基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，包括如下步骤：S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；S3对轮廓进行分类判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；S4在顶点连成的区域内输出投影图像。本发明专利技术的优点体现在：可快速检测出投影区域，重新设定投影范围，实时更正投影图像与实物的偏差。投影映射不仅限于静态物体，动态物体的轮廓也可被捕捉到，从而实现运动中物体的实时投影渲染。

Automatic recognition method of projective mapping region based on machine vision

The invention relates to a method for automatic identification of projection area based on machine vision technology, which comprises the following steps: S1 first input color image into grayscale, after binarization processing, by setting the appropriate threshold, instead of 0 or 1 of the two values of each pixel of an image, to distinguish the foreground of the use of S2 and background; step two output value map, the contour of the shape of a polygon fitting, output vertex coordinates in object contour unit; S3 classification to determine whether the object or model need to contour projection; if not, delete the vertex coordinates of an object in S4; vertex connected region output projection image. The invention has the advantages that the projection area can be quickly detected, the projection range is reset, and the deviation between the projected image and the physical object is corrected in real time. Projection mapping is not only limited to static objects, but also the contours of dynamic objects can be captured, so that real-time projection rendering of objects in motion can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法
本专利技术涉及一种投影映射技术，具体涉及一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法。
技术介绍
随着信息量增加，信息的呈现方式越来越多元化。信息技术的发展，使得虚拟现实，增强现实技术的实现成为可能。在这类技术诞生之前，我们所处的真实世界难以呈现超越时间与空间的信息。但是通过虚拟技术与模拟仿真，任意信息可以叠加至真实世界，让用户感知到丰富的视觉信息，从而达到超越现实的感官体验。虚拟现实的目标是将物理世界的信息与虚拟世界的信息无缝对接，实现从原子到比特的一一映射。目前的增强现实项目多通过头盔显示器和眼镜实现，例如OculusRift增强现实显示器和谷歌眼镜。但是这类设备的成像效果有待提升。而且，用户佩戴一定时间后容易产生视疲劳。另一增强现实方案是使用智能手机，调用摄像头捕捉的图像，并在图像上渲染所需展示的信息。但是对于公共场所的增强现实项目，很难要求参与者使用统一设备。因此，在实物上投影成为实现增强现实的第三种选择。投影映射，又称为空间增强现实。使用投影技术，我们可以将图像或数据投射至那些形状不规则的物体上。使用相关软件，可以输出与物体平面相适应的图像。现有投影映射技术方案，需要用户使用绘图工具绘制出需要投影的区域，并且在绘制的同时需要打开投影仪用肉眼定位。绘图工具会为用户提供基础几何图形，用户可以通过拖拽改变图形的大小和角度。对于形状不规则的物体，用户需要使用多边形工具绘制轮廓。现有技术方案的缺点在于，用户手动设定的投影区域很可能与实物轮廓不吻合。当投影仪或模型位置发生轻微移动时，用户手动绘制的区域便不再准确。而现行方案并不会为用户反馈投影区域的偏差，并自动修正投影范围。因此有必要应用更为自动和智能的区域识别技术，代替手动绘制投影区域的步骤。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，能够自动适应变化，使用摄像头捕捉的图像判定投影区域。可快速检测出投影区域，重新设定投影范围，实时更正投影图像与实物的偏差。并且，投影映射不仅限于静态物体，动态物体的轮廓也可被捕捉到，从而实现运动中物体的实时投影渲染。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，包括如下步骤：S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；S3对轮廓进行分类，判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；S4在顶点连成的区域内输出投影图像。