多投影机非平面自动几何校正

非平面投影以其高度的沉浸感、多样的表现形式和灵活的场景布局,近年来越来越多地应用在虚拟现实、数字娱乐、展览展示等领域。非平面投影与平面投影相比,由于涉及到投影机位姿标定以及失真图像校正等问题,实现难度较高。目前的投影校正方法虽然可以通过重建或者非重建方法实现非平面屏幕投影的几何校正,但是它们多少都存在成本高昂,步骤复杂,需要人工干预,适用面窄等问题。针对非平面屏幕中最常使用的柱幕面型,提出一种非重建的多投影机投影几何校正方法,此方法可自动实现柱幕环境的几何投影校正,并且可对柱幕在加工中引入的倾斜、表面起伏等外形偏差予以修正,实现了复杂柱幕环境下多投影机高精度、短时间投影几何校正。提出的方法不仅适用于柱幕,还可扩展应用于其他可参数化描述的面型,如球面、双曲面、抛物面等面型的投影环境,具有广泛的适用性。     

面向多投影显示墙的画面校正技术

多投影显示墙是缓解对超高分辨率显示屏幕不断增长的需求与单台显示设备分辨率有限性之间矛盾的有效手段,但目前还缺乏规范化的模式和方法以支持高精度、高可靠性的画面校正.提出一种颜色校正方案以解决上述问题.首先介绍多投影显示墙画面校正中存在的主要问题和现有的解决方法;在此基础上,给出了多投影显示墙的画面校正流程和几何校正方法;然后讨论了多投影显示墙画面校正结果的评价标准,提出了投影仪的广义颜色模型和基于搜索技术的视觉无缝方法.该方案使用数码相机实现了高精度的视觉无缝画面校正,从而提高了构造多投影显示墙的效率并降低了维护成本.校正结果在多种类型的投影墙系统中得到验证和应用,对指导多投影显示墙的搭建和维护具有较高的理论与实践价值.     

一种实用的多投影仪显示墙色彩校正方法

针对多投影仪显示墙系统色彩不均匀性的问题,提出一种快速、实用的独立于几何校正结果的色彩校正方法。该方法利用细分网格变形技术将现有针对平面投影屏幕的色彩校正方法推广到适应任意光滑曲面投影屏幕,同时利用加权最小二乘曲线拟合思想降低色彩测量数据量。实际进行色彩校正时,采用可编程图形处理单元(GPU)的像素着色器对投影图像的每个像素进行实时校正计算,并在实际多投影仪显示墙系统中验证了方法的有效性。     

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.     

多投影仪显示系统的几何失真校正方法

为了解决在直接获取投影墙与摄像机间几何关系较困难情况下的系统的几何失真问题,提出了基于矩阵分解和消除投影墙坐标系的自由度来获取校正参数的方法。通过系列矩阵分解和推理,得出了影响投影墙与摄像机间的几何关系的因素。在此基础上,通过消除投影墙坐标系的自由度,从2个投影仪与摄像机的几何关系求出了投影墙与摄像机间的几何关系的多个可能解,同时通过筛选算法从多个可能解中筛选出最优解,从而最终得到投影仪与投影墙间的几何关系。最后利用该几何关系对帧缓存中图像进行预扭曲以实现几何失真的校正。实验结果表明,该方法具有较好的校正效果。     

基于几何约束识别简单平面立体

已有的识别方法对于简单平面立体的识别均不能凑效。依据投影几何中的距离约束和角度约束,给出了三边形和平行四边形的识别方法;提出用属性关系图（ARG）表示平面立体和线图,该描述方法是一种结合表面特征和几何特征的方法。提出一种从单幅线图识别简单平面立体的新方法,该方法在匹配待识别线图与模型结点之前,先用拓扑信息进行候选模型的筛选,大大提高了识别的效率。结合几何特征和拓扑特征表示ARG中的每个结点,不仅能识别不同形状的目标,而且能把拓扑结构相同,但各部分大小、比例不相同的目标区分开。实验结果表明该识别方法是有效的,能够用于识别形状为简单平面立体的工业部件等。     

