【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种即插即用的大屏幕投影自动校正与拼接显示技术，属于多媒体技术中的大屏幕投影显示领域。
技术介绍
基于投影仪的大屏幕无缝显示系统能为用户提供宽视场角、高分辨率、高亮度的逼真体验而受到日益广泛的关注和应用，如工业设计制造、产品展示、市政规划及监控/通讯的指挥控制、国防军事模拟训练、科学和工程计算可视化、虚拟现实、系统仿真与训练以及数字娱乐等领域发挥着越来越大的作用。但是，要构建实用的大屏幕投影无缝拼接显示，必须解决投影画面间的形变失真、几何配准、画面亮度差异或接缝等问题，才能实现大屏幕投影显示。基于硬件校正卡或校正箱的方式构建大屏幕显示系统成本昂贵；手动交互式的校正方法则工序十分繁琐和复杂，往往需要专业人员操作实现；采用基于软件的自动校正方法灵活且成本低。软件自动校正方法通常借助合适的设备捕获投影仪投射在投影幕上的图像，求取对应投影仪与投影幕间的变换关系。可以采用Homography矩阵来表示这种对应关系,但是该Homography阵只适应于平面投影幕的情况；结构光(structure light)/pattern图技术可以编码表示非平面幕时上述对应...
【技术保护点】
一种即插即用的大屏幕投影自动校正与拼接显示方法，包括将投影仪与相机摆放在任意不规则投影幕正前方；使投影仪呈M列N行(M>=1，N>=1)的顺序排列，相邻两台投影仪的投影区域有重叠；并使相机能够拍摄到投影画面覆盖的全部区域；将投影仪与相机分别与计算机连接，将计算机联网，将与相机连接的计算机作为服务器，其特征在于还包含以下步骤：?步骤(1)：对当前不规则投影幕表面，由服务器生成r行c列个网格为正方形的黑白棋盘格图像，该图像的分辨率与计算机显示器、相机和投影仪的分辨率一致，对应的内角点个数是(r?1)×(c?1)；?步骤(1.1)：先由服务器生成初始r行×c列个纯黑和纯白正方形网...
【技术特征摘要】
1.一种即插即用的大屏幕投影自动校正与拼接显示方法，包括将投影仪与相机摆放在任意不规则投影幕正前方；使投影仪呈M列N行(M>=1，N>=1)的顺序排列，相邻两台投影仪的投影区域有重叠；并使相机能够拍摄到投影画面覆盖的全部区域；将投影仪与相机分别与计算机连接，将计算机联网，将与相机连接的计算机作为服务器，其特征在于还包含以下步骤 步骤⑴对当前不规则投影幕表面，由服务器生成r行c列个网格为正方形的黑白棋盘格图像，该图像的分辨率与计算机显示器、相机和投影仪的分辨率一致，对应的内角点个数是(r-1) X (c-1)； 步骤(1. D :先由服务器生成初始r行Xe列个纯黑和纯白正方形网格图像各一幅，且该图像分辨率是与显示器、相机和投影仪的分辨率相同，其中r c等于显示器、相机和投影仪的分辨率之比，然后用投影仪依次投到投影幕上； 步骤(1.2):用相机依次拍摄上述投影到投影幕上的纯黑和纯白网格图像，纯黑和纯白网格图像两者相减以去除背景，获得投影网格图像覆盖的多边形区域，记为PrjPolygonij,其中 i=0…M_l, j=0…N-1 ;求得网格的宽度为 W0=min (HeightijA, Widthij/c)，其中Heightij和Widthij分别表示PrjPolygonij的高和宽；同时求出M列XN行台投影仪的全部的投影覆盖区域MPrjPolygon作为最终投影显示区域； 步骤(2):投影仪依次投射步骤(I)中生成的棋盘格图像到投影幕上，该图像称为原始投影仪图像PrjIOij,其中i=0…M-l，j=0…N-1 ;用相机依次对投影幕进行拍摄，对相机捕获的图像进行特征点检测和棋盘格识别，以获得所有棋盘格角点及其连通模式；该捕获的图像称为相机图像CamIOij,其中i=0…M-l，j=0…N-1 ； 步骤(3):建立原始投影仪图像PrjIOij,和相机图像CamIOij,间角点的匹配和对应，利用Bezier曲面函数来拟合该匹配点对映射关系，其中i=0…M_l，j=0…N_l，获得Pr