基于摄像机反馈的多投影自动无缝拼接校正

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多投影无缝拼接系统是通过将多个投影仪投影的图像拼接在一起组成超高分辨率、超大尺寸、沉浸感强烈的图像的一种显示系统,灵活可扩展性强且成本低,从而满足了人们对显示系统日益增长的需求。经过多年的发展多投影拼接系统已日趋成熟,在医疗、娱乐、交通控制等多个领域都有着广泛的应用。为实现多个投影画面能够无缝整齐地拼接,在几何上内容上连贯,需要对其进行几何校正。传统的交互式手动几何校正需要昂贵设备和大量的人力资源用于搭建和维护系统。这样很大程度上增加了大规模多投影显示系统应用的成本和实现难度。现有的自动几何校正算法校正虽然将摄像机引入避免了手动校正存在的问题,但鲁棒性不高,外界不定因素不可避免地影响投影校正效果而直接导致校正失败。本文针对此问题展开研究,提出了一种基于摄像机反馈的多投影自动几何校正算法,分两步完成。第一步是粗校正。不需要手动参与,只需要利用已知校正参数的摄像机自动辅助完成投影显示幕空间D与摄像机空间C、投影仪缓存空间P与摄像机空间C、原图像与子图像空间三组几何关系建立,根据建立的三组关系对待投影图像进行预扭曲变换,使最终在投影屏幕上的图像内容在几何上整齐连贯。为了进一步提高自动几何校正的精度与鲁棒性,本文设计了算法的第二步细校正。首先,利用摄像机拍摄校正效果并透视变换到屏幕坐标空间。其次,求出所有投影仪校正的目标点数据并记录下来。最后,判断是否有投影仪校正效果不够理想即校正误差超过阈值。这里为实现快速判断,利用投影仪投影颜色叠加会导致变色的规律,本文设计了一个方法。根据标准目标点数据计算从误差点的位置变换到目标点位置的透视变换矩阵H i。实验结果证明了本文算法的可行性,与现有的自动几何校正算法相比,本文所提的算法更加灵活适合用于超大物理尺寸的多投影拼接系统的搭建与维护使用,可作为同类研究的参考。
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