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CN112614190A - 投影贴图的方法及装置 - Google Patents

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CN112614190A
CN112614190A CN202011481546.5A CN202011481546A CN112614190A CN 112614190 A CN112614190 A CN 112614190A CN 202011481546 A CN202011481546 A CN 202011481546A CN 112614190 A CN112614190 A CN 112614190A
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Abstract

本申请提供一种投影贴图的方法及装置。投影贴图的方法，应用于投影贴图的控制系统中的控制设备，控制系统还包括相机和投影仪；该方法包括：获取光栅图像；光栅图像为相机采集的包含投影仪在待投影物体上投射的光栅图案的图像；基于光栅图像，获得投影仪的视差图像；获取离散彩色图像；离散彩色图像为对光栅图像进行变换后的图像，离散彩色图像中包括孔洞区域；基于视差图像，对孔洞区域进行修复，获得第一修复图像；基于第一修复图像和视差图像，生成投影图像；控制投影仪将所述投影图像投射在待投影物体上。该方法用以简化投影贴图的操作流程，提高实用性。

Description

投影贴图的方法及装置
技术领域
本申请涉及三维重建技术领域，具体而言，涉及一种投影贴图的方法及装置。
背景技术
现有的相机-投影仪三维重建技术中，基本都需要对相机和投影仪姿态做严格标定。传统的三角测量原理中，每次标定完毕后相对姿态不能变化，一旦相对位置发生变化，需要重新进行姿态标定。
近来的相位-高度映射理论，通过向参考平面和检测面分别投射多张具有一定相位差的光栅图像，然后再结合相位-高度映射关系式，得到检测面至参考面的相对深度信息，较传统方式有所改进，操作流程得到简化，但是对于无参考平面的使用场景，无法求得准确的相位差，进而难以得到深度信息。并且，虽然操作流程有一定的简化，但是流程仍然较为复杂。
因此，现有的相机-投影仪三维重建技术，操作流程复杂，且实用性较差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种投影贴图的方法及装置，用以简化投影贴图的操作流程，提高实用性。
第一方面，本申请实施例提供一种投影贴图的方法，应用于投影贴图的控制系统中的控制设备，所述控制系统还包括相机和投影仪；所述方法包括：获取光栅图像；所述光栅图像为相机采集的包含所述投影仪在待投影物体上投射的光栅图案的图像；基于所述光栅图像，获得所述投影仪的视差图像；获取离散彩色图像；所述离散彩色图像为对所述光栅图像进行变换后的图像，所述离散彩色图像中包括孔洞区域；基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像；基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像；控制所述投影仪将所述投影图像投射在所述待投影物体上。
在本申请实施例中，与现有技术相比，一方面，通过投影仪投射光栅图案，相机采集包含该光栅图案的光栅图像，控制设备基于该光栅图像执行后续的图像处理流程即可。每次在使用时相机和投影仪可灵活组装，相对姿态变换后，无需重新进行姿态标定，使用便利，一定程度上简化了操作流程。另一方面，基于光栅图像，确定投影仪的视差图像，投影仪的视差可以反映场景深度渐变情况(即深度信息)；基于该视差图像，能够实现基于深度信息的投影贴图，完成三维重建，实用性提高。
作为一种可能的实现方式，所述基于所述光栅图像，获得所述投影仪的视差图像，包括：解码所述光栅图像中的光栅信息，获得第一坐标映射表；所述第一坐标映射表中包括相机像素坐标与投影仪像素坐标的对应关系；对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表；基于所述第二坐标映射表，获取第三坐标映射表；所述第三坐标映射表中的坐标为整数，且一个相机像素坐标对应一个投影仪像素坐标；基于所述第二坐标映射表，获取相机-投影仪的局部透视变换矩阵；基于所述局部透视变换矩阵，将所述第二坐标映射表中的投影仪像素坐标透视变换到相机视野，获得第四坐标映射表；将所述第四坐标映射表中的匹配坐标对在预设方向上进行做差，获得第一差值图像；对所述第一差值图像进行差值正向归一化处理，获得第二差值图像；基于所述第三坐标映射表，将所述第二差值图像反向映射到投影仪视野，获得第三差值图像；对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像。
在本申请实施例，基于光栅图像进行一系列的变换和计算，能够准确地求取到投影仪的视差图像，在求取视差图像的过程中，视差值的渐变过程与实际的深度信息趋势接近。
作为一种可能的实现方式，所述对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表，包括：基于RANSAC算法，计算相机与所述投影仪之间的基础矩阵；基于所述基础矩阵，对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得所述第二坐标映射表。
在本申请实施例中，通过RANSAC算法，计算基础矩阵，基于该基础矩阵，能够较好地完成第一坐标映射表中外点的剔除。
作为一种可能的实现方式，所述基于所述第二坐标映射表，获取第三坐标映射表，包括：将所述第二坐标映射表中的所述投影仪像素坐标中的浮点型坐标进行归整操作；归整操作后的部分像素坐标对应多个像素坐标；从所述多个像素坐标中提取出最优坐标，并将所述最优坐标确定为相应的像素坐标对应的像素坐标。
在本申请实施例中，将归整操作与最优坐标提取进行结合，在保证坐标归整的基础上，能够维持坐标的一一对应关系。