进一步的，所述步骤S1中，初步区分前景和背景时，设为灰度图FT[i,j]，T为所设阈值，满足如下公式：进一步的，所述步骤S2中，对曲线进行采样时，设曲线的两个顶点X1与X2，它们的坐标为X1＝(x1,y1),X2＝(x2,y2)，此时，在X1与X2中间找到点X0＝(x0,y0)的位置,坐标通过计算距离得到：式中，d为中间点X0距离起点X1的距离，在每两个点之间再取一个点，重复这一步骤，得到拟合任意物体轮廓的多边形轮廓。进一步的，所述步骤S2中，进行多边形拟合时，用最少的折线拟合曲线；对曲线进行采样，在曲线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。进一步的，所述步骤S2中，进行多边形拟合时，全部使用折线进行拟合，对折线进行采样，在折线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。进一步的，所述步骤S3中，通过比对各个物体顶点连线的长度比例，实现对轮廓进行分类。进一步的，所述步骤S4中，输出投影图像时，区域外的部分设定为黑色。本专利技术公开的基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，具有以下有益效果：1.投影区域自动识别技术替代了原本需要手动设定投影区域的步骤，尤其适用于经常变换位置与角度的投影模型。当模型在摄像头拍摄区域内发生变化时，该技术可快速识别区域内物体数量，形状，并自动生成投影区域，从根本上避免投影与实物位置产生的偏差。2.自动识别投影区域，为投影映射开辟了全新应用的可能。任意改变投影模型的位置，投影区域会被实时计算，即意味着实时渲染移动中的实物。这将大幅度提升投影映射的表现力。附图说明图1是本专利技术算法流程图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，能够自动适应变化，使用摄像头捕捉的图像判定投影区域。可快速检测出投影区域，重新设定投影范围，实时更正投影图像与实物的偏差。并且，投影映射不仅限于静态物体，动态物体的轮廓也可被捕捉到，从而实现运动中物体的实时投影渲染。请参见图1。基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，包括如下步骤：S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；S3对轮廓进行分类，判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；S4在顶点连成的区域内输出投影图像。在本专利技术的一种实施例中，所述步骤S1中，初步区分前景和背景时，设为灰度图FT[i,j]，T为所设阈值，满足如下公式：在本专利技术的一种实施例中，所述步骤S2中，对曲线进行采样时，设曲线的两个顶点X1与X2，它们的坐标为X1＝(x1,y1),X2＝(x2,y2)，此时，在X1与X2中间找到点X0＝(x0,y0)的位置,坐标通过计算距离得到：式中，d为中间点X0距离起点X1的距离，在每两个点之间再取一个点，重复这一步骤，得到拟合任意物体轮廓的多边形轮廓。所述步骤S2中，形状轮廓的拟合方法不唯一，在本专利技术的一种实施例中，进行多边形拟合时，用最少的折线拟合曲线；对曲线进行采样，在曲线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。在本专利技术的另一种实施例中，进行多边形拟合时，全部使用折线进行拟合，对折线进行采样，在折线上取有限个点，并将这些点连起来，得到拟合任意物体轮廓的多边形。所述步骤S3中，对轮廓进行分类可以使用一切适用的机器学习算法，作为优选，在本专利技术的一种实施例中，通过比对各个物体顶点连线的长度比例，实现对轮廓进行分类。所述步骤S4中，输出的图像形式可以不做具体的限定，作为优选，在本专利技术的一种实施例中，输出投影图像时，区域外的部分设定为黑色。相比
技术介绍
中介绍的内容，本专利技术：1.使用基于机器视觉算法自动检测并定位投影映射区域的技术，替代之前方案手动绘制投影区域这一步骤。2.能够快速修正投影仪和模型位移后造成的投影图像偏差。3.简化用户安装投影映射系统的过程，实现即插即用。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本专利技术进行了详细说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；S3对轮廓进行分类，判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；S4在顶点连成的区域内输出投影图像。

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，其特征在于，包括如下步骤：S1首先将输入的彩色图像转换成灰度图，之后进行二值化处理，通过设置适宜的阈值，将图像各个像素用0或1这两个数值代替，以初步区分前景和背景；S2使用上一步输出的二值图，对形状的轮廓进行多边形拟合，输出以物体为单位的轮廓线的顶点坐标；S3对轮廓进行分类，判定是否为需要投影的物体或模型；如果为否，删除这一物体的顶点坐标；S4在顶点连成的区域内输出投影图像。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，其特征在于，所述步骤S1中，初步区分前景和背景时，设为灰度图FT[i,j]，T为所设阈值，满足如下公式：3.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的投影映射区域自动识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，对曲线进行采样时，设曲线的两个顶点X1与X2，它们的坐标为X1＝(x1,y1),X2＝(x2,y2)，此时，在X1与X2中间找到点X0＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，
申请(专利权)人：张洋，
类型：发明
国别省市：河北,13