用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，包括：步骤S1，根据测量确定银幕上标记点的三维坐标，获取预先已标定内参相机的外参、计算得到银幕的数学模型方程和确定虚拟相机的视角；步骤S2，用识别的特征点的二维坐标和确定的相机的内参、外参和银幕的数学模型方程，计算特征点在银幕上的三维坐标；步骤S3，根据虚拟相机的视角，将特征点在银幕上的三维坐标转换为虚拟相机下的二维坐标；步骤S4，根据特征点在投影机上进行投影的二维坐标与虚拟相机下的二维坐标之间的映射关系，计算得出投影机校正用网格数据。该方法的优点是能在任意摆放相机的情况下，实现对整个银幕区域，进行拼接投影校正用网格数据的生成。

【技术实现步骤摘要】
用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法
本专利技术涉及多投影机投影显示领域，尤其涉及一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法。
技术介绍
目前，基于异形面的投影越来越多，如影院的环幕投影、球幕投影等。而现有的投影软件(如：MadMapper等)常用的方式，是先将未校正的投影画面投影至异形面，然后依据用户经验手动校正投影画面。实践中发现，依据现有的校正方法所得到的投影画面与异形面的贴合度通常不佳，而且耗时长。为了使投影画面与异形面的贴合度更高，通常需要根据投影银幕的形状对投影画面进行校正，目前有一类方法是使用相机拍摄投影机投影的特征点图，通过软件计算自动生成精确映射顶点的网格数据，利用生成的网格数据进行投影拼接校正。对这类方法，映射顶点的网格数据生成，是投影校正系统搭建速度以及校正精度的关键。目前常用的多投影校正用映射顶点的网格数据自动生成方式有：基于相机标定、基于投影仪标定或者两者同时标定的方式。由于相机标定方式相对基于投影机的标定和两者同时标定的方式的步骤更少，目前较常用。如：申请号为201510169540.7的中国专利技术专利公开了一种基于相机标定来完成顶点映射的网格数据自动生成的方案。专利技术人发现，在目前使用相机拍摄投影机投影的特征点图，来实现多投影校正用顶点映射的网格数据的自动生成方面，无论是采用哪种标定方式，由于在现场中存在以下情况：(1)对有些沉浸式的投影现场，可能需要多个相机来完成对整个投影银幕的拍摄，人工摆放的用于校正的相机，可能并不严格位于校正投影内容的最佳视角。这样会出现各人工摆放的相机，并不在一个统一的理想虚拟相机视角内。(2)由于投影现场中可能存在非银幕内容的灯光、高亮反光等物体，会对特征点的识别造成影响。(3)为充分利用投影银幕面积进行投影，投影机所投影的特征点会超出银幕，会造成相机所拍摄的特征点，可能不能被识别。这些原因使得目前生成的投影拼接校正用网格数据存在统一性和准确性不佳，不能保证校正效果的问题。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，能解决现有用相机拍摄投影机投影的特征点图生成投影拼接校正用网格数据，所存在的统一性和准确性不佳，不能保证校正效果的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，包括：步骤S1，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标，根据所述标记点的三维坐标来获取预先已标定内参相机的外参、计算得到银幕的数学模型方程和确定作为校正投影内容最佳视角的虚拟相机的视角；步骤S2，用多个投影机以超出有效显示区域的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，配合遮罩屏蔽方式，用相机拍摄所述特征图，识别所拍摄特征图中特征点的二维坐标，用识别得到的所述特征点的二维坐标和所述步骤S1确定的相机的内参、相机的外参和银幕的数学模型方程，计算得到所述特征点在所述银幕上的三维坐标；步骤S3，根据所述步骤S1确定的所述虚拟相机的视角，将所述特征点在所述银幕上的三维坐标转换为所述虚拟相机下的二维坐标；步骤S4，根据所述特征点在投影机上进行投影的二维坐标与所述虚拟相机下的二维坐标之间的映射关系，计算得出投影机校正用网格数据。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其有益效果为：通过将一个或多个相机获取的特征点坐标转换到一个统一的理想虚拟相机视角(即校正投影内容的最佳视角)下的方式，这样在进行多投影拼接校正时，不需要对相机的物理位置做已经位于最佳视角的假设性限定，能在任意摆放相机的情况下，实现对整个银幕区域，进行拼接投影校正用网格数据的生成，保证生成的校正用网格数据的统一性；通过以超出有效显示区域的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，配合遮罩屏蔽方式，能充分利用银幕的有效投影范围和不受超出银幕未能识别特征点的影响，提升生成的校正用数据的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法所用的银幕为平面幕的示意图；图3为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法所用的银幕为环幕的正视示意图；图4为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法所用的银幕为环幕的顶视示意图；图5为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法中的投影点与投影范围相对关系图；图6为本专利技术实施例提供的网格数据生成方法中的特征点的投影不同形式示意图。具体实施方式下面结合本专利技术的具体内容，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，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。如图1所示，本专利技术实施例提供一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，是一种适用于平面幕、环幕、半球幕、半椭球幕等投影银幕的校正用网格数据的生成方法，包括：步骤S1，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标，根据所述标记点的三维坐标来获取预先已标定内参相机的外参、计算得到银幕的数学模型方程和确定作为校正投影内容最佳视角的虚拟相机的视角；步骤S2，用多个投影机以超出有效显示区域的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，用相机拍摄所述特征图，识别所拍摄特征图中特征点的二维坐标，用识别得到的所述特征点的二维坐标和所述步骤S1确定的相机的内参、相机的外参和银幕的数学模型方程，计算得到所述特征点在所述银幕上的三维坐标；步骤S3，根据所述步骤S1确定的所述虚拟相机的视角，将所述特征点在所述银幕上的三维坐标转换为所述虚拟相机下的二维坐标；步骤S4，根据所述特征点在投影机上进行投影的二维坐标与所述虚拟相机下的二维坐标之间的映射关系，计算得出投影机校正用网格数据。所述方法的步骤S1中，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标为：直接在银幕上设置标记点，或通过三维坐标测量设备向银幕上投射标记点。所述方法的步骤S1中，根据所述标记点的三维坐标获取预先已标定内参相机的外参为：用已标定内参的相机拍摄银幕上的标记点，根据所述标记点在所述相机拍摄图片中的二维坐标与用三维坐标测量设备测量得到的所述标记点的三维坐标，计算得到所述相机在所述三维坐标测量设备坐标系下的外参；根据所述标记点的三维坐标计算得到银幕的数学模型方程为：用三维坐标测量设备测量得到的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标，根据所述标记点的三维坐标来获取预先已标定内参相机的外参、计算得到银幕的数学模型方程和确定作为校正投影内容最佳视角的虚拟相机的视角；/n步骤S2，用多个投影机以超出有效显示区域的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，配合遮罩屏蔽方式，用相机拍摄所述特征图，识别所拍摄特征图中特征点的二维坐标，用识别得到的所述特征点的二维坐标、相机的内参、所述步骤S1确定的相机的外参和银幕的数学模型方程，计算得到所述特征点在所述银幕上的三维坐标；/n步骤S3，根据所述步骤S1确定的所述虚拟相机的视角，将所述特征点在所述银幕上的三维坐标转换为所述虚拟相机下的二维坐标；/n步骤S4，根据所述特征点在投影机上进行投影的二维坐标与所述虚拟相机下的二维坐标之间的映射关系，计算得出投影机校正用网格数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其特征在于，包括：
步骤S1，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标，根据所述标记点的三维坐标来获取预先已标定内参相机的外参、计算得到银幕的数学模型方程和确定作为校正投影内容最佳视角的虚拟相机的视角；
步骤S2，用多个投影机以超出有效显示区域的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，配合遮罩屏蔽方式，用相机拍摄所述特征图，识别所拍摄特征图中特征点的二维坐标，用识别得到的所述特征点的二维坐标、相机的内参、所述步骤S1确定的相机的外参和银幕的数学模型方程，计算得到所述特征点在所述银幕上的三维坐标；
步骤S3，根据所述步骤S1确定的所述虚拟相机的视角，将所述特征点在所述银幕上的三维坐标转换为所述虚拟相机下的二维坐标；
步骤S4，根据所述特征点在投影机上进行投影的二维坐标与所述虚拟相机下的二维坐标之间的映射关系，计算得出投影机校正用网格数据。


