基于移动视点与异形屏幕的投影图像实时校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理领域，尤其设及一种基于移动视点与异形屏幕的投影图像实 时校正方法。
【背景技术】
[0002] 现在，投影技术在教育、培训、娱乐、仿真等领域应用越来越热口，在投影仪使用的 过程中，投影仪位置固定后不能再移动，W保证投影图像的正确性。但是，在移动的交通工 具中，例如飞机、轮船、大己车中很难保证投影仪位置不发生变动，当投影仪的位置或投影 角度发生了变化，就需要人为的去调整投影仪，W满足用户观看习惯的需要，该将是一件很 繁琐的工作。
[0003] 目前，前人为了解决因投影条件不满足而使用受限的问题，在对于投影图像的校 正处理上，都倾向于使用=维重建的方式，虽然对于相对固定的投影环境来说，=维重建 的方式可产生较好的投影结果，其中，固定的投影环境包括投影角度，投影屏幕和视点位置 等。但是对于可能随时发生变化的投影环境且对矫正过程有实时性的要求时，=维重建由 于需要多组数据通过复杂的运算来再现异形屏幕的=维信息，该样会出现对数据的依赖性 更强，系统误差大W及对设备要求更高的问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种基于移动视点与异形屏幕的投影图像 实时校正方法，该方法能够通过视觉反馈，对显示在异形屏幕的投影图像进行实时校正。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0006] 一种基于移动视点与异形屏幕的投影图像实时校正方法，包括：
[0007] 步骤（1):在异形屏幕上投影外波段的点阵图像；
[0008] 步骤（2);在当前视点位置上从外波段的点阵图像上捕捉单帖视见图像点阵图；
[0009] 步骤（3);通过捕捉到的单帖视见图像点阵图进行拟合投影过程，得到原图像点 阵图的崎变矩阵和投影过程中的过度图像点阵图；
[0010] 步骤（4);校正原图像点阵图的位置和像素，得到校正后的单帖图像；
[ocm] 步骤巧）；在异形屏幕上投影校正后的单帖图像；
[001引步骤做；重复步骤（1)~步骤巧），在异形屏幕上实时投影校正后的图像。
[0013] 所述步骤（3)的具体过程为：
[0014] 步骤（3. 1):利用对应点匹配算法来确定原图像点阵图与视见图像点阵图的对应 关系，得到原图像点阵图与视见图像点阵图的匹配对应点；
[001引步骤化。；根据原图像点阵图与视见图像点阵图的匹配对应点，将原图像空间 和视见图像空间分割为一一对应的若干个=角形区域，得到原图像点阵图的崎变矩阵Di: [0016]Di=A_iB
[0019] 其中，A为期望图像点阵图；B为视见图像点阵图；Xi、X2、X3、yi、y2、y3、x'i、x'2、 X' 3、y'i、y'2和y' 3均为整数；
[0020] 步骤（3. 3);根据原图像点阵图0的崎变矩阵Di，得到投影过程中的过度图像点阵 图C为；
[002UC=孤1-1。
[0022] 所述步骤（3. 1)的具体过程为：
[002引步骤化1. 1);获取原图像点阵图的每行每列点的数目；
[0024] 步骤（3. 1. 2);采用按方向捜索对应点算法，得到相应捜索方向的匹配对应点；
[0025] 步骤（3. 1. 3);将相应捜索方向的匹配对应点两两进行匹配，选择匹配成功的点 数最多的匹配对应点，用于将原图像空间和视见图像空间分割为若干S角形区域。
[0026] 所述步骤化1. 2)中的方向捜索对应点算法的捜索方向，包括；横向自上向下、纵 向自左向右、横向自下向上和纵向自右向左。
[0027] 所述步骤化1. 2)中的方向捜索对应点算法的过程为：
[002引步骤化1. 2. 1);从视见图像点阵图中捜索n,个y坐标最小的点，并从视见图像点 阵图中删除选中点；
