内投式球幕投影系统的实现算法

针对内投式球幕投影中涉及的计算机处理过程,提出了基于虚拟球面变换和虚拟鱼眼透镜投射的内投式球幕投影算法,并针对不规则鱼眼透镜导致的球幕映像扭曲,提出了基于等立体角投影函数的六阶函数校正算法,该六阶函数的系数可通过简单求解六元一次方程获得。实验结果表明,该方法能完全消除不规则鱼眼透镜导致的球幕投影扭曲。针对球幕投影导致的图像亮度分布变异提出了基于投射角余弦修正的球幕光强校正算法。实验结果表明,该算法成功地把与输入二维图像亮度分布差异明显的球幕投影图像校正至与原始图像亮度分布高度一致的状态。该方法对球幕投影系统的设计和软件开发具有重要的理论指导意义和实践应用价值。     

面向球幕投影系统的几何校正方法

摘 要：用于飞行模拟的视景仿真系统，经常会以多台投影仪同步投影以得到较大范围的 视场角。当投影机斜对屏幕或者投影屏幕为曲面时，图像会发生几何失真。针对此问题，本文 提出了一种专门面向球幕投影系统的几何校正方法，并以一个三通道显示系统为实例，详述了 该方法的理论原理以及校正流程。实例结果表明，经几何校正后，各投影图像无几何畸变，通 道过渡处几何内容完全一致。该方法是一种纯软件方法，成本小而且操作简单，能够适应于不 同的投影场景。     

一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法

鱼眼镜头摄像机具有较大视场，但是，使用鱼眼摄像机拍摄的图像会有非常严重的变形．该文研究基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法．球面透视投影约束是指空间直线的球面透视投影为球面上的大圆．作者首先使用含有变形校正参数的鱼眼变形校正模型，将空间直线的鱼眼投影曲线上的点映射为球面点，然后通过球面点到大圆的球面距离最小来拟合大圆，恢复了变形校正参数，从而实现了鱼眼图像的校正．模拟实验和真实图像实验表明，该方法能得到比较满意的校正结果．     

理想投影椭圆约束下的鱼眼镜头内部参数标定

目的 鱼眼镜头是发展轻、小型全方位视觉系统的理想光学传感器,但由于镜头焦距短、视场大及光学原理约束,鱼眼图像存在严重畸变,为此提出一种高精度、应用方式灵活的鱼眼镜头内部参数标定方法,以期将鱼眼图像转换成符合人眼视觉习惯的平面透视投影图像。方法 从球面透视投影模型出发,首先分析给出空间直线在水平面上的理想投影椭圆约束,进而结合椭圆严格几何特性建立误差方程对鱼眼相机等效焦距f,纵横比A及径向畸变参数k₁,k₂进行最小二乘估计,最后利用估计参数对鱼眼图像进行立方盒展开实现平面透视纠正目的。结果 对某型号定焦鱼眼相机的棋盘格影像多视标定及网上鱼眼图像单视自标定结果表明,本文方法标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果稳健、精度高。多视标定参数均方根误差（RMSE）约0.1像素,纠正影像上直线拟合误差RMSE约0.2像素,总体效果略优于对比文献方法;单视自标定参数误差RMSE约0.3像素,影像纠正范围、直线透视特性保持明显优于对比文献方法及商业软件DXO（DXO Optics Pro）。结论 本文方法标定参数少、计算过程简单且对标定参照物要求不高,对于具有大量直线的人工场景理论上可实现自标定,应用价值较高。     

基于改进球面透视投影的鱼眼图像畸变校正方法

针对传统的球面透视投影计算量大、校正过程繁琐的问题,对主视图投影半径进行 改进,以提高校正效率。首先采用Hough 变换圆检测法求得鱼眼图像像主点和半径,并以一条弧 线经过球面透视正向投影后拟合直线的相关系数作为评价指标,求得最优投影球面半径后校正鱼 眼图像主视图;在此基础上提出一种新的2D 校正法——扇区映射法,该方法从主视图边界在鱼 眼图像中的投影轨迹出发,在极坐标中直接对鱼眼图像进行映射,得到校正后的周围视图。两个 实例结果验证了所提方法的有效性与可行性。     

