多源投影无缝边缘拼接方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种多源投影无缝边缘拼接方法及系统，其包括：边缘融合处理器、数码摄像头、控制电脑、投影幕、投影机；所述边缘融合处理器上设有几何校正模块、图像分割模块、特征匹配模块以及边缘融合模块；数码摄像头用于采集视频信号并将视频信号传输到边缘融合处理器；控制电脑用于发送控制信号至边缘融合处理器；投影幕和投影机用于显示投影图像。该方法可以彻底消除图像边缘的物理拼缝，实现图像的完整一体化、多通道无缝拼接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多源投影无缝边缘拼接方法及系统，属于图像处理领域。
技术介绍
随着科技发展，追求亮丽的超大画面、纯真的色彩、高分辨率的显示效果，历来是人们对视觉感受的一种潜在要求。对大画面、多色彩、高亮度、高分辨率显示效果的渴望越来越强烈，而传统的电视墙、投影硬拼接屏和箱体拼接墙等有缝拼接方式缺乏画面完整性与亮度色彩均匀性，很难满足人们在这方面的要求。而最近迅速崛起的边缘融合技术是近年来兴起的一个新的无缝拼接技术，它更好的改善了拼接图像的视觉效果，已经成为适应这一需求的最有效方式。边缘融合技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙，更加明亮、超大、高分辨率的整幅画面，画面的效果就好像是一台投影机投射的画质。当两台或多台投影机组合投射一幅两面时，会有一部分影像灯光重叠，边缘融合的最主要功能就是把两台投影机重叠部分的灯光进行渐变调整，使重叠区的亮度对比度与周边图像一致，从而使整副画面完整统一，丝毫看不出是多台投影机拼接的结果。边缘融合技术经历了三个发展阶段：硬边拼接、重叠拼接和边缘融合拼接：(1)硬边拼接，又称简单拼接，即多台投影仪的边沿对齐，不做任何其他处理。显示效果上表现为画面拼接处有拼缝或叠影，相邻通道连接有明显错位，手动调节复杂。(2)简单重叠，即多台投影仪的画面有部分重叠，但没作淡进淡出处理，因此重叠部分的亮度为整幅其余部分的2倍，中间交叉地段为4倍高亮度，在显示效果上表现为重叠部分为一亮带。(3)边缘融合，将重叠部分的亮度分别线性衰减和增加，使相邻通道重叠的色彩渐变和羽化，达到色彩亮度一致，在显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致。专利“基于多投影的图像拼接融合方法及系统，申请号CN201510182990.X”公开一种基于多投影的图像拼接融合方法及系统，通过将投影视频、图片进行贝塞尔曲面输出，对摄像头作标定，用标定的摄像头内部参数对拍摄图像做修正，对融合区域生成特征点并进行特征点识别，对融合区进行校正并融合专利“一种投影仪阵列拼接显示方法，申请号CN201510925624.9”，公开了一种投影仪阵列拼接显示方法，包括了以下步骤：1)计算变换矩阵；2)计算重合区域图像的融合系数，再将重合区域的像素RGB值乘以对应的融合系数得到相邻投影图像无缝拼接的效果；3)几何校正，使用预校正矩阵对边缘融合处理后的图像进行透视变换；4)对投影仪阵列按照从上到下、从左到右的顺序分别拼接相邻的投影图像，最后得到整个投影仪阵列的拼接图像显示。专利“一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，申请号CN201010578179.0”包括以下步骤：设定相邻投影图像之间的投影重叠区域尺寸值；根据投影机数目、分辨率和所述投影重叠区域尺寸值基于像素分割每一帧图像；设定各个投影机的红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值；计算各个图像中每个像素点的像素衰减权值向量；将图像重叠区域中各个像素点的红、绿、蓝颜色值分别乘以各自像素衰减权值向量。与上述部分专利技术专利仅使用局部特征对拼接区域进行匹配不同，本专利方案同时使用几何变换约束和颜色距离匹配局部特征，进一步提高了局部特征的匹配准确率，保证了图像拼接的准确性。此外，有别于其他方案通过固定图片与投影仪进行几何校正，本专利技术方案通过数码相机对投影仪进行自动几何校正，无需人工干预，因此可以实现任意数量的投影仪的无缝边缘拼接。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服传统的电视墙、投影硬拼接屏和箱体拼接墙等有缝拼接方式缺乏画面完整性与亮度色彩均匀性的不足。提供一种多源投影无缝边缘拼接方法及系统，本专利方案同时使用几何变换约束和颜色距离匹配局部特征，进一步提高了局部特征的匹配准确率，保证了图像拼接的准确性。此外，通过数码相机对投影仪进行自动几何校正，无需人工干预，因此可以实现任意数量的投影仪的无缝边缘拼接。该技术方案可以彻底消除图像边缘的物理拼缝，实现图像的完整一体化、多通道无缝拼接。