[发明专利]适应于任意投影机群及投影屏幕的高鲁棒性几何校正方法

权利要求书

1.一种适应于大规模投影机群及任意投影屏幕的高鲁棒性几何校正方法，其特征在于：采用单个普通摄像头搭载低精度云台组成核心廉价测量设备并把摄像头作为监视设备监视投影特征图像；使单个摄像头通过旋转拍摄投影画面的方式完成投影仪-相机间几何初始自主标定过程；通过建立光场数学模型，完成投影仪-屏幕亮度场的快速测量；采用全局几何优化模型修正投影仪-相机间几何初始自主标定结果，并自主补齐由于设备遮挡造成的几何特征点缺失数据，完成投影仪画面和人眼视线角度平面的像素级映射关系；利用一种快速的边缘融合方法改善投影画面的质量，最终生成视觉上几何无缝拼接多投影显示图像。

2.如权利要求1所述的将摄像头作为监视设备监视投影特征图像，其特征在于借助单个普通摄像头及低精度云台，通过单个摄像头旋转拍摄的方式可监控到大规模投影机群投影到任意投影屏幕上的投影画面。

3.如权利要求1所述的完成投影仪-相机间几何初始自主标定过程，其特征在于：利用一种无须投影仪和相机标定以及投影屏幕几何形状先验信息的网格细分算法，自适应的将投影仪帧缓存图像与相机拍摄图像间稀疏对应点网格细分到任意精度，从而建立投影仪帧缓存图像与相机拍摄图像间像素级的一一映射关系，达到图像对准的目标。

设(cx，cy)^T表示数字相机捕捉图像中的某像素坐标，(px，py，pz)^T为实际投影到曲面上的一个空间点坐标。由于相机在成像过程中也可能产生形变，(px，py，pz)^T与(cx，cy)^T之间存在一个非线性映射关系：f₁：R³→R²，即(cx，cy)^T＝f₁(px，py，pz)。设(bx，by)^T表示投影仪帧缓存图像中的某像素坐标，投影屏幕上点(px，py，pz)^T与(bx，by)^T之间也是一个非线性映射关系：f₂：R²→R³，即f₂(bx，by)＝(px，py，pz)^T。通过投影特征图形(如棋盘格图、线条图等)并利用(px，py，pz)^T作为中间量，可以得到相机图像与投影仪帧缓存图像间稀疏的特征点对应关系，即

(bx，by)^T＝f₂^-1[(px py pz)^T]＝f₂^-1{f₁^-1[(cx cy)^T]}＝g(cx，cy)

其中g＝f₂-^1f₁^-1。

再利用相机位置和视角的固定性，最终可通过(cx，cy)^T将投影仪帧缓存每个像素坐标与已知按照观察者视点建立的视角信息建立一一映射关系：

其中为相机拍摄的投影仪投影特征图像时的照片，为经纬仪投射已知经纬度光点的点阵照片。