[發(fā)明專(zhuān)利]投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正系統(tǒng)及其校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710363862.4
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107105209B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周海嬌;袁緒澤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春華懋科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N9/31
• 分類(lèi)號(hào): H04N9/31
• 代理公司: 吉林省長(zhǎng)春市新時(shí)代專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 22204
• 代理人: 唐盼

本發(fā)明涉及投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正系統(tǒng)及其校正方法，該系統(tǒng)硬件部分報(bào)價(jià)測(cè)控計(jì)算機(jī)、投影儀、角度檢測(cè)系統(tǒng)、圖像融合計(jì)算機(jī)和成像計(jì)算機(jī)；軟件部分為幾何畸變自動(dòng)校正軟件，該軟件包括數(shù)字相機(jī)圖像采集與處理單元、云臺(tái)控制單元、投影儀設(shè)置模塊和投影儀校正處理單元，通過(guò)幾何畸變自動(dòng)校正軟件與硬件協(xié)調(diào)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正，解決手動(dòng)圖像校正后畫(huà)面整體效果差，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于投影圖像處理領(lǐng)域，具體涉及投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正系統(tǒng)及

其校正方法。

背景技術(shù)

多通道大視場(chǎng)投影顯示系統(tǒng)以其大視場(chǎng)、高臨場(chǎng)感的視覺(jué)效果，在虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真、軍事訓(xùn)練模擬、數(shù)字城市規(guī)劃、三維地理信息系統(tǒng)等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，多通道大視場(chǎng)投影顯示系統(tǒng)開(kāi)始向展覽展示、調(diào)度控制、安防監(jiān)控、指揮控制、工業(yè)控制、教育培訓(xùn)、會(huì)議中心、戰(zhàn)場(chǎng)指揮等領(lǐng)域發(fā)展。多通道大視場(chǎng)投影顯示系統(tǒng)以多通道視景同步技術(shù)、幾何畸變校正技術(shù)、數(shù)字圖像邊緣融合技術(shù)、投影圖像亮度均衡和顏色校正技術(shù)為支撐，將成像計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字圖像實(shí)時(shí)輸出并顯示在一個(gè)超大幅面的平面或曲面投影幕墻上，使觀(guān)看者和參與者獲得更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率、更具沖擊力和沉浸感的視覺(jué)效果。

通常情況下，大屏幕顯示系統(tǒng)的畫(huà)面是由多臺(tái)投影儀投射的畫(huà)面拼接而成，兩個(gè)投影儀所投射出的畫(huà)面之間會(huì)有縫隙；很多情況下大屏幕并不是平面的，而是柱狀環(huán)幕或球狀幕，這樣就使投射出的圖像產(chǎn)生幾何畸變，需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的圖像校正處理，即在投影前對(duì)圖像進(jìn)行幾何畸變校正，最終生成一個(gè)完整、一體、無(wú)失真的多通道無(wú)縫拼接圖像。現(xiàn)有的投影顯示系統(tǒng)的圖像校正方法為傳統(tǒng)的手動(dòng)校正方法，該方法通過(guò)手動(dòng)方式進(jìn)行幾何畸變校正、融合帶調(diào)整、邊緣融合和顏色校正。校正后畫(huà)面的顏色飽和度、色彩平衡、亮度均衡及圖像對(duì)比度均一般，畫(huà)面整體效果差，而且整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是在豐富的傳統(tǒng)手動(dòng)圖像校正經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)為依托，研究開(kāi)發(fā)的一種精確度高、畫(huà)面視覺(jué)效果好的投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正系統(tǒng)，目的在于解決手動(dòng)圖像校正后畫(huà)面整體效果差，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)難題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的投影圖像幾何畸變自動(dòng)校正系統(tǒng)包括：測(cè)控計(jì)算機(jī)、投影儀、角度檢測(cè)系統(tǒng)、圖像融合計(jì)算機(jī)和成像計(jì)算機(jī)；其中，所述測(cè)控計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)檢測(cè)與控制的核心，是大屏幕顯示圖像自動(dòng)校正系統(tǒng)的硬件控制平臺(tái)，測(cè)控計(jì)算機(jī)上安裝有幾何畸變自動(dòng)校正軟件；所述投影儀是被校正對(duì)象，用于顯示系統(tǒng)投影圖像，與系統(tǒng)之間通過(guò)LAN總線(xiàn)進(jìn)行通信；所述角度檢測(cè)系統(tǒng)包括高精度機(jī)器視覺(jué)云臺(tái)和數(shù)字相機(jī)；所述高精度機(jī)器視覺(jué)云臺(tái)通過(guò)RS232總線(xiàn)與測(cè)控計(jì)算機(jī)連接，測(cè)控計(jì)算機(jī)發(fā)出動(dòng)作指令，控制云臺(tái)動(dòng)作，使其達(dá)到指定角度；所述數(shù)字相機(jī)安裝在高精度機(jī)器視覺(jué)云臺(tái)上，與測(cè)控計(jì)算機(jī)之間通過(guò)USB總線(xiàn)或LAN總線(xiàn)進(jìn)行通信，用于采集該角度一定范圍內(nèi)的目標(biāo)圖像；所述圖像融合計(jì)算機(jī)安裝有圖像融合軟件，用于完成投影圖像的邊緣融合與畸變校正，與系統(tǒng)之間通過(guò)LAN總線(xiàn)連接；所述成像計(jì)算機(jī)是圖像源，用于生成幾何畸變校正所需要的校正圖像（控制點(diǎn)圖像），與系統(tǒng)之間通過(guò)LAN總線(xiàn)連接。

所述幾何畸變自動(dòng)校正軟件包括數(shù)字相機(jī)圖像采集與處理單元、云臺(tái)控制單元、投影儀設(shè)置模塊和投影儀校正處理單元。

其中，所述數(shù)字相機(jī)圖像采集與處理單元包括數(shù)字相機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊，用于完成控制點(diǎn)圖像的采集、處理，并計(jì)算圖像中控制點(diǎn)的像素坐標(biāo)值，最后將像素坐標(biāo)值傳遞給投影儀校正處理單元作為控制點(diǎn)理論位置計(jì)算參數(shù)；所述數(shù)字相機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊包括分辨率、曝光量、ADC_LEVEL參數(shù)設(shè)置；所述圖像采集模塊，用于控制數(shù)字相機(jī)進(jìn)行圖像采集，分為單幀采集和連續(xù)采集；所述圖像處理模塊，用于對(duì)圖像采集模塊所采集的圖像進(jìn)行處理，包括參數(shù)設(shè)置、對(duì)比度處理、灰度處理、圖像檢測(cè)和控制點(diǎn)計(jì)算等，所述灰度處理法分為平均值法、加權(quán)法和最大值法。