作为一种可能的实现方式，所述基于所述第二坐标映射表，获取相机-投影仪的局部透视变换矩阵，包括：通过预设的矩形区域在所述光栅图像上滑动取多个像素坐标；基于所述多个像素坐标，采用RANSAC算法求取相机-投影仪的局部透视变换矩阵。
在本申请中，通过预设的矩形区域滑动取多个像素坐标，并基于RANSAC算法，能够实现局部透视变换矩阵的快速求取。
作为一种可能的实现方式，在所述对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像之前，所述方法还包括：对所述第三差值图像进行加权中值滤波，获得剔除噪声的第三差值图像；对所述剔除噪声的第三差值图像进行归一化，获得归一化的第三差值图像；对所述归一化的第三差值图像进行平滑滤波，获得平滑处理后的第三差值图像；对应的，所述对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像，包括：对所述平滑处理后的第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像。
在本申请实施例中，基于第三差值图像，通过一系列的图像处理，得到更为精确的差值图像，基于该更精确的差值图像所确定的视差图像也更为准确。
作为一种可能的实现方式，所述获取离散彩色图像，包括：将所述第三坐标映射表中，相机像素坐标对应位置的RGB值填充至相应的所述投影仪像素坐标对应位置，获得离散彩色图像。
在本申请实施例中，通过RGB值的填充，实现快速且准确地获取彩色图像。
作为一种可能的实现方式，所述基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像，包括：基于所述第三坐标映射表，确定所述离散彩色图像对应的孔洞图像；所述孔洞图像中，孔洞区域的像素值为255；确定所述孔洞图像对应的阴影区域图像；所述阴影区域图像中的孔洞由阴影造成；基于所述阴影区域图像和所述视差图像，对所述离散彩色图像中的孔洞区域进行填充，获得第一修复图像。
在本申请实施例中，通过对由阴影造成的孔洞区域进行修复，有助于使得最终基于该修复图像生成的投影图像的投影效果更佳。
作为一种可能的实现方式，在所述基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像之前，所述方法还包括：利用navier-stokes方程对所述第一修复图像进行二次修复，得到二次修复的第一修复图像；对应的，所述基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像，包括：基于所述二次修复的第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像。
在本申请实施例中，通过navier-stokes方程对修复过的第一修复图像进行二次修复，使最终生成的投影图像的投影效果更佳。
第二方面，本申请实施例提供一种投影贴图的装置，应用于投影贴图的控制系统中的控制设备，所述控制系统还包括相机和投影仪；所述装置包括用于实现第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的方法的功能模块。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的投影贴图方法。
第四方面，本申请实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时执行如第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的投影贴图的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的控制系统的第一种实施方式示意图；
图2为本申请实施例提供的控制系统的第二种实施方式示意图；
图3为本申请实施例提供的电子设备的示意图；
图4为本申请实施例提供的投影贴图的方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的第一坐标映射表的示意图；
图6为本申请实施例提供的第二坐标映射表的示意图；
图7为本申请实施例提供的投影贴图的装置的功能模块框图。
图标：100-控制系统；110-上位机；120-投影仪；130-相机；140-外围设备；150-数据处理终端；200-电子设备；210-存储器；220-通信模块；230-总线；240-处理器；400-投影贴图的装置；410-获取模块；420-第一处理模块；430-第二处理模块；440-第三处理模块；450-控制模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。在本申请的描述中，除非另有说明，“至少一个”包括一个或多个。“多个”是指两个或两个以上。例如，A、B和C中的至少一个，包括：单独存在A、单独存在B、同时存在A和B、同时存在A和C、同时存在B和C，以及同时存在A、B和C。在本申请中，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
在介绍本申请实施例提供的投影贴图的方法之前，先对该投影贴图的方法所应用的硬件环境进行介绍。
请参照图1，为本申请实施例提供的控制系统100的第一种实施方式的示意图，控制系统100包括：上位机110、投影仪120、相机130。其中，上位机110与投影仪120连接，上位机110与相机130连接。
上位机110可以是常规的台式、笔记本、工控机电脑等，可以直接连接投影仪120和相机130。投影仪120连接方式可以选用HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)。相机130可选用USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)、以太网、MIPI(Mobile Industry Processor Interface，移动产业处理器接口)等连接方式。相机130可以采用4K相机。
在本申请实施例中，上位机110可以作为控制系统100中的控制设备，一方面，上位机110可以控制投影仪120所投射的图像，以及控制相机130采集图像。另一方面，还可以执行本申请实施例所提供的投影贴图的方法。
