多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及投影顯示和圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種多投影儀屏幕特征點(diǎn)自 動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展W及信息量的急速膨脹，在影視動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)、數(shù)字與虛擬 城市及社區(qū)、建筑設(shè)計(jì)和規(guī)劃、汽車設(shè)計(jì)與制造、遙感和指揮W及大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算可視化等 諸多領(lǐng)域，人們對(duì)顯示技術(shù)的要求也越來越高。由于受到目前顯示設(shè)備分辨率的限制，無法 對(duì)超大尺寸、高分辨率的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效顯示。其中主要的需求反映在；高分辨率、超大物理 尺寸、沉浸感。投影儀陣列拼接顯示系統(tǒng)是由多臺(tái)投影儀和軟件或者硬件圖像控制單元構(gòu) 成的大屏幕顯示系統(tǒng)。通過多臺(tái)投影儀的拼接，可W提供高分辨率、高物理尺寸、高亮度的 畫面輸出。考慮到成本和可行性等多方面因素，投影儀陣列拼接顯示技術(shù)成為一個(gè)備受關(guān) 注的研究熱點(diǎn)。
[0003] 傳統(tǒng)的單臺(tái)顯示設(shè)備在分辨率和亮度上的有局限性，一個(gè)比較常用的解決方案是 利用多臺(tái)顯示設(shè)備陣列進(jìn)行大屏顯示，提供高分辨率，但是該項(xiàng)技術(shù)具有明顯的拼接縫隙， 需要進(jìn)行幾何校正和邊緣融接，其中的一種技術(shù)是綜合使用相機(jī)和多投影儀、同時(shí)根據(jù)采 集的特征點(diǎn)建立相機(jī)和投影儀之間的映射矩陣，然后進(jìn)行幾何校正，該種方法執(zhí)行過程的 不足之處在于，一方面相機(jī)的位置可能需要手動(dòng)調(diào)整才能達(dá)到最優(yōu)的效果，另一方面相機(jī) 拍攝過程中，環(huán)境噪聲可能會(huì)對(duì)特征點(diǎn)的識(shí)別產(chǎn)生影響，從而不能精確識(shí)別特征點(diǎn)，造成最 后重建融合的效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)的不足，提供一種多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照 及去噪識(shí)別方法，該方法實(shí)現(xiàn)相機(jī)控制的自動(dòng)化拍照；并且能夠更精確地識(shí)別出特征點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：提供一種多投影儀屏幕特征點(diǎn)自 動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，包括如下步驟：
[0006] (1)機(jī)械控制裝置置于投影屏幕陣列前面一定距離，相機(jī)固定于機(jī)械控制裝置 上；
[0007] (2)經(jīng)紳儀結(jié)合投影儀投射白色矩形特征點(diǎn)到對(duì)應(yīng)投影屏幕中屯、位置，相機(jī)拍照 并識(shí)別白色矩形特征點(diǎn)的四個(gè)角點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)調(diào)整相機(jī)位置及焦距，使相機(jī)正對(duì) 屏幕中屯、，矩形特征點(diǎn)在拍攝照片上占據(jù)恰當(dāng)面積大小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位；
[000引 （3)相機(jī)自動(dòng)定位成功后，每隔一定時(shí)間用經(jīng)紳儀打出一個(gè)矩形特征點(diǎn)到投影屏 幕上，使用相機(jī)自動(dòng)拍攝每個(gè)特征點(diǎn)照片，直至完成當(dāng)前投影屏幕的所有特征點(diǎn)拍攝；
[0009] (4)重復(fù)步驟（2)~（3)，逐次完成所有投影屏幕的特征點(diǎn)拍攝；
