[发明专利]投影图像几何畸变自动校正系统及其校正方法

说明书

本发明涉及投影图像几何畸变自动校正系统及其校正方法，该系统硬件部分报价测控计算机、投影仪、角度检测系统、图像融合计算机和成像计算机；软件部分为几何畸变自动校正软件，该软件包括数字相机图像采集与处理单元、云台控制单元、投影仪设置模块和投影仪校正处理单元，通过几何畸变自动校正软件与硬件协调工作，能够实现对投影图像几何畸变自动校正，解决手动图像校正后画面整体效果差，调整时间长的技术难题。

技术领域

本发明属于投影图像处理领域，具体涉及投影图像几何畸变自动校正系统及

其校正方法。

背景技术

多通道大视场投影显示系统以其大视场、高临场感的视觉效果，在虚拟战场环境仿真、军事训练模拟、数字城市规划、三维地理信息系统等方面得到了越来越广泛的应用。近年来，多通道大视场投影显示系统开始向展览展示、调度控制、安防监控、指挥控制、工业控制、教育培训、会议中心、战场指挥等领域发展。多通道大视场投影显示系统以多通道视景同步技术、几何畸变校正技术、数字图像边缘融合技术、投影图像亮度均衡和颜色校正技术为支撑，将成像计算机生成的数字图像实时输出并显示在一个超大幅面的平面或曲面投影幕墙上，使观看者和参与者获得更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率、更具冲击力和沉浸感的视觉效果。

通常情况下，大屏幕显示系统的画面是由多台投影仪投射的画面拼接而成，两个投影仪所投射出的画面之间会有缝隙；很多情况下大屏幕并不是平面的，而是柱状环幕或球状幕，这样就使投射出的图像产生几何畸变，需要经过专业的图像校正处理，即在投影前对图像进行几何畸变校正，最终生成一个完整、一体、无失真的多通道无缝拼接图像。现有的投影显示系统的图像校正方法为传统的手动校正方法，该方法通过手动方式进行几何畸变校正、融合带调整、边缘融合和颜色校正。校正后画面的颜色饱和度、色彩平衡、亮度均衡及图像对比度均一般，画面整体效果差，而且整个系统调试时间长。

发明内容

本发明是在丰富的传统手动图像校正经验基础上，以先进的机器视觉技术为依托，研究开发的一种精确度高、画面视觉效果好的投影图像几何畸变自动校正系统，目的在于解决手动图像校正后画面整体效果差，调整时间长的技术难题。

为实现上述目的，本发明所述的投影图像几何畸变自动校正系统包括：测控计算机、投影仪、角度检测系统、图像融合计算机和成像计算机；其中，所述测控计算机是系统检测与控制的核心，是大屏幕显示图像自动校正系统的硬件控制平台，测控计算机上安装有几何畸变自动校正软件；所述投影仪是被校正对象，用于显示系统投影图像，与系统之间通过LAN总线进行通信；所述角度检测系统包括高精度机器视觉云台和数字相机；所述高精度机器视觉云台通过RS232总线与测控计算机连接，测控计算机发出动作指令，控制云台动作，使其达到指定角度；所述数字相机安装在高精度机器视觉云台上，与测控计算机之间通过USB总线或LAN总线进行通信，用于采集该角度一定范围内的目标图像；所述图像融合计算机安装有图像融合软件，用于完成投影图像的边缘融合与畸变校正，与系统之间通过LAN总线连接；所述成像计算机是图像源，用于生成几何畸变校正所需要的校正图像（控制点图像），与系统之间通过LAN总线连接。

所述几何畸变自动校正软件包括数字相机图像采集与处理单元、云台控制单元、投影仪设置模块和投影仪校正处理单元。

其中，所述数字相机图像采集与处理单元包括数字相机参数设置模块、图像采集模块、图像处理模块，用于完成控制点图像的采集、处理，并计算图像中控制点的像素坐标值，最后将像素坐标值传递给投影仪校正处理单元作为控制点理论位置计算参数；所述数字相机参数设置模块包括分辨率、曝光量、ADC_LEVEL参数设置；所述图像采集模块，用于控制数字相机进行图像采集，分为单帧采集和连续采集；所述图像处理模块，用于对图像采集模块所采集的图像进行处理，包括参数设置、对比度处理、灰度处理、图像检测和控制点计算等，所述灰度处理法分为平均值法、加权法和最大值法。