自适应的半球幕投影自动校正方法及存储介质

技术领域

本发明涉及投影技术领域，具体涉及一种自适应的半球幕投影自动校正方法及存储介质。

背景技术

对于类似内投球幕投影或者投影到其他不规则屏幕上发生的画面畸变的问题，主要解决方式是通过特定的矫正装置，对投影进行修正。常见的矫正方式如几何。几何矫正通常不仅包括将投影仪投影的不规则图像矫正成规则适应投影屏幕的图像，还可能包括多个投影仪图像的融合拼接等。涉及的主要技术就是图像处理。

投影仪一般是针对规则平面进行投影，当需要投影到其他不规则表面时，画面必然会发生畸变，尤其是面对球幕投影的时候，所需技术更加复杂，更是分为单台投影机（内投球幕）和多台投影机（外投球幕）等形式。

发明内容

本发明提出的一种自适应的半球幕投影自动校正方法，仅针对内投球幕，即单独一个投影仪在一个球幕内部进行投影的情况，用于解决当前投影校正方式中主要通过人工调整各种参数，比较麻烦的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自适应的半球幕投影自动校正方法，包括以下步骤，

S1、预先内置校正使用的静态图片，投影仪将预先设置的内容进行投影，投影的画面传输到校正模块；

S2、校正模块中的计算矩阵根据画面构造调试参数矩阵和最佳参数矩阵；如果画面是M*N的，则校正模块中的两个参数矩阵都是M*N的，与播放画面大小一致；

S3、将播放画面当做图像，图像中的每个像素与调试参数矩阵中的每个对应位置的参数进行点乘；

S4、投影仪相同位置固定的摄像头使能够拍摄整个球幕投影出的图像；摄像头拍摄的画面传输到校正模块；

S5、校正模块接收到摄像头拍摄的画面，将其处理成与投影仪传输的画面Image_ori一致的比例和大小；然后校正模块计算两个画面上每个像素点的差值的绝对值和，这里记为Error；

S6、校正模块根据Error的大小，保存最佳参数矩阵；

S7、校正模块将Error通过反向传播，对调试参数矩阵中的参数进行更新；

S8、调试参数矩阵中所有参数更新完成之后，持续循环进行S1-S7的步骤直至Error满足设定的需求；

S9、将最佳参数矩阵更新到调试参数矩阵，变换为正常播放模式即可。

进一步的，所述S3、将播放画面当做图像，图像中的每个像素与调试参数矩阵中的每个对应位置的参数进行点乘具体包括假设Image_ori为原始图像，Matrix为调试参数矩阵，Image_new为点乘之后产生的新的图像，那么对于Image_new的（i，j）位置上的值有如下的公式：

Image_new（i，j）=Image_ori（i，j）*Matrix（i，j）

如果调试参数矩阵有n个，那么第n个矩阵的Image_ori为第n-1个矩阵输出的Image_new，而第n个矩阵输出的Image_new则直接投影到球幕上。

进一步的，所述S6、校正模块根据Error的大小，保存最佳参数矩阵中具体方式是如果最新的Error比之前的小，则使用当前的调试参数矩阵替换最佳参数矩阵，否则不变。

进一步的，所述S7、校正模块将Error通过反向传播，对调试参数矩阵中的参数进行更新具体方式是通过链式求导法则计算矩阵的参数导数；如果原始参数为P0，新的参数为P1，Error1为传递到P0的误差，则

P1 =P0-R*Error1

其中R为人工通过校正速率控制器设置的校正速率控制系数。

进一步的，所述步骤S8还包括或者调试人员根据投影画面判断是否可以停止校正。

进一步的，所述步骤S9还包括正常的播放模式画面经过更新之后的调试参数矩阵的点乘之后，直接投影得到目标球幕，此时摄像头不再拍摄画面，不再传输给校正模块。

另一方面，本发明还公布一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。

由上述技术方案可知，本发明的自适应的半球幕投影自动校正方法，能够在人工较少的操作下进行投影画面的校正。具体的说就是当投影仪位置固定好之后，打开投影仪，开启自动校正装置，自动校正装置能够根据根据内置的测试图像实际投影结果，基于上述S1-S9步骤中的自动校正流程自动修正投影仪的投影参数，使得投影效果符合要求，也就是能够在半球幕上正常显示。