jIOu到CamIOij间的所有点对映射关系RJ1，同时得到从CamIOij到PrjIOij的逆变换Rij ； 步骤(4):确定屏幕投影的有效目标矩形区域，并划分给每台投影仪采用近似逼近法获得在MPrjPolygon内部与该多边形重心重合的、高宽比为((rXN-2kX (N-1)) (cXM-2kX (M-1))的面积最大的矩形TargetRect ;设置相邻投影区有k个网格宽的重叠，将TargetRect划分为M列XN行个与投影仪一一对应的子目标矩形区域TargetRectij,其中i=0…M_l, j=0…N_l, K>=1,并确保划分后的各个TargetRectij仍然在各自的PrjPolygonij之内； 步骤(5):整个系统要投影显示的2D图像称为投影内容Prjl，将PijI规格化为坐标在区间的2D投影图像空间并将其划分为M列XN行个子投影内容PrjIij给对应的每台投影仪，为了实现无缝拼接，设置相邻PrjIij间有2k个网格大小重叠，其中i=0…M-1，j=0…N-1, k>=l ； 步骤￠):建立每个投影仪的投影内容和对应的投影区域之间的空间变换映射表；首先利用相似变换Sij，将MXN个子图像PrjIOij中的各点分别变换到各自的目标矩形投影区域TargetRectij中，其中i=0…M_l，j=0…N-1 ;再对上述Sij变换后的结果施加变换Rij便获得校正变换后的投影图像PrjIlij中的新坐标位置，记录空间变换(Wij=Rij^Sij)前后点的对应位置关系，建立MXN个变换映射查找表，由服务器将每台投影仪的查找表发送到相应的各PC机，为实时在线几何校正做好准备；步骤(7):多投影亮度校正 采用基于距离的非线性权值分配方法计算投影重叠区中各像素的权值，非重叠区像素权重为1，获得投影仪投影图像中的每一个像素点的一个亮度权值，建立各个投影仪像素点的权重映射表； 步骤(8):实时多投影仪校正 通过服务器向所有PC机发送同步信息来实现投影内容的分割和图像渲染同步控制；实时多投影仪校正，具体实现方式是，每台投影仪连接的PC，遍历其要投影图像区域中的像素点，查步骤(6)得到的空间变换映射表，获得几何校正后的新点坐标，将PC缓存中的绘制背景设成黑色，利用OpenGL纹理映射，把电脑上要投影的投影图像先作为纹理映射到校正变换后的点坐标上去，对该像素点的RGB值分别乘以其步骤(7)得到的对应的权值，得到新的RGB值，得到几何和亮度校正变换后的投影图像，然后经各台投影仪投影到屏幕各自目标矩形区域内，即可获得正确的无缝拼接的没有形变的规则图像，获得最终的校正结果。2.如权利要求1所述的即插即用的大屏幕投影自动校正与拼接显示方法，其特征在于上述步骤(I)中还包括步骤(1. 2)之后的 步骤(1.3):如果W0>24，即网格太稀，则分别在水平和竖直方向进行r’行和c’列的网格数扩展各I次；如果W0〈=12，网格太密，则进行水平和竖直方向r’行和c’列的网格缩减各一次，生成更高或更低行列数的网格；其中，r’ /c’ =r/c and r’和c’为互质数； 步骤(1.4):重新投影步骤(1.3)的新行列数的纯黑和纯白网格图像，重复步骤(1.2)至(1. 3)，直至获得合适行列数密度的r行Xe列的网格图像，并由此生成与该网格图像等行列数的网格为正方形的黑白棋盘格图像。3.如权利要求1所述的即插即用的大屏幕投影自动校正与拼接显示方法，其特征在于上述步骤(2)具体包括以下步骤 步骤(2.1):依次遍历图像CamIOij中PrjPolygonij内的每一像素点，其中i=0…M-1,j=0…N-1，算出...
【专利技术属性】
技术研发人员：解翠，王琦，董军宇，秦勃，孙玉娟，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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