的新标定系统，当使用投影仪投影图片时，利于新标定系统标定出新的相机和投影仪镜头的内参和畸变参数P2，相机和投影仪镜头的内参和畸变参数P2包含了高清相机参数P1和投影仪镜头内参和畸变参数P3，最后通过计算机运算剔除高清相机参数P1从而获取投影仪镜头内参和畸变参数P3。

与现有技术相比，本发明运用是在常规镜头上的改造加上软件的结合，有四大优势特点：投影位置及分辨率的精度更高、生产成本更低、体积更小，投影比更有优势，更适应市场经济对技术精度更高，体积更小，成本更低，投影更近的需求：