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种多源投影无缝边缘拼接系统，该系统包括边缘融合处理器、数码摄像头、控制电脑、投影幕、投影机；所述边缘融合处理器与视频矩阵、控制电脑、投影机相连；所述边缘融合处理器上设有图像分割模块、几何校正模块、特征匹配模块以及边缘融合模块；其中，数码摄像头用于采集投影仪的影像，通过USB接口传输到边缘融合处理器，由边缘融合处理器进行几何校正；控制电脑用于发送视频信号到边缘融合处理器，边缘融合处理器的图像分割模块将视频信号分割为多个具有重叠区域的图像块，再由特征匹配模块将不同图像块进行特征匹配，寻找到图像拼接关键点，然后由边缘融合模块实现边缘融合；边缘融合处理器将边缘融合后的视频信号发送至不同的投影仪，投影仪将图像投影至投影幕实现无缝投影拼接。进一步地，多源投影无缝边缘拼接系统中，所述边缘融合处理器的特征匹配模块，具体包括以下步骤：步骤1，提取出不同图像的兴趣点；步骤2，对所述图像中的兴趣点，采用特征描述方法计算兴趣点周围区域的局部特征；步骤3，将两幅图像中的局部特征两两进行匹配，得到粗略匹配的局部特征对；步骤4，对所述的粗略匹配的局部特征对，用随机抽样一致性(RANSAC)算法计算两幅图像之间的基础矩阵，并根据基础矩阵构建对极几何约束实现局部特征对的过滤，得到精确匹配的局部特征点对。进一步地，多源投影无缝边缘拼接系统中，所述边缘融合处理器的边缘融合模块，具体包括以下步骤：步骤1，获取两幅图像拼接的重叠区域；步骤2，将重叠区域做归一化处理；步骤3，使用融合函数对重叠区域的亮度Alpha值进行修改，使得亮度按照函数曲线趋势衰减，实现边缘融合。附图说明图1为本专利技术的多源投影无缝边缘拼接系统的一种具体实施例的设计图。图2是本专利技术中边缘融合处理器的特征匹配模块的流程图图3为本专利技术中特征精确匹配的方法流程图图4是本专利技术中边缘融合处理器的边缘融合模块的流程图具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术的多源投影无缝边缘拼接系统包括边缘融合处理器1、数码摄像头2、控制机3、投影幕4、投影机5，所述边缘融合处理器1上设有图像分割模块、几何校正模块、特征匹配模块以及边缘融合模块。其中：所述数码摄像头2通过USB接口连接到控制机3，数码摄像头2用于捕获投影仪5在投影幕4上的图像并通过USB接口传输到控制机3，所述控制机3通过RJ-45接口将摄像头2传输信号到边缘融合处理器1，所述投影机5通过串口连接到边缘融合处理器1。本专利技术的多源投影无缝边缘拼接系统中的边缘融合处理器，包括以下模块：(1)几何校正模块：所述边缘融合处理器将摄像头捕获的投影图像与设定的图像进行比较，使用几何映射原理实现投影图像的几何校正，得到的几何校正矩阵用于后续的图像拼接。(2)图像分割模块：所述边缘融合处理器接收来自控制机的投影视频图像，使用图像分割模块，根据当前投影仪的个数把图像分割为多个具有重叠区域的子图像，得到的子图像用于后续的特征匹配。(3)特征匹配模块：所述边缘融合处理器使用局部特征匹配方法实现子图像的拼接，同时利用几何约束和颜色相似度对局部特征进行精确匹配，完成各个子图像之间的精确拼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多源投影无缝边缘拼接系统，该系统包括边缘融合处理器、数码摄像头、控制电脑、投影幕、投影机；所述边缘融合处理器与视频矩阵、控制电脑、投影机相连；所述边缘融合处理器上设有几何校正模块、图像分割模块、特征匹配模块以及边缘融合模块；其中，数码摄像头用于采集投影仪的影像，通过USB接口传输到边缘融合处理器，由边缘融合处理器进行几何校正；控制电脑用于发送视频信号到边缘融合处理器，边缘融合处理器的图像分割模块将视频信号分割为多个具有重叠区域的图像块，再由特征匹配模块将不同图像块进行特征匹配，寻找到图像拼接关键点，然后由边缘融合模块实现边缘融合；边缘融合处理器将边缘融合后的视频信号发送至不同的投影仪，投影仪将图像投影至投影幕实现无缝投影拼接。

【技术特征摘要】
1.一种多源投影无缝边缘拼接系统，该系统包括边缘融合处理器、数码摄像头、控制电脑、投影幕、投影机；所述边缘融合处理器与视频矩阵、控制电脑、投影机相连；所述边缘融合处理器上设有几何校正模块、图像分割模块、特征匹配模块以及边缘融合模块；其中，数码摄像头用于采集投影仪的影像，通过USB接口传输到边缘融合处理器，由边缘融合处理器进行几何校正；控制电脑用于发送视频信号到边缘融合处理器，边缘融合处理器的图像分割模块将视频信号分割为多个具有重叠区域的图像块，再由特征匹配模块将不同图像块进行特征匹配，寻找到图像拼接关键点，然后由边缘融合模块实现边缘融合；边缘融合处理器将边缘融合后的视频信号发送至不同的投影仪，投影仪将图像投影至投影幕实现无缝投影拼接。2.根据权利要求1所述的一种多源投影无缝边缘拼接系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏，郑振兴，蓝钊泽，肖思源，贾西平，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东;44