一种用于投影设备的光心标定系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于投影设备的光心标定系统，包括：投影屏、计算机及固定平台；投影设备固定在固定平台上；计算机与投影设备连接并发送一定标图案至投影设备，不同焦距下的投影设备将定标图案投影至投影屏的不同的投影位置；光心标定系统还包括：光感应设备，固定于所述固定平台上，用于记录投影位置；光感应设备、投影设备及投影屏的相对位置不变；定标图案包括至少两个标志图形,投影设备的光心位置为光感应设备记录下的至少两个标志图形在投影屏上的投影的不同记录位置相连接后的交点。采用上述技术方案后，可以以简单快捷的方式精确地标定光心位置，且成本低廉，操作方便。
【专利说明】一种用于投影设备的光心标定系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学仪器领域，尤其涉及一种用于投影设备的光心标定系统。
【背景技术】
[0002]对于光感应设备以及投影设备等光学仪器，其光心坐标参数非常重要。例如，对于三维重建过程来说，投影设备的光心位置参数会影响还原的精度。投影设备的主要用途是满足会议等要求，因此均以设备水平放置时投影图像向上的要求来设计，因此其光心大大偏离投影图像平面的中心(一般而言，投影仪的光心在投影图像平面的对应点位于投影图像最下部或超出投影图像以外)。因此，若需要利用投影设备来研发其他的光学系统的话，必须对光心位置进行标定。
[0003]目前通用的三维重建中的标定系统主要是通过高精度的定标板和全系统的标定来整体获得投影设备的光心位置参数。即都是以投影设备的内部参数和外部参数作为一个系统，对光心坐标和其他参数同时解十几个方程，得出误差最小的一系列参数，其中也包括了光心参数，但如此求解的方式造成的误差会影响光心的参数结果，从而使得光心标定的精度不高，且现有的标定方法需要使用价格昂贵的高精度定标板从不同角度进行10次以上投影以标定，不仅成本高，而且操作过程复杂。
[0004]因此，需要一种新型的投影设备光心位置标定系统，以简单快捷的方式精确地标定光心位置，且成本低廉，操作方便。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种新型的投影设备光心位置标定系统，摆脱现有技术中使用的昂贵的定标板，以简单的方式精确地标定投影设备的光心位置，对使用者而言成本低廉，操作方便。
[0006]本实用新型公开了一种用于投影设备的光心标定系统，包括:投影屏、计算机及固定平台；所述投影设备固定在所述固定平台上；所述计算机与所述投影设备连接并发送一定标图案至所述投影设备，不同焦距下的所述投影设备将所述定标图案投影至所述投影屏的不同的投影位置；所述光心标定系统还包括:光感应设备，其固定于所述固定平台上，用于记录所述投影位置；所述光感应设备、投影设备及投影屏的相对位置不变；所述定标图案包括至少两个标志图形；所述投影设备的光心位置为所述光感应设备记录下的所述至少两个标志图形在所述投影屏上的投影的不同记录位置相连接后的交点。
[0007]优选地，所述投影设备为投影仪。
[0008]优选地，所述投影屏为白塑幕。
[0009]优选地，所述光感应设备为照相机。
[0010]优选地，所述至少两个标志图形为菱形。
[0011]采用上述技术方案后，舍弃了原造价高昂的定标板，利用小孔成像模型，基于普通投影屏和照相机即可获得投影设备的光心位置，相比于原先采用高价标定板的系统，本系统价格低廉，而且减小了其他参数造成的误差对光心位置定标的影响，且标定过程简单，最终结果可通过本系统多次验证，不仅提高了标定位置的精度，也为使用者在不同坐标系(相机坐标系或投影仪坐标系)下计算光心坐标带来快捷的计算方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型光心标定系统示意图；
[0013]图2a为本实用新型光心标定系统一优选实施例中投影设备焦距为Fl时的成像示意图；
[0014]图2b为本实用新型光心标定系统一优选实施例中投影设备焦距为F2时的成像示意图；
[0015]图2c为本实用新型光心标定系统一优选实施例中光心位置的示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。
[0017]参阅图1，为本实用新型光心标定系统示意图。本实用新型光心标定系统包括了以下设备:投影设备、投影屏、光感应设备、计算机及固定平台，其中投影设备、投影屏及光感应设备的相对位置在标定过程中不发生改变，使得当焦距不变时，投影设备(相当于光源)在投影屏(相当于成像屏)上的成像不变，光感应设备记录下的投影屏上的成像也始终不变，实际操作中，应先调整投影设备和投影屏间的角度及距离，使得投影设备可投影至投影屏上，同时，调整光感应设备与投影屏间的角度及距离，使得光感应设备可完整记录投影屏的成像情况，随之将投影设备、投影屏、光感应设备固定至固定平台上，保证后续执行标定光心位置的程序时上述三者的相对位置不变。
[0018]投影设备连接一计算机，该计算机可产生不同的定标图案并发送至投影设备，即由计算机控制投影设备投影出的图像。投影设备接收到该定标图案后，将该定标图案投影至投影屏上。
