本发明专利技术的方面包括用于重校准投影机-摄像机系统的系统和方法。在实施例中，系统和方法可以自动重校准具有任意内部特性和位姿的投影机，并为任意的期望观看点进行绘制。和以前的方法不同，此处公开的方法使用观察摄像机和投影机形成立体对。结构化的光被用于执行显示表面的像素级的精细重构建。在实施例中，几何扭曲被实现为直接纹理映射问题。结果，通过简单计算新投影矩阵并将其设为摄像机矩阵以执行投影机移动的重校准。为了重校准新的观看点，根据新的摄像机矩阵修改纹理映射。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及投影机-摄像机系统，特别涉及自适应投影机显示系统。
技术介绍
多媒体系统，例如计算机系统、游戏系统、视频会议系统、投影机系统、以及家庭影 院系统的日益流行，导致了在广泛情况下工作的投影机显示系统。已开发出自适应投影机 显示系统以处理多种情况下的投影。例如，对于自适应投影机显示系统的研究试图找出对 颜色失真、显示表面变形、以及其它校准问题加以校正的办法。在该领域的研究导致了改进 投影机系统的健壮性的办法。由于这类系统日渐地被不熟悉投影技术和校准技术的一般消费者所使用，开发需 要很少或不需用户输入的校准和校正方法是有益的。关于自适应投影显示的文献有很多。 因此，不可能总结全部现有的尝试。不过，此处介绍一些涉及很少或不涉及用户界面的校准 方法。Raij和Pollefeys建议了 一种用于在平面上定义显示区域的自动化方法，免 除了对定义该区域的物理基准和测量的需要。可使用平面自动校准来确定在单个平 面上的投影机投影阵列的内在特性(intrinsics)。然后使用用于平面场景的相对位 姿(pose)估计技术来重新构建摄像机、投影机、以及显示平面。Raij和Pollefeys在 "Auto-Calibration of Multi-Projector Display Walls，，(发表于 Proc. Int’ 1 Conf. on Pattern Recognition(ICPR), Volume I,pages 14-17,2004) 一文中描述了他们的技术，该 文在此整体引入作为参考。Raskar和其他人研究了如何以灵活的方法来使用投影机。他们的基本显示单元 是一个带有传感器、计算能力和网络能力的投影机。其可以创建与投影于其上的表面或物 体相适应的无缝显示。可以处理带有复杂几何形状的显示表面，例如曲面。该技术被描述 于 R. Raskar, M. S. Brown, R. Yang, W. C. Chen, G. Welch, H. Towles, B. Seales,以及 H. Fuchs 的“Multi-projector displays using camera-based registration，，(发表于 VIS' 99 : Proceedings of the conference on Visualization' 99, pagesl61_168, Los Alamitos, CA, USA, 1999 (IEEE Computer Society Press)) 一文中，该文整体并入本文作为参考。Yang和Welch公开了使用被投影的图像(imagery)中的特征以在预校准的投影 机和摄像机之间进行匹配，从而自动确定显示表面的几何形状。然而，该方法的一个问题 是，估计算法是以迭代方式工作的，因此不适于实时地连续校正。Yang和Welch在R. Yang 禾口 G. Welch 的“Automatic projector display surface estimation using every-day imagery，，(发表于 Pro. Ninth International Conference in Central Europe on Computer Graphics，Visualization, and Comput er Vision, 2001) 一文中讨论了他们的 技术，该文整体并入本文作为参考。代替在图像间匹配特征，还有将校准辅助嵌入用户图像的有效技术。例如， D. Cotting和其他人讨论了将察觉不到的校准图案嵌入到所投影的图像中。该方法利用数字光处理(DLP)投影机中的微镜像翻转序列并轻微修改了每像素亮度(intensity)以使得 被同步的摄像机捕获所需要的图案。该方法可在D. Cotting, M. Naef，M. Gross，和H. Fuchs 的"Embedding Imperceptible Patterns Into Projected Images For Simultaneous Acquisition And Display" (R ^ ψ ISMAR' 04 =Proccedings of the 3rd IEEE/ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality,第100-109页,Washington, DC, USA,2004(IEEE Computer Society)),以 R D. Cotting, R. Ziegler, M. Gross,和 H. Fuchs 的"Adaptive Instant Displays !Continuously Calibrated Projections Using Per—Pixel Light Control" (Proceedings of Eurographics 2005, Eurographics Association，第 705-714 页，2005 (Dublin，Ireland, 2005 年 8 月 29 日-9 月 2 日))中找 到，其整体在此引入作为参考。不过，这一方法的主要不足在于它要求把投影机的动态范围 的一部分牺牲掉，这会导致投影的图像的退化。一种方法演示了在任意显示表面上不修改被投影图像而校准投影机的方法。该 方法被 T. Johnson 禾口 H. Fuchs 公开于"Real-Time Projector Tracking on Complex Geometry using Ordinary Imagery，，(发表于Proc. of IEEE International Workshop on Projector-Camera Systems(ProCams) (2007)) 一文中，该文整体在此引入作为参考。该方 法使用一对校准的立体摄像机以首先通过观察投影机所提供的结构化光线图案来重构建 表面。该方法还假定表面是分段地平面的，并使用RANSAC以适应显示表面的更精确的几何 描述。通过在存储在帧缓冲器和固定摄像机所捕获的投影图像之间进行匹配，该方法重新 估计投影机的位姿。这些技术中的绝大多数假定固定的观察点，并且他们通常使用一个立体摄像机对 来重新构建和追踪带有恒定内部投影矩阵的投影机。尽管这些方法提供了相对于现有显示 选项的一些优势，但系统校准经常是单调乏味的工作。此外，对新观察位置进行绘制需要进 行重校准。
技术实现思路
为了减轻前述的限制，下文将介绍系统和方法，在实施例中，其使用单个摄像机和 具有任意显示表面的单个投影机。在实施例中，系统和方法可自动重校准具有任意内在特 性和位姿的投影机，并为任意期望的观察点绘制(render)。相比之前的方法，此处公开的方 法使用观察摄像机和投影机以形成立体对。在实施例中，结构化的光被用于执行像素级细 度的显示表面重构建。在实施例中，几何扭曲(warping)被实现为直接纹理映射问题。因此，在实施例 中，通过计算新的投影矩阵并将其设置为开放式图形库(OpenGL)摄像机矩阵来执行投影 机运动的重校准。在实施例中，为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种计算机程序产品，包括至少一个存储一个或多个指令序列的计算机可读介质，其中由一个或多个处理器执行所述一个或多个指令序列使得所述一个或多个处理器执行用于校准投影机系统的计算机实现方法，所述投影机系统包括摄像机和投影机，所述摄像机和投影机的每个被取向为朝向显示表面，所述计算机实现方法包括：获取经由一组显示表面点将一组投影机像素映射到一组摄像机像素的对应；以及响应于处于不同位姿的所述投影机：使用所述投影机将一组特征点投影到所述显示表面，所述一组特征点具有已知的投影机像素位置；使用所述摄像机捕获所述一组特征点的至少部分；检测来自所述一组特征点的一组被检测特征点；使用所述一组被检测特征点的至少部分将投影机像素关联到所述摄像机像素；使用所述对应将所述关联的投影机像素映射到来自所述一组显示表面点的显示表面点；以及使用所述映射的对应来获取用于处在不同位姿的投影机的新投影矩阵。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁源源，肖京，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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