一种基于双四步相移的投影仪标定方法，该方法在建立DLP 投影仪图像和CCD相机图像的对应关系时，采用双四步相移方法以削弱投影仪标定过程中 由于投影和采集设备的非线性带来的图像非正弦化的相位误差。该方法在生成虚拟的投影 仪像素坐标前，对非线性误差进行处理，提高生成的投影仪图像精度，进而提高投影仪的标 定精度。
[0034] 本发明提供的投影仪标定方法应用到的软件：计算机中包含与相机配套的拍照软 件、与投影仪配套的投影软件、图像处理软件，这些软件为公知技术，可以商购获得。正弦条 纹即正弦光栅条纹的生成也为公知技术，本【具体实施方式】中中采用MATLAB软件编程。
[0035] 图中相机2和投影仪3的距离约为amm，相机与标定板4之间的距离约为bmm，相 机、投影仪与标定板的位置关系保证投影仪投射在标定板上的正弦条纹图像能够被相机拍 摄，相机光轴与标定板垂直，投影仪倾斜摆放，投影仪和相机分别通过导线与计算机1连 接。
[0036] 本发明提供一种基于双四步相移的投影仪标定方法具体实施步骤：
[0037] 1).标定板的选择
[0038] 所述标定板为表面有pXq个相同黑色圆形标识组成的矩形阵列的白色平板，相 邻圆形标识间的圆心距离均为Lmm，圆形标识的直径为dmm，所述标定板的示意图如图2所 示；
[0039] 2).搭建投影仪标定系统
[0040] 摆放相机2、投影仪3和标定板4,设定相机与投影仪的距离约为amm，相机与标定 板的距离约为bmm，相机、投影仪与标定板的位置关系保证投影仪投射在标定板上的正弦条 纹图像能够被相机拍摄，相机光轴与标定板垂直，所述相机为CCD相机，所述投影仪为DLP 投影仪，投影仪和相机分别通过导线和与计算机1连接，所述投影仪标定系统的硬件布局 示意图如图1所示；
[0041] 3) ·使用相机拍摄标定板的图像；
[0042] 4)由DLP投影仪向标定板分别投射横向和纵向的正弦条纹并拍摄标定板上的形 成的图像；
[0043] 横向及纵向的初始图像拍摄完成后，均改变各自正弦条纹的相位并再拍摄三幅图 像，横向及纵向上相邻两幅图像的正弦条纹的相位差均为π/4,形成横向和纵向各一组4 幅拍摄图像；
[0044] 5)重复步骤4)再得到横向和纵向各一组4幅拍摄图像，步骤5)中的初始图像的 正弦条纹与步骤4)中初始图像的正弦条纹的相位差也为31/4;
[0045] 6)将步骤4)、5)得到横向和纵向的各两组拍摄图像分别运用四步相移进行相位 提取得到横向和纵向的各两幅相位主值图，对相同方向的两幅相位主值图根据公式（1)进 行叠加得到叠加相位主值图，即采用双四步相移法获得叠加相位主值图，对相同方向的2 组各4幅图像采用双四步相移法获得叠加相位主值图的效果示意图如图4所示
[0046]
[0047] 其中0(x,y)表示理想主值相位信息，0?(χ,7)，02(x,y)分别表示相同方向得到的 两幅相位主值图的实际相位主值信息，3表示初始相位差，当采用四步相移时，I:取π /4 ;
[0048] 7).对相同方向获得的叠加相位主值图进行相位展开，得到相位展开图；
[0049] 8).利用相位展开图中获得的横向和纵向的绝对相位，结合公式（2)可得投影仪 像素坐标中对应点的像素坐标（μ，Θ);
[0050]
[0051] 利用投影仪像素坐标中对应点的像素坐标（μ，Θ )生成的虚拟的投影仪图像对 投影仪进行标定。
[0052] 采用所述基于双四步相移的投影仪标定方法进行投影仪标定的流程图如图3所 不。