多投影显示墙画面校正技术综述*

由投影仪阵列组成的多投影显示墙是目前实现高性能、低成本大型绘制平台的首选解决方案。为了保证多投影显示墙画面的完整性,需要通过一定的方法来预补偿由于投影仪特性差异造成的画面几何扭曲与色彩不均衡。结合实际研究工作,从多投影显示墙存在的问题、几何变换矩阵求取、颜色模型估计和全局颜色校正等几个方面对多投影显示墙画面校正的研究情况进行综述, 讨论了存在的问题和进一步的发展方向。     

基于迭代技术的有误差单幅线图的计算机解释

提出一种利用迭代技术从单幅有误差线图恢复平面立体定量结构的新算法.根据线图中隐含的平面立体上棱线和平面之间的从属关系,建立平面立体参数满足的一些基本约束和迭代中止的目标函数,联立基本约束得到一个线性方程组.最小二乘解作为迭代初始值,将棱线再投影到投影平面上,与原线图对应线段加权平均并求最优解,重复执行,直到目标函数小于设定阈值.算法可以从准确线图和有误差线图正确恢复平面立体三维结构,对有误差线段和节点进行校正.实验验证了算法的有效性.     

从单幅正轴测投影线图建立平面立体的模型

提出了一种从单幅二维正轴测投影线图建立平面立体线框模型的新方法。提出一种新的空间直线坐标表示法，根据正轴测投影线图中隐含的直线与平面之间的从属关系建立约束方程。考虑画出隐藏线的正轴测投影线图，根据线画图中隐含的约束条件，建立一个线性系统，通过求解该线性系统，得到平面立体的三维信息。证明解释平面立体正轴测投影线图至少有4个自由度。     

基于类似形原理识别平面多边形

根据仿射不变性提出了6个用来描述多边形形状的拓扑特征和几何特征，这些特征在仿射投影下是不变的；以这些特征作为约束务件给出了在仿射投影下多边形的类似形定义；提出了一种用于识别平面多边形的类似形法。对类似形应用拓扑结构进行定性分析，对噪音不敏感；应用几何结构进行定量分析，能够反应多边形形状的细微差别。实验结果表明该方法是有效的。该算法能够用于识别平面立体和工业部件等。     

大规模立体显示墙系统的构建

从硬件选择、几何校正、边缘融合、颜色校正和软件环境等5方面系统地研究了构建大规模立体显示墙系统的关键技术.采用并行绘制技术和基于计算机视觉的自动校正,由Linux集群驱动多台普通投影仪拼接成一个统一的高分辨率、大规模的被动立体显示系统.     

摄像机自标定方法的研究与进展

该文回顾了近几年来摄像机自标定技术的发展,并分类介绍了其中几种主要方法.同 传统标定方法相比,自标定方法不需要使用标定块,仅根据图像间图像点的对应关系就能估计 出摄像机内参数.文中重点介绍了透视模型下的几种重要的自标定方法,包括内参数恒定和内 参数可变两种情形;最后还简要介绍了几种非透视模型下的摄像机自标定方法.     

大屏幕投影系统中基于软件的无缝拼接技术

为了克服现有大多数投影系统价格昂贵,投影形式单一,需要专业人员维护的局限性,提出了基于软件的无缝拼接技术.在开放源码的三维绘制引擎OpenSeeneGmph基础上,通过对大屏幕系统二个关键技术(基于集群机的分布式图形绘制及其同步控制技术、几何校准、颜色亮度校准)的研究,结合大屏幕投影的应用特点,提出了一套利用普通投影机和具有普通图形卡的PC机实现的大屏幕无缝拼接的三维渲染软件平台.实践证明该方法效果理想,成本投入低,易于操作.     

基于平面二次曲线的摄像机标定

提出了一种基于平面二次曲线的摄像机标定方法 .该方法只需要摄像机在 2个或 2个以上不同的方位摄取一个含有 3个或 3个以上同心二次曲线的平面模板的图像 ,摄像机和平面模板都可以自由移动 .所提出的摄像机标定方法在求解过程中不需要非线性迭代 ,可以直接获得解析解 .由于该方法利用二次曲线作为标定基元 ,简化了基元对应问题 ,并且精度和稳定性都比较高 .另外该方法原理简单 ,对设备的要求比较低 ,非常适合对计算机视觉不太熟悉的人员使用 .     