[0029] 步骤化1. 2.。；将选出的n,个y坐标最小的点按照X坐标升序或降序排列，匹配 至原图像点阵图的第一行；
[0030] 步骤化1. 2. 3):重复步骤化1. 2. 1)~步骤化1. 2. 2)n。次，获得一次匹配结 果；
[0031] 步骤化1. 2. 4);从视见图像点阵图中捜索n。个X坐标最小的点，并从视见图像点 阵图中删除选中点；
[003引步骤化1. 2.W;将选出的n。个X坐标最小的点按照y坐标升序或降序排列，匹配 至原图像点阵图的第一行；
[003引步骤化1. 2. 6):重复步骤化1. 2. 4)~步骤化1. 2. 5K次，获得一次匹配结 果；
[0034]其中，nr为原图像点阵图的每一行点的数目，n。为原图像点阵图的每一列点的数 目。
[0035] 所述步骤化1. 3)的具体过程为：
[0036] 设横向自上向下匹配对应点为a,纵向自左向右匹配对应点为b，横向自下向上匹 配对应点为C，纵向自右向左匹配对应点为d;
[0037] 检测a点与b点在匹配中是否位于同一点阵的相同位置，若是，则a点与b点作为 成功匹配的点；
[003引检测b点与c点在匹配中是否位于同一点阵的相同位置，若是，则b点与c点作为 成功匹配的点；
[0039] 检测C点与d点在匹配中是否位于同一点阵的相同位置，若是，则C点与d点作为 成功匹配的点；
[0040] 检测d点与a点在匹配中是否位于同一点阵的相同位置，若是，则d点与a点作为 成功匹配的点；
[0041] 选择匹配过程中匹配成功的点数最多的一次作为最终匹配结果。
[0042] 所述步骤（4)的具体过程为：
[004引步骤（4.1);确定视见图像点阵图的最优投影区域，最优投影区域为y'm"、y'mh、X' 济X'max所围成的区域；其中，y' 为视见图像点阵图中上边界Y坐标最 小的点；y'mi。为视见图像点阵图中下边界y坐标最大的点；X'mi。为视见图像点阵图中左 边界X坐标最大的点；X' 为视见图像点阵图中右边界X坐标最小点作；
[0044]步骤（4. 2);利用确定的视见图像点阵图的最优投影区域边界，获取预校正后图 像点阵图〇'的投影位置：
[0048] 其中，C表示过度图像点阵图；ymax、ymin、Xmi济X max表示预校正后图像点阵图的边 界值；
[0049] 步骤（4. 3);利用S角区域仿射变换与拼接算法处理预校正后图像点阵图，生成 校正后的图像，并实时投影在异形屏幕上。
[0化0] 所述步骤（4. 3)中S角区域仿射变换与拼接算法生成校正后的图像点阵图的过 程为：
[CK)5U步骤（4. 3. 1):从过度图像点阵图中提取若干矩形像素块；
[0化2] 步骤（4. 3. 2);对提取的矩形像素块进行对应S角形区域的仿射变换；
[0化引步骤（4. 3. 3);根据对应S角形区域的仿射变换，计算S角形起始点的坐标及S角形起始点对应于视见图像点阵图中对应点的坐标；
[0化4]步骤（4.3.4);将S角形起始点的坐标与预校正后图像点阵图中的坐标对齐，并 行擅染每一个矩形区域；
[0化5]步骤（4. 3. 5);重复步骤（4. 3. 1)~步骤（4. 3. 4)，并行擅染每一个S角形区域，得 到投影校正后的图像，并实时投影在异形屏幕上。
[0化6] 所述步骤（4. 3. 1)中的矩形像素块的宽为1像素，矩形像素块的上边界位于分割 的S角形区域的最长边上，下边界位于S角形区域的另外两条边上。
[0化7] 所述异形屏幕包括弧形屏幕、环形屏幕和球形屏幕。
[005引本发明中的原图像点阵图指的是在投影仪内储存的点阵图像；期望图像点阵图指 的是希望在异形屏幕上得到的点阵图像；视见图像点阵图指的是未经处理的打到异形屏幕 上的点阵图像。
[0化9]本发明的有益效果为：
[0060] (1)低数据依赖性：只需要一张在视点位置的摄像图即可完成单次校正，同时该 图包含的信息简单；
[0061] (2)高准确性：有效的算法设计W及投影仪的反馈机制可保证校正有相当