[0019]一优选实施例中，投影设备为投影仪，不仅移动方便，且调整焦距时不影响其他设备工作。其他实施例中，也可采用幻灯机、手机投影仪或投影器，但上述投影设备或因成像不清晰或因不方便调整位置等无法提供最便捷的定标过程至使用者。
[0020]又一优选实施例中，所用投影屏为白塑幕，白塑幕相比于现有使用的定标板具有价格便宜，可视角度大，适用范围最广等优点。同样地，投影屏的选择并不限定于白塑幕，本领域技术人员可使用珠光屏或金属屏等作为投影屏，但相对于白塑幕，以上两种选择价格较为昂贵，由于投影屏仅作为成像用，对成像亮度要求不高，最优选地仍是采用白塑幕为佳。
[0021 ]另一优选实施例中，光感应设备可采用照相机或摄像机等可精确记录不同成像的设备，使用者可精确识别通过照相或拍摄记录下的成像中的定标图案即可。光感应设备的选择并不仅限于上述提到的照相机或摄像机的使用，本领域技术人员可根据上述表达的技术效果变换光感应设备的选择，其余选择则均未脱离本实用新型关于光感应设备的技术内容。
[0022]利用本实用新型的光心标定系统执行标定光心位置操作时，需要改变投影设备的焦距，为使不同焦距下在投影屏的成像位置有明显区别，可分别设置为投影设备的最大焦距及最小焦距，对焦后，可将定标图案投影在投影屏的不同位置，此时，采用照相机或摄像机等光感应设备将定标图案在投影屏的不同投影位置记录下形成照片或图片。参阅图2a及2b，为一优选实施例中不同焦距下光感应设备记录下的定标图案的不同位置的示意图。该优选实施例中，定标图案为9个菱形，一焦距下这9个菱形的中心点分别为A1-A9，另一焦距下这9个菱形的中心点分别为B1-B9，这些中心点代表了菱形图形的最中心像素点，即本领域所称标志点。使用者可以发现，焦距的变化导致了投影在投影屏上的标志点的实体位置发生了变化，根据这两张照片中不同的图形位置，将每一图形的两个位置连接，连接后形成的多条直线的交点即为光心位置。请参阅图2C，为该9个菱形图形不同位置连接后得到光心位置的示意图。将Al与BI连接，A2与B2连接，以此类推，每条连接后的直线的交点O即为光心位置。本系统将成像系统抽象为了小孔成像模型，改变焦距时定标图案的位置变化将以光心位置为中心点变化，故可以用该原理得到光心位置。
[0023]为了使定标图案位置发生变化的情况更加鲜明，上述优选实施例中采用了由9个图形组成的定标图案，本领域技术人员可以理解定标图案可以只包括两个图形，只需能体现出图形位置变化后的连接线可相交这一条件即可。多图形的选择是为了使光心位置的标定更加准确。
[0024]上述优选实施例中，采用了菱形作为定标图案的图形，是由于菱形中心位置精确，可减少光心位置标定的误差。本领域技术人员同样可采用圆形或其他可辨识的图形作为替代，并不局限于某一图形的选择。
[0025]基于上述优选实施例中的光心位置0，以光感应设备为坐标原点、图像的X、Y轴、相机光轴为Z轴建立相机坐标系，使用者可得到该坐标系下的光心坐标，进一步地根据交比不变性原理，同样可计算出在投影设备坐标系下的光心坐标。
[0026]为了确保光心位置的定标精确度，使用者可利用本实用新型的光心标定系统在标定光心位置后将定标图案投影至光心位置处，同时调整焦距，利用光感应设备观察定标图案的投影位置是否发生变化，若无，则可确定标定的光心位置无误。
[0027]采用上述技术方案后，舍弃了原造价高昂的定标板，利用小孔成像模型，基于普通投影屏和照相机即可获得投影设备的光心位置，相比于原先采用高价标定板的系统，本系统价格低廉，而且减小了其他参数造成的误差对光心位置定标的影响，且标定过程简单，最终结果可通过本系统多次验证，不仅提高了标定位置的精度，也为使用者在不同坐标系(相机坐标系或投影仪坐标系)下计算光心坐标带来快捷的计算方式。
[0028]应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种用于投影设备的光心标定系统，包括:投影屏、计算机及固定平台；所述投影设备固定在所述固定平台上； 所述计算机与所述投影设备连接并发送一定标图案至所述投影设备， 不同焦距下的所述投影设备将所述定标图案投影至所述投影屏的不同的投影位置； 其特征在于: 所述光心标定系统还包括:光感应设备，其固定于所述固定平台上，用于记录所述投影位置； 所述光感应设备、投影设备及投影屏的相对位置不变； 所述定标图案包括至少两个标志图形； 所述投影设备的光心位置为所述光感应设备记录下的所述至少两个标志图形在所述投影屏上的投影的不同记录位置相连接后的交点。
2.如权利要求1所述的光心标定系统，其特征在于: 所述投影设备为投影仪。
3.如权利要求1所述的光心标定系统，其特征在于: 所述投影屏为白塑幕。
4.如权利要求1所述的光心标定系统，其特征在于: 所述光感应设备为照相机。
5.如权利要求1所述的光心标定系统，其特征在于: 所述至少两个标志图形为菱形。
【文档编号】G01M11/02GK203606106SQ201320620982
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】杨树臣, 王凤麟, 许义彬 申请人:重庆安钻理科技股份有限公司