[发明专利]投影图像自动匹配幕布区域的方法及装置，投影仪

权利要求书

1.一种投影图像自动匹配幕布区域的方法，其特征在于：该投影图像自动匹配幕布区域的方法包括如下步骤：

S1：首先基于ArUco库制作四个二进制平方标记，并记录每个标记的ID，制作完成后依次将标记复制到的纯白图像的指定位置，该纯白图像的尺寸为投影装投射的原始画面的尺寸；

S2：利用投射装置依次投射带二进制平方标记的图像和纯白图像，依次采集带二进制平方标记的图像以及只含有幕布区域的图像；

S3：基于ArUco建立二进制平方标记检测方法，检测的模板与创建二进制平方标记时所用的尺寸保持一致，用该方法对步骤S2中采集到的带有二进制平方标记的图像进行检测，按照步骤S1中记录标记顶点坐标的顺序，依次记录这里检测到的二进制平方标记的顶点坐标；

S4：提取步骤S3中提取到的标记顶点坐标与步骤S1中记录的原始图像标记点的顶点坐标，计算图像采集装置采集到的带标记图像到投影装置投射的带标记原始图像的透视变换关系，并利用该变换关系，对步骤S2中采集到的只含有幕布区域的图像做透视变换。至此，完成从图像中提取只含有幕布区域的图像；

S5：创建尺寸为7x7的二维高斯模板，对S4中得到的只含有幕布区域的图像进行卷积操作，循环进行这个扫描的操作，直到此方向上某个位置，下一个像素点灰度值与当前像素点灰度值之间的差值的绝对值超过设定的阈值时，终止循环，并记录当前点的位置，扫描起点回到图像的中心点，如果不存在超过设定阈值的点，则当下一个像素点的坐标超出图像范围时终止循环；

S6：从起点开始，以1度为步长，逆时针旋转扫描方向，在此方向上执行S5中的扫描操作，并记录终止循环时的像素点坐标，直到完成360度的图像扫描，完成扫描后，得到的结果为幕布边缘的一组像素坐标点；

S7：计算步骤S6中的像素坐标点的重心，以重心坐标为基准，按照像素坐标点到中心点的距离将该组坐标点分为4组，这四组点即为幕布区域的四条边缘上的点，对这四组点分别拟合直线，以其中一组点为例；

S8：完成四条直线方程的拟合后，计算四条直线的交点，并转换为图像坐标，按找左下角，右下角，右上角，左上角的顺序记录四个顶点的坐标，并提取投射装置投射的画面的原始影像对应位置的坐标，根据这两组坐标，计算原始影像到幕布区域变换后图像的投影矩阵，最终图像校正模块根据投影矩阵将投影画面校正至目标幕布区域内，至此完成投影图像自动适应幕布区域的校正过程。

2.根据权利要求1所述的一种投影图像自动匹配幕布区域的方法，其特征在于：所述步骤S1中的每个二进制平方标记，从左上角开始，按照顺时针的方向，分别记录该标记左上角、右上角、右下角、左下角顶点的位置坐标，共16个顶点坐标。

3.根据权利要求2所述的一种投影图像自动匹配幕布区域的方法，其特征在于：所述步骤S2中的投射图案时需要保证四个二进制平方标记均处在幕布区域内，并利用影像采集装置采集两幅图像。

4.根据权利要求3所述的一种投影图像自动匹配幕布区域的方法，其特征在于：所述步骤S5中的计算卷积后的图像的中心点坐标，以此中心点为起点，设置为当前像素点，沿着水平向右的方向，以一个像素为步长前进，计算下一个像素点的灰度值与当前像素点的灰度值的差的绝对值，并将下一个像素点的坐标设置为当前点像素点的坐标，前进一个像素，继续计算下一个像素点与当前像素点的灰度值差的绝对值。

5.根据权利要求4所述的一种投影图像自动匹配幕布区域的方法，其特征在于：所述步骤S7中的拟合直线的方法包括如下步骤：

A1：从该组点中随机取两个点，计算通过这两个点的直线方程；

A2：计算该组点中其余点到步骤A1中的直线的距离，当距离小于设定的距离阈值时，将该点标记为局内点，并统计局内点的个数；

A3：重复步骤A1和步骤A2，找到局内点数量最多的直线模型；

A4：利用局内点数量最多的模型对应的局内点，重新估计直线的方程，该过程可以通过最小二乘法实现。