[0053] 基于双四步相移进行投影仪标定，采用两次四步相移对相位信息进行提取，并叠 加两次获得的相位主值图，由图4可看出明显的效果，经叠加后的主值图比只经一次四步 相移获得的主值图具有更好的正弦性，解决了相位法投影仪标定中非正弦化误差对投影仪 标定的影响，提高了投影仪标定精度。
[0054] 本发明未述及之处为本领域技术人员公知技术。
【主权项】
1. 一种基于双四步相移的投影仪标定方法，其特征是所述投影仪标定方法包括以下步 骤： 1) 标定板的选择 所述标定板为表面有pXq个相同黑色圆形标识组成的矩形阵列的白色平板，相邻圆 形标识间的圆心距离均为Lmm; 2) 搭建投影仪标定系统 摆放相机、投影仪和标定板，设定相机与投影仪的距离约为amm，相机与标定板的距离 约为bmm，相机光轴与标定板垂直，投影仪倾斜摆放，并保证投影仪投射在标定板上的正弦 条纹能够被相机拍摄，所述相机为CCD相机，所述投影仪为DLP投影仪； 3) 使用相机拍摄标定板的图像； 4) 由DLP投影仪向标定板分别投射横向和纵向的正弦条纹并拍摄标定板上的形成的 图像； 横向和纵向的初始图像拍摄完成后，均改变各自正弦条纹的相位并再拍摄三幅图像， 横向和纵向上相邻两幅图像的正弦条纹的相位差均为Jr/4,形成横向和纵向各一组4幅拍 摄图像； 5) 重复步骤4)再得到横向和纵向各一组4幅拍摄图像，步骤5)中的初始图像的正弦 条纹与步骤4)中初始图像的正弦条纹的相位差也为JI/4; 6) 将步骤4)、5)得到横向和纵向的各两组拍摄图像分别运用四步相移进行相位提取 得到横向和纵向的各两幅相位主值图，对相同方向的两幅相位主值图根据公式（1)进行叠 加得到叠加相位主值图，其中替(馬#表示理想主值相位信息，'(氣分，分别表示相同方向得到的两幅 相位主值图的实际相位主值信息，表示初始相位差，当采用四步相移时，取31 /4 ; 7) 对相同方向获得的叠加相位主值图进行相位展开，得到相位展开图； 8) 利用相位展开图中获得的横向和纵向的绝对相位，结合公式（2)可得投影仪像素坐 标中对应点的像素坐标（y，0);其中M和N表不投影仪水平方向和垂直方向的分辨率，fUPPss.分别表不横向和纵向的 绝对相位值，F表示投影条纹的数目； 利用投影仪像素坐标中对应点的像素坐标（y，0)生成的虚拟投影仪图像对投影仪 进行标定。2. 如权利要求1所述的标定方法，其特征在于横向及纵向的正弦条纹的频率相同。3. 如权利要求1所述的标定方法，其特征在于正弦条纹为双频或多频条纹。
【专利摘要】一种基于双四步相移的投影仪标定方法，包括以下步骤：1)标定板的选择；2)搭建投影仪标定系统；3)使用相机拍摄标定板的图像；4)由DLP投影仪向标定板分别投射横向和纵向的正弦条纹并拍摄标定板上的形成的图像；5)重复步骤4)再得到横向和纵向各一组4幅拍摄图像；6)将步骤4)、5)得到横向和纵向的各两组拍摄图像分别运用四步相移进行相位提取得到横向和纵向的各两幅相位主值图，对相同方向的两幅相位主值图叠加得到叠加相位主值图；7)对相同方向获得的叠加相位主值图进行相位展开，得到相位展开图；8)利用相位展开图中获得的横向和纵向的绝对相位，得到投影仪像素坐标中对应点的像素坐标(μ，θ)并对投影仪进行标定。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN105091750
【申请号】CN201510466729
【发明人】戴士杰, 范京京, 易丹, 付津昇, 霍梦华
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月30日