[發明專利]沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法

有效

• 申請號: 201710584647.7
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107580203B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張超;韓成;楊帆;蔣振剛;權巍;李華;丁瑩;胡漢平;薛耀紅;翟宏宇;徐春鳳
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31;G06T5/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

本發明涉及沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法，其特征在于：攝像機通過電纜與計算機進行連接，投影機通過電纜與計算機進行連接；利用計算機中生成一幅特征圖像，使攝像機拍攝視野范圍包含全部投影幕,利用投影機將上述生成的特征圖像投影到投影幕上，利用攝像機采集投影幕上的圖像，得到幾何畸變的特征圖像;該方法首先利用計算機生成一幅特征圖像，并將其投影到屏幕上，通過攝像機感知投影屏幕區域，結合生成的特征圖像的幾何拓撲分布關系，透視投影變換原理獲取投影畸變特征圖像與原始特征圖像之間的透視變換矩陣。

技術領域

本發明涉及一種沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法，屬于計算機圖像處理技術領域。

背景技術

沉浸式虛擬現實CAVE系統將視覺、聽覺有機的融合為一體，為用戶提供了高分辨率、高沉浸感，同時能夠提供場景畫面逼真度高、交互性強的虛擬交互功能，沉浸式CAVE多通道投影技術廣泛應用于數據可視化，虛擬仿真訓練等領域，同時作為虛擬現實技術的一個分支，已經成為可視化虛擬交互領域的研究熱點問題。

國內浙江大學CAD&CG實驗室最早搭建了一套主動立體顯示的CAVE系統，其采用了一種具有幾何畸變校正功能的投影機解決多通道投影圖像的畸變問題，然而其采用的投影機價格比較昂貴，無法進行大量推廣使用。為此，趙猛等人提出了一種相對“經濟型”的CAVE立體投影幾何校正方法，其通過采用重投影變換結合B樣條曲面技術對立體圖形進行投影幾何校正，實現了CAVE的多通道立體顯示功能，然而其面臨著利用B樣條投影控制點對投影圖像的局部畸變位置進行調整，無法達到一種自動化功能。目前在搭建沉浸式多通道CAVE系統時，基本需人工干預調整投影機與投影屏幕進行嚴格姿態調整，然而無法精確的解決投影機擺放姿態與投影屏幕之間的幾何畫面一致性問題，導致投影畫面呈現失真畸變問題，從而無法滿足嚴格用戶的視覺沉浸感需求，為此，本項目提出了一種沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法，解決投影機擺放姿態產生的幾何圖像失真問題，降低了CAVE投影硬件裝置的成本。

發明內容

為了消除投影機的姿態與投影屏幕之間的關系對投影圖像的干擾，本發明的目的在于提供一種沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法，該方法首先利用計算機生成一幅特征圖像，并將其投影到屏幕上，通過攝像機感知投影屏幕區域，結合生成的特征圖像的幾何拓撲分布關系，透視投影變換原理獲取投影畸變特征圖像與原始特征圖像之間的透視變換矩陣。

本發明的技術方案是這樣實現的：沉浸式主動立體投影透視變換矩陣求解方法，包括攝像機、投影機、計算機、投影幕；其中攝像機通過電纜與計算機進行連接，投影機通過電纜與計算機進行連接；其特征在于具體的實現步驟如下：