[发明专利]基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法及其应用

权利要求书

1.一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1.对极线采样系统进行标定，包括获取相机内参数、外参数以及畸变模型，和投影仪内参数、外参数以及畸变模型；

S2.利用任意一个去除畸变后的相机像素点与对应的测量相位值，获取所述相机像素点对应在投影仪成像面上的若干畸变极线采样点，拟合所述畸变极线采样点得到畸变极线；

S3.利用所述测量相位值在投影仪成像面上构造等相位线，并计算所述等相位线与所述畸变极线的交点，以得到与所述相机像素点对应的高精度投影仪畸变像素点。

2.如权利要求1所述的一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其中，投影仪的畸变模型用于表征任一投影仪实际畸变像素点坐标m′与其理想无畸变坐标m之间的映射关系，所述投影仪的畸变模型具体为：

其中，F(m)为参数化畸变模型，f(m)为残余畸变模型。

3.如权利要求2所述的一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其中，所述参数化畸变模型利用如下参数方程得到：

[x，y]为投影仪理想无畸变像素点坐标[u，v]基于投影方程[u，v，1]^T＝A[x，y，1]^T的归一化坐标，[x′，y′]为投影仪实际畸变像素点坐标[u′，v′]基于投影方程[u′,v′,1]^T＝A[x′,y′,1]^T的归一化坐标，A是相机内参矩阵，k＝[k₁，k₂，k₃]为径向畸变参数，ρ＝[ρ₁，ρ₂]为切向畸变参数，r²＝x²+y²。

4.如权利要求2所述的一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其中，获取所述残余畸变模型包括：

通过使用步骤S1中的标定数据，计算每一个有效相机像素点所对应的参数化模型坐标F(m)与经由相位映射得到的投影仪实际畸变像素点坐标m′之差，并经拟合降噪来获得。

5.如权利要求2所述的一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其中，所述步骤S2包括：

S21:针对一去除畸变后的相机像素点m^c与其测量相位首先在投影仪成像面上沿某维度方向抽取若干一维采样点坐标{u₁,u₂,...,u_K}；

S22:再根据极线方程，计算出各一维采样点坐标所对应的另一维度坐标{v₁,v₂,...,v_K}，得到二维极线采样点集{m_k＝(u_k,v_k):k＝1,2,...,K}；

S23:利用所述投影仪的畸变模型，对各极线采样点依次进行畸变计算，得到相应的畸变极线采样点集

S24:使用多项式对所述畸变极线采样点集进行曲线拟合，得到畸变极线。

6.如权利要求5所述的一种基于极线采样的投影仪对应点高精度匹配方法，其中，步骤S21中一维采样点坐标采用局部法进行获取，包括：

首先根据去畸变相机像素点m^c在某维度方向的测量相位根据投影条纹相位公式，计算其在投影仪成像面上该维度方向的一维坐标再按照预设的畸变量在该坐标附近抽取一组一维坐标采样点{u₁,u₂,...,u_K}。