基于直线投影特征的镜头畸变校正方法

针对摄像机镜头畸变校正方法的简便和快速问题,设计了基于直线投影特征的校正方法。介绍了镜头主要畸变产生原因和畸变模型;给出直线三点在理想投影下的关系,确定了适应度函数,利用遗传算法得到了畸变参数组最优解。基于matlab软件编写校正程序,并进行了实验验证。实验表明,利用畸变参数组的最优解能够实现图像畸变校正,效果较好。该标定方法只需场景内有直线存在即可实现对摄像机镜头畸变参数校正,方法所需实验条件简单,程序简便,便于现场快速校正。     

煤矿鱼眼畸变图像校正

针对煤矿井下视频监控系统中鱼眼图像的畸变问题,根据理想球面透视投影模型的保线性约束条件,提出一种面向内容的校正参数自动获取方法,即通过对鱼眼畸变图像进行数学形态学和随机霍夫变换预处理得到所需的图像边缘特征直线,然后统计水平和垂直线段在总线段中的比例,分析统计结果,获取最佳校正参数。为了减少图像信息过多对校正参数获取过程的影响,对理想球面透视投影模型进行了改进,提出一种改进的鱼眼畸变图像校正方法,实现了对图像中心的转移和部分区域的放大。实验验证了该方法对鱼眼畸变图像的校正效果较好。     

分形图案的球面投影的实现

本文讨论分形图案的球面投影算法,以Mandelbrot集分形图为例,给出了相应的程序及实际的处理效果图,对图案设计、动画设计、虚拟现实等应用有一定的参考价值。     

基于双线性插值的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头具有大视场、短焦距等优点,近年来被广泛应用到不同的领域。由于鱼眼镜头成像存在较大的畸变,目前主要用来目标监测,在目标物体的识别方面应用得很少。为此,提出一种基于球面透视投影约束的鱼眼图像校正方法,并用双线性插值法对校正后的图像进行填充,为鱼眼镜头在目标物体识别跟踪方面的应用做了准备工作。实验结果表明采用上述方法能够很好地对鱼眼图像畸变进行校正,且校正后的鱼眼图像符合人的直观感觉,真实感较强,图像边缘清晰。     

基于投影技术的虚拟文物展示系统

为了更好地将投影映射技术应用于博物馆的数字展览,获得高质量的投影效果,设计出一套具有真实感的3D效果和高保真外观的三维数字文物展示系统.该系统利用机械旋转的实物模型和真实文物的图像,将多投影映射技术和光学透视显示相结合,采用几何学与辐射定标方法,在不发生透视畸变的情况下,将高质量的文物纹理正确地投射到动态的3D文物模型投影面上,增加投影效果和投影内容的自由度.为了评估该系统在一般博物馆环境光的影响和周围物阴影遮挡等问题,利用不同强度的光线对该系统投影区和展示区进行了测试,证明了该系统对周围环境光具有较强的鲁棒性和博物馆环境下的部署潜力,使博物馆数字文物展示内容变得更为丰富.     

基于柱幕投影的飞机大迎角仿真系统实现

多通道曲面投影系统中曲面几何失真校正技术是关键,传统的曲面失真校正需要像机采集反馈图像,校正过程复杂,成本高昂且难以实现。本系统结合柱面幕,提出了一种新的基于曲面透视投影的等弧长离线校正方法。该方法将待校正图像的每个像素以弧长相等的方式映射到柱幕,再根据透视投影的原理将柱幕上的像素坐标变换到预校正图像的二维坐标。同时结合给出的简化边缘融合方法实现了基于柱幕投影的大迎角飞行仿真系统,观察人员站在柱幕前会有明显的失速感觉,从而为大迎角飞行试验分析提供了良好的仿真平台。     

High‐contrast front‐projection system for large‐screen displays suppressing reflection and diffusion of ambient light

Abstract— A new front‐projection system for large screens by diffusing only projected light to wards the viewing‐angle range and reflecting ambient light towards the other angle ranges is proposed. With this system, a high‐quality and large‐sized front‐projection display with a high contrast ratio even in a bright room has been realized.