[0010] 妨去除公共噪聲區(qū)域，識(shí)別所有特征點(diǎn)，將特征點(diǎn)的坐標(biāo)由相機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到投影 儀空間坐標(biāo)，建立相機(jī)空間到投影儀空間的映射矩陣，用特征點(diǎn)的投影儀坐標(biāo)運(yùn)行幾何校 正算法進(jìn)行幾何校正。
[0011] 上述步驟（2)中，相機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位的方法步驟為：
[001引（2. 1)識(shí)別白色矩形特征點(diǎn)的四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)，分別為Pc，Pi，P2，P3;
[001引化。計(jì)算白色矩形特征點(diǎn)的中屯、坐標(biāo)點(diǎn)P4,照片的中屯、坐標(biāo)點(diǎn)扣，及矩形方塊占 據(jù)整個(gè)相片面積大小比率aspect ;
[0014] 口4= (P0+P3)/2，
[0015] Ps二（PicWi化h+picHi曲t)/2,
[0016] aspect = blockArea/picArea,
[0017] 其中，picWi化h為照片寬度，pi地i曲t為照片高度，blockArea為白色矩形特征點(diǎn) 在相片上占據(jù)面積，picArea為整個(gè)相片的面積；
[0018] (2. 3)自動(dòng)控制機(jī)械控制裝置調(diào)整相機(jī)位置，使計(jì)算的矩形特征點(diǎn)的中屯、坐標(biāo)點(diǎn) P4與照片的中屯、坐標(biāo)點(diǎn)Pe重合，確保相機(jī)投向?qū)?zhǔn)屏幕中屯、；
[0019] (2. 4)調(diào)整相機(jī)的焦距，使矩形方塊占據(jù)整個(gè)相片面積大小比率aspect處于適當(dāng) 水平，使矩形特征點(diǎn)在拍攝照片上占據(jù)恰當(dāng)面積大小。
[0020] 上述步驟巧）中，去除公共噪聲區(qū)域的算法步驟為：
[0021] (5. 1)針對(duì)每張照片識(shí)別出最大的類特征點(diǎn)輪廓，計(jì)算記錄第i張照片最大輪廓 的中屯、坐標(biāo)為A;
[0022] (5. 2)計(jì)算對(duì)應(yīng)于同一個(gè)投影屏幕的所有照片的輪廓中屯、坐標(biāo)距離值，設(shè)置預(yù)定 誤差闊值為e，如果兩個(gè)坐標(biāo)中屯、距離值滿足如下判定條件；
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 機(jī)械控制裝置置于投影屏幕陣列前面一定距離，相機(jī)固定于機(jī)械控制裝置上； (2) 經(jīng)煒儀結(jié)合投影儀投射白色矩形特征點(diǎn)到對(duì)應(yīng)投影屏幕中心位置，相機(jī)拍照并識(shí) 別白色矩形特征點(diǎn)的四個(gè)角點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)調(diào)整相機(jī)位置及焦距，使相機(jī)正對(duì)屏幕 中心，矩形特征點(diǎn)在拍攝照片上占據(jù)恰當(dāng)面積大小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位； (3) 相機(jī)自動(dòng)定位成功后，每隔一定時(shí)間用經(jīng)煒儀打出一個(gè)矩形特征點(diǎn)到投影屏幕上， 使用相機(jī)自動(dòng)拍攝每個(gè)特征點(diǎn)照片，直至完成當(dāng)前投影屏幕的所有特征點(diǎn)拍攝； (4) 重復(fù)步驟（2)~（3)，逐次完成所有投影屏幕的特征點(diǎn)拍攝； (5) 去除公共噪聲區(qū)域，識(shí)別所有特征點(diǎn)，將特征點(diǎn)的坐標(biāo)由相機(jī)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到投影儀空 間坐標(biāo)，建立相機(jī)空間到投影儀空間的映射矩陣，用特征點(diǎn)的投影儀坐標(biāo)運(yùn)行幾何校正算 法進(jìn)行幾何校正。