Auto‐calibration of a projector–camera stereo system for projection mapping

Standard camera and projector calibration techniques use a checkerboard that is manually shown at different poses to determine the calibration parameters. Furthermore, when image geometric correction must be performed on a three‐dimensional (3D) surface, such as projection mapping, the surface geometry must be determined. Camera calibration and 3D surface estimation can be costly, error prone, and time‐consuming when performed manually. To address this issue, we use an auto‐calibration technique that projects a series of Gray code structured light patterns. These patterns are captured by the camera to build a dense pixel correspondence between the projector and camera, which are used to calibrate the stereo system using an objective function, which embeds the calibration parameters together with the undistorted points. Minimization is carried out by a greedy algorithm that minimizes the cost at each iteration with respect to both calibration parameters and noisy image points. We test the auto‐calibration on different scenes and show that the results closely match a manual calibration of the system. We show that this technique can be used to build a 3D model of the scene, which in turn with the dense pixel correspondence can be used for geometric screen correction on any arbitrary surface.     

Camera-based calibration techniques for seamless multiprojector displays

Multiprojector, large-scale displays are used in scientific visualization, virtual reality, and other visually intensive applications. In recent years, a number of camera-based computer vision techniques have been proposed to register the geometry and color of tiled projection-based display. These automated techniques use cameras to "calibrate" display geometry and photometry, computing per-projector corrective warps and intensity corrections that are necessary to produce seamless imagery across projector mosaics. These techniques replace the traditional labor-intensive manual alignment and maintenance steps, making such displays cost-effective, flexible, and accessible. In this paper, we present a survey of different camera-based geometric and photometric registration techniques reported in the literature to date. We discuss several techniques that have been proposed and demonstrated, each addressing particular display configurations and modes of operation. We overview each of these approaches and discuss their advantages and disadvantages. We examine techniques that address registration on both planar (video walls) and arbitrary display surfaces and photometric correction for different kinds of display surfaces. We conclude with a discussion of the remaining challenges and research opportunities for multiprojector displays     

多投影仪无缝拼接显示中的颜色校正技术比较研究

基于多投影仪的无缝拼接显示是对图形、图像、视频等进行大范围、高分辨率显示的一种有效实现方式。多投影仪无缝拼接显示的一个关键是解决颜色失调问题,而现有的颜色失调原因的分析结果可归纳为投影仪输出颜色的变化特性和投影屏幕与投影环境的影响两个方面。近年来,为解决该问题已提出了多种颜色校正技术,而根据解决颜色失调问题的原理和实现方法的不同,这些技术可分为基于边缘融合的校正技术、基于单一投影光源的校正技术和基于颜色/亮度输出匹配的校正技术3类,并对这3类技术在无缝拼接显示效果、可维护性和可扩展性等方面的优缺点进行了较详细分析,该领域下一步的研究将会朝着兼顾不同投影机类型、不同形状和反射特性的投影屏幕和考虑运动中观察者的实时颜色校正方向发展。     

Asynchronous distributed calibration for scalable and reconfigurable multi-projector displays

Centralized techniques have been used until now when automatically calibrating (both geometrically and photometrically) large high-resolution displays created by tiling multiple projectors in a 2D array. A centralized server managed all the projectors and also the camera(s) used to calibrate the display. In this paper, we propose an asynchronous distributed calibration methodology via a display unit called the plug-and-play projector (PPP). The PPP consists of a projector, camera, computation and communication unit, thus creating a self-sufficient module that enables an asynchronous distributed architecture for multi-projector displays. We present a single-program-multiple-data (SPMD) calibration algorithm that runs on each PPP and achieves a truly scalable and reconfigurable display without any input from the user. It instruments novel capabilities like adding/removing PPPs from the display dynamically, detecting faults, and reshaping the display to a reasonable rectangular shape to react to the addition/removal/faults. To the best of our knowledge, this is the first attempt to realize a completely asynchronous and distributed calibration architecture and methodology for multi-projector displays.