本发明基于误差反向传播的方法，实现了投影仪在半球幕上投影画面的自动校正，使得投影仪投影画面能够适应半球幕，不会产生畸变。本发明方法不同于其他方法地方在于，其涉及的自动调节模块能够利用误差反向传播根据实际场景自动调整需要的矩阵参数，从而适应当前的环境。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的自适应的半球幕投影自动校正方法，包括校正模块及校正速率控制器，矫正模块包括计算矩阵模块，计算矩阵分别与矫正速率控制器、投影仪及摄像头电连接；

正常投影需要在投影仪自动校正之后才可以进行；如图2所示，投影仪的自动校正具体工作流程如下：

S1、投影仪自动校正过程中需要预先内置校正使用的静态图片。投影仪将预先设置的内容进行投影。投影的画面传输到校正模块；

S2、校正模块中的计算矩阵根据画面构造调试参数矩阵和最佳参数矩阵。如果画面是M*N的，则校正模块中的两个参数矩阵都是M*N的，与播放画面大小一致。最佳参数矩阵是为了保存调试参数矩阵中效果最好的参数的，所以二者结构完全相同。构造的调试参数矩阵个数可能是n个，n根据具体场景和需要播放的内容进行确定，一般可以由实验室进行预先设置。

S3、将播放画面当做图像，图像中的每个像素与调试参数矩阵中的每个对应位置的参数进行点乘。即假设Image_ori为原始图像，Matrix为调试参数矩阵，Image_new为点乘之后产生的新的图像。那么对于Image_new的（i，j）位置上的值有如下的公式：

Image_new（i，j）=Image_ori（i，j）*Matrix（i，j）

如果调试参数矩阵有n个，那么第n个矩阵的Image_ori为第n-1个矩阵输出的Image_new，而第n个矩阵输出的Image_new则直接投影到球幕上。

S4、投影仪相同位置固定的摄像头需要能够拍摄整个球幕投影出的图像。摄像头拍摄的画面传输到校正模块。

S5、校正模块接收到摄像头拍摄的画面，将其按照缩放或者其他的方式处理成与投影仪传输的画面Image_ori一致的比例和大小。然后校正模块计算两个画面上每个像素点的差值的绝对值和，这里记为Error。

S6、校正模块根据Error的大小，保存最佳参数矩阵，具体方式就是如果最新的Error比之前的小，则使用当前的调试参数矩阵替换最佳参数矩阵，否则不变。

S7、校正模块将Error通过反向传播，对调试参数矩阵中的参数进行更新。具体方式是通过链式求导法则计算矩阵的参数导数。如果原始参数为P0，新的参数为P1，Error1为传递到P0的误差，则

P1 =P0-R*Error1

其中R为人工通过校正速率控制器设置的校正速率控制系数。

S8、调试参数矩阵中所有参数更新完成之后，持续循环进行S1-S7的步骤直至Error满足一定的需求，或者调试人员根据投影画面判断是否可以停止校正。

S9、将最佳参数矩阵更新到调试参数矩阵，变换为正常播放模式即可。正常的播放模式画面经过更新之后的调试参数矩阵的点乘之后，直接投影得到目标球幕，此时摄像头不再拍摄画面，不再传输给校正模块。

综上所述，本发明实施例的自适应的半球幕投影自动校正方法，能够在人工较少的操作下进行投影画面的校正。具体就是当投影仪位置固定好之后，打开投影仪，开启自动校正装置，自动校正装置能够根据内置的测试图像实际投影结果，依据上述的S1-S9步骤中的自动校正流程自动修正投影仪的投影参数，使得投影效果符合要求，也就是能够在半球幕上正常显示。本发明实例的自适应的半球幕投影自动校正方法可以应用到场景模拟，比如VR旅游，座椅是动态平衡的，保障眼睛处于屏幕的正中位置，可以达到较佳的体验效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。