2. 如權(quán)利要求1所述的多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，其特征在于， 在步驟（2)中，相機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位的方法步驟為： (2. 1)識(shí)別白色矩形特征點(diǎn)的四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)，分別為pQ，Pl，p2, p3; (2. 2)計(jì)算白色矩形特征點(diǎn)的中心坐標(biāo)點(diǎn)p4,照片的中心坐標(biāo)點(diǎn)p5，及矩形方塊占據(jù)整 個(gè)相片面積大小比率aspect : P4= (Po+P3)/2， P5= (picffidth+picHight) /2, aspect = blockArea/picArea, 其中，picWidth為照片寬度，picHight為照片高度，bIockArea為白色矩形特征點(diǎn)在相 片上占據(jù)面積，PicArea為整個(gè)相片的面積； (2. 3)自動(dòng)控制機(jī)械控制裝置調(diào)整相機(jī)位置，使計(jì)算的矩形特征點(diǎn)的中心坐標(biāo)點(diǎn)口4與 照片的中心坐標(biāo)點(diǎn)P5重合，確保相機(jī)投向?qū)?zhǔn)屏幕中心； (2.4)調(diào)整相機(jī)的焦距，使矩形方塊占據(jù)整個(gè)相片面積大小比率aspect處于適當(dāng)水 平，使矩形特征點(diǎn)在拍攝照片上占據(jù)恰當(dāng)面積大小。
3. 如權(quán)利要求1所述多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，其特征在于，在 步驟（5)中，去除公共噪聲區(qū)域的算法步驟為： (5. 1)針對(duì)每張照片識(shí)別出最大的類特征點(diǎn)輪廓，計(jì)算記錄第i張照片最大輪廓的中 心坐標(biāo)為Qi; (5. 2)計(jì)算對(duì)應(yīng)于同一個(gè)投影屏幕的所有照片的輪廓中心坐標(biāo)距離值，設(shè)置預(yù)定誤差 閾值為ε，如果兩個(gè)坐標(biāo)中心距離值滿足如下判定條件： 則判疋該牝厚卩73公興哚戶
稱識(shí)所令照斤甲該牝厚卩K域?yàn)楣苍肼晠^(qū)域予以剔 除； (5.3)遞歸執(zhí)行步驟（5. 1)~（5. 2)，直至每張照片都找到最大輪廓的中心坐標(biāo)，且輪 廓的中心坐標(biāo)距離值都大于預(yù)定的誤差閾值ε，則算法結(jié)束，表示每張照片都找到了不同 的特征點(diǎn)，也即是要識(shí)別的特征點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，其特征在于， 所述機(jī)械控制裝置支持上下左右移動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)的二維位置調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，其特征在于， 在步驟（3)中，經(jīng)煒儀每隔一定時(shí)間打出的所有矩形特征點(diǎn)組合起來具有矩陣棋盤式排列 特征，也即矩形特征點(diǎn)之間具有固定橫向和縱向間距。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多投影儀屏幕特征點(diǎn)自動(dòng)拍照及去噪識(shí)別方法，相機(jī)固定于機(jī)械控制裝置上，自動(dòng)完成調(diào)整相機(jī)位置及焦距，使相機(jī)正對(duì)屏幕中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，然后使用相機(jī)完成所有投影屏幕的所有特征點(diǎn)拍攝，最后去除公共噪聲區(qū)域，識(shí)別所有特征點(diǎn)，建立相機(jī)空間到投影儀空間的映射矩陣，用特征點(diǎn)的投影儀坐標(biāo)運(yùn)行幾何校正算法進(jìn)行幾何校正。本發(fā)明支持相機(jī)自動(dòng)定位和拍照，同時(shí)在特征點(diǎn)識(shí)別過程中，遞歸的去除圖片公共噪聲區(qū)域，有助于更精確地識(shí)別出特征點(diǎn)，排除噪聲干擾，提升優(yōu)化最終的幾何校正結(jié)果。
【IPC分類】H04N5-232, H04N9-31, H04N5-74
【公開號(hào)】CN104836953
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510096168
【發(fā)明人】張軍峰
【申請(qǐng)人】深圳市祈錦通信技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日