[发明专利]一种穹顶可视化场景的快速几何校正方法

摘要

本发明公开了一种穹顶可视化场景的快速几何校正方法。在实际工程应用中，现有技术难以实现穹顶场景中多投影仪拼接显示系统画面的快速几何校正。本发明提出由广角相机和精密旋转台组成校正系统，在完成相机的非线性畸变校正和对特殊设计的结构光图像的测量后，准确建立相机经纬度坐标和系统的经纬度坐标的融合，完成穹顶屏幕与相机像面的映射关系；由投影仪依次投影多幅已知特征的条纹图像，由相机完成图像拍摄，根据条纹分析技术计算出的相位值确定投影仪与穹顶屏幕像素级映射关系；再结合旋转台提供的旋转角度即可得到所有投影仪上每个像素点所对应的经纬度坐标，从而完成穹顶可视化场景的快速几何校正。

主权项

1.一种穹顶可视化场景的快速几何校正方法，其特征在于：将广角相机固定于精密旋转台上，以旋转台转轴为基准建立球面坐标系，通过对特殊设计的结构光图像的测量，建立相机经纬度坐标和系统的经纬度坐标的融合，完成穹顶屏幕与相机像面的对应关系；利用条纹投影技术通过相位值建立相机像面与单个投影仪像面的映射关系，进而计算出该投影仪各像素点所对应的球面坐标系坐标；通过控制转台旋转计算出各投影仪上像素点所对应的球面坐标，从而完成穹顶可视化场景几何校正；所述球面坐标系的建立方法包括如下步骤：(1)将所述相机像素坐标转化为初始经纬度：此时系统光轴为主点与光心的连线，为经度，是各像素点与光心的连线和系统光轴的夹角，θ为纬度，由图像上像素点与主点间的位置关系确定，u₀,v₀是主点，u,v是像素坐标；(2)将相机光轴进行旋转，转至其夹角与旋转轴的夹角为x，每旋转一定角度拍摄一张图片，共拍摄≥6张的图片，根据修正得到相机像素坐标对应的经纬度：其中，其中a＝‑cos x,b＝‑sin x；根据上式计算得相机每个像素点的灰度值均方差，确定均方差最小的像素点，将其作为球面坐标系的北极点，将北极点与主点连线作为系统光轴，进而计算相机每个像素点的经纬度，其余位置的经纬度直接加上旋转台旋转角度。