[发明专利]用于成像设备的高级镜头几何结构拟合的系统和方法

说明书

提供了一种用于高级镜头几何结构拟合的系统和方法，其用于使用具有非平面镜头的投影仪来投影图像。能够例如根据列表来确定投影仪的内在参数的初始估计；能够基于内在参数的初始估计来确定投影仪的内在参数的初始估计。能够通过以简单镜头模型开始并且迭代地添加非线性项、在每个迭代处例如针对列表中的内在参数的每个集合和对应外部参数而评估的误差函数来一起优化内在参数和外部参数。当误差函数的值收敛时，优化的内在参数和优化的外部参数能够被用于生成由投影仪投影的图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月11日提交的美国专利申请No.62/420,775的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本说明书大体涉及投影仪，并且具体涉及用于成像设备的高级镜头几何结构拟合的系统和方法。

背景技术

许多投影系统基于投影图像的投影仪的特性将用于投影的图像渲染到屏幕和/或对象上，并且通常假设投影仪包括投影图像的平面镜头和/或在投影图像时发生平面投影。然而，诸如鱼眼镜头的非平面镜头能够与投影仪一起使用，用于宽视野应用等。由于涉及到额外的自由度并且因为用于这种建模的初始化的等式的系统不是内在的线性建模，这种非平面镜头和/或非平面投影引入了技术挑战。具体地，使用随机采样一致性(RANSAC)和/或多项式技术的建模在使用这种非平面镜头和/或非平面投影投影到屏幕和/或对象上时可能不会产生合适的对准质量。例如，这样的技术能够至少有两个失败的理由：几何结构建模方法假设平面投影，其不适用于所有镜头类型；并且更天真的数学方法不能达到要求的准确度水平，特别是对于更复杂的屏幕几何结构。此外，相机还可以包括非平面镜头，并且因此这样的相机的建模能够遭受与包括非平面镜头的投影仪建模相同的问题；例如，这样的相机能够与投影系统一起使用以提供投影到屏幕、对象等上的图像的反馈，例如在投影映射场景中。

发明内容

大体上，本公开内容涉及用于使用具有非平面镜头(其能够包括用于宽视野应用的鱼眼镜头和/或“fθ”(也被称为F-Theta)镜头)的投影仪投影图像的高级镜头几何结构拟合的系统和方法。特别地，例如使用将投影仪点(例如在屏幕和/或对象处的投影空间中)与像素点(例如在投影仪的图像调制器处)相关的投影仪的非平面镜头的给定模型确定投影仪的内在参数的初始估计。假设已经确定和/或提供投影正在其上发生的屏幕和/或对象的几何结构。根据内在参数的初始估计，获得外部参数的初始估计。内在参数和外部参数的初始估计被用作迭代确定包括变换后的投影仪点和像素点之间的比较的误差函数的输入，变换后的投影仪的点表示使用该模型的像素点的估计和内在参数和外部参数的估计。一旦误差函数收敛、最小化和/或降低到阈值以下，内在参数和外部参数的当前值被用于将来自投影仪的图像投影到屏幕和/或对象上。内在参数和外部参数的当前值能够被称为投影仪的姿态数据。

在本说明书中，元件可以被描述为“被配置为”以执行一个或多个功能或“被配置用于”这样的功能。通常，被配置为执行或被配置用于执行功能的元件能够执行该功能，或者适合于执行该功能，或者适于执行该功能，或者可操作来执行该功能，或者以其他方式能够执行该功能。

应当理解，为了本说明书的目的，“X、Y和Z中的至少一个”以及“X、Y和Z中的一个或多个”的语言可以被解释为仅X、仅Y、仅Z，或者两个或更多个条目X、Y和Z(例如XYZ、XY、YZ、ZZ等)的任何组合。对于“至少一个...”和“一个或多个...”语言的任何情况，能够对两个或更多个条目应用类似的逻辑。