2.根据权利要求1所述的用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其特征在于，所述方法的步骤S1中，在银幕上设置标记点，测量确定所述标记点的三维坐标为：
直接在银幕上设置标记点，或通过三维坐标测量设备向银幕上投射标记点。


3.根据权利要求1或2所述的用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其特征在于，所述方法的步骤S1中，根据所述标记点的三维坐标获取预先已标定内参相机的外参为：
用已标定内参的相机拍摄银幕上的标记点，根据所述标记点在所述相机拍摄图片中的二维坐标与用三维坐标测量设备测量得到的所述标记点的三维坐标，计算得到所述相机在所述三维坐标测量设备坐标系下的外参；
根据所述标记点的三维坐标计算得到银幕的数学模型方程为：用三维坐标测量设备测量得到的所述标记点的三维坐标，根据银幕的类型拟合计算得到银幕的数学模型方程；
根据所述标记点的三维坐标确定作为校正投影内容最佳视角的虚拟相机的视角为：
根据三维坐标测量设备测量确定的所述银幕边缘上的标记点的三维坐标，计算获得校正投影内容的最佳视角的视口位置和视点位置，由获得的所述视口位置和视点位置确定虚拟相机的视角。


4.根据权利要求1或2所述的用于多个投影机进行投影拼接校正的网格数据生成方法，其特征在于，所述方法的步骤S2中，用多个投影机以超出有效显示范围的方式向所述银幕投影包含特征点的特征图，用相机拍摄所述特征图，识别所拍摄特征图中特征点的二维坐标为：
先调整投影机在银幕上的投影区域为超出银幕的有效显示区域，并将超出所述银幕有效显示区域的特征点设置为不使用；
配合遮罩屏蔽方式，用投影机按调整好的投影区域向所述银幕投影包含特征点的特征图，用相机拍摄所述特征图，并识别所拍摄特征图中特征点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，范文豪，胡正林，
申请(专利权)人：华强方特深圳软件有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44