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专利号: 202011207309X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1)固定投影仪,安装鱼眼相机;

步骤2)使用OpenCV生成一张具有均匀标记点的矩形图片,并将其投影至球幕,用OpenCV的findContours函数和ellipse函数得到摄像空间内投影画面中实际标记点的坐标值集合PC;

步骤3)在球幕的经纬线交点处通过激光阵列标记球幕理论标记点,通过鱼眼相机进行拍摄,在摄像空间内提取到理论标记点的位置,用OpenCV的findContours函数和ellipse函数得到摄像空间内球幕中的理论标记点坐标值集合PI;

步骤4)根据投影画面中实际标记点的坐标值集合PC和摄像空间内球幕中的理论标记点坐标值集合PI,求得坐标空间转换的控制点集合pC→I;

步骤5)根据步骤4)求取4×4个控制点的坐标并构建双三次贝塞尔曲面模型;

步骤6)根据步骤5)对原图像进行几何校正后投影至球幕;

步骤7)若投影仪的型号、位置、角度均没有发生变化,则校正过程结束;

步骤8)若投影仪的型号、位置、角度任一发生变化,通过步骤6)摄像空间内原图像几何校正后的投影画面标记点坐标值的集合以及步骤3)求得的理论标记点坐标集合的比较给予每个控制点权值,构建有理贝塞尔曲面模型;

步骤9)通过步骤5)求得的控制点以及步骤8)求得的控制点权值,构建有理贝塞尔曲面模型,提高几何校正的精度;

步骤10)根据步骤9)重复步骤对原图像进行几何校正后投影至球幕,校正过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤2)中,通过鱼眼相机拍摄未经几何校正的球幕投影画面,将拍摄得到的球幕投影画面由RGB色彩空间转换至YCbCr色彩空间。

3.根据权利要求2所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤2)中球幕空间内的标记点为圆形,使用OpenCV的轮廓提取findContours函数与椭圆拟合ellipse函数得到摄像空间内几何校正前投影画面中实际圆形标记点中心的坐标集合PC。

4.根据权利要求3所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤4)中根据投影画面中实际标记点的坐标值集合PC和摄像空间内球幕中的理论标记点坐标值集合PI,求得坐标空间转换的控制点集合pC→I的几何转换关系,表达式如下:PI=C(PC)·pC→I,

其中,C(PC)表示PC所对应的贝塞尔基函数集合。

5.根据权利要求4所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤5)中求取4×4个控制点的坐标,如下式所示:其中,u表示摄像空间内投影画面中实际标记点位置的横坐标;v表示摄像空间内投影画面中实际标记点位置的纵坐标;N和M表示贝塞尔曲面横纵坐标的次数,其具体数值都根据控制点的数量而定;i∈[0,N];j∈[0,M];pij表示第(i+1)×(j+1)个控制点;P(u,v)表示实际标记点为(u,v)的像素点变换后的摄像空间内理论标记点的坐标值; 与 为贝塞尔基函数;

将N、M均取值为3,构建双三次有理贝塞尔曲面,摄像空间内实际标记点的坐标集合作为贝塞尔曲面变换前的值,摄像空间内理论标记点的坐标集合作为贝塞尔曲面变换后的值,可将其代入双三次贝塞尔曲面并展开成矩阵,如下式所示:

6.根据权利要求5所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤6)中用OpenCV的findContours函数和ellipse函数得到摄像空间内几何校正后的投影画面标记点坐标值的集合。

7.根据权利要求6所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤8)中给予每个控制点权值,如下式所示:其中,wij为对应控制点pij的权值。

8.根据权利要求7所述的一种基于有理贝塞尔曲面的球幕投影几何校正方法,其特征在于:在步骤9)中有理贝塞尔曲面模型,如下式所示:P=CR(P0)·W·pC→I,

其中,P0为投影原图像的每一个像素点;W为控制点pC→I权值的集合,CR()为有理贝塞尔基函数的集合,P为投影图像几何预扭曲之后的每一个像素点。