在图1中，还包括待投影物体，该待投影物体的位置与投影仪120和相机130的位置相关。在本申请实施例中，投影仪120用于投射图像到待投影物体上，因此，待投影物体可以在投影仪120的投影视野内。相机130用于采集待投影物体对应的图像，因此，待投影物体还需要在相机130的图像采集范围内。
待投影物体是指需要进行贴图的物体，也是采样的物体。
请参照图2，为本申请实施例提供的控制系统100的第二种实施方式的示意图，控制系统100包括：投影仪120、相机130、外围设备140、数据处理终端150。其中，外围设备140与数据处理终端150连接，数据处理终端150与投影仪120和相机130连接，该系统中的控制设备包括外围设备140与数据处理终端150。
外围设备140与数据处理终端150可以是常规的台式、笔记本、工控机电脑等，数据处理终端150直接连接投影仪120和相机130，其连接方式与第一种实施方式中相同。
该种实施方式与第一种实施方式的区别在于：将第一种实施方式中的上位机110替换为外围设备140和数据处理终端150，因此，在第一种实施方式中由上位机110执行的方法，在第二种实施方式中由外围设备140和数据处理终端150共同完成。因此，数据处理终端150负责直接控制投影仪120和相机130，以及获取投影仪120和相机130上的数据，数据处理终端150基于外围设备140所下发的指令进行控制。也就是说，在第二种实施方式中，外围设备140可以给数据处理终端150下发相应的指令，由数据处理终端150进行图像处理或者控制。
基于图1和图2所示的两种实施方式，本申请实施例的投影贴图的方法应用于控制系统100的控制设备，可以应用于上位机110，也可以应用于外围设备140和数据处理终端150。
请参照图3，电子设备200包括：存储器210、通信模块220、总线230和处理器240。其中，处理器240、通信模块220和存储器210通过总线230连接。
在本申请实施例中，电子设备200可以为上位机110，也可以为外围设备140，还可以为数据处理终端150。
本申请实施例中，存储器210存储实现本申请实施例提供的投影贴图的方法所需要的程序。
存储器210可以包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，ROM(Read Only Memory，只读存储器)，PROM(Programmable Read-Only Memory，可编程只读存储器)，EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦除只读存储器)，EEPROM(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦除只读存储器)等。
总线230可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互联标准)总线或EISA(EnhancedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类别的总线。
处理器240用于执行存储器210中存储的可执行模块，例如计算机程序。本申请实施例揭示的流程或定义的装置所执行的方法可以应用于处理器240中，或者由处理器240实现。处理器240在接收到执行指令后，通过总线230调用存储在存储器210中的程序后，处理器240通过总线230控制通信模块220则可以实现运行投影贴图的方法流程。
处理器240可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。处理器240可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
图3所示的电子设备200的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，电子设备200也可以具有其他组件和结构。
基于上述硬件运动环境和应用场景的介绍，请参照图4，为投影贴图的方法的流程图，该方法包括：步骤310、步骤320、步骤330、步骤340、步骤350、步骤360。
步骤310：获取光栅图像。该光栅图像为相机130采集的包含投影仪120在待投影物体上投射的光栅图案的图像。
步骤320：基于光栅图像，获得投影仪120的视差图像。
步骤330：获取离散彩色图像。该离散彩色图像为对光栅图像进行变换后的图像，离散彩色图像中包括孔洞区域。
步骤340：基于视差图像，对孔洞区域进行修复，获得第一修复图像。
步骤350：基于第一修复图像和视差图像，生成投影图像。
步骤360：控制投影仪120将投影图像投射在待投影物体上。
在本申请实施例中，与现有技术相比，一方面，通过投影仪120投射光栅图案，相机130采集包含该光栅图案的光栅图像，控制设备基于该光栅图像执行后续的图像处理流程即可。每次在使用时相机130和投影仪120可灵活组装，相对姿态变换后，无需重新进行姿态标定，使用便利，一定程度上简化了操作流程。另一方面，基于光栅图像，确定投影仪120的视差图像，投影仪120的视差可以反映场景深度渐变情况(即深度信息)；基于该视差图像，能够实现基于深度信息的投影贴图，完成三维重建，实用性提高。
若控制系统100采用第一种实施方式，则步骤310-步骤360都由上位机110执行。若控制系统100采用第二种实施方式，则步骤310-步骤350可由数据处理终端150执行，步骤360可以由外围设备140执行，也可以由数据处理终端150执行。为了便于理解，后续实施例中统一以控制设备为执行主体进行介绍。
在步骤310中，光栅图像为包含投影仪120在待投影物体上投射的光栅图案的图像。作为一种可选的实施方式，控制设备控制投影仪120将光栅图案投射到待投影物体上，然后再控制相机130采集待投影物体的图像，该图像中则包含投射的光栅图案。
其中，投射的光栅图案可以是相移加格雷码光栅对应的图案，相移加格雷码光栅是本领域所熟知的一种光栅，在此不进行具体介绍。
在本申请实施例中，在相机130使用之前(即采集图像之前)，还可以先对相机130的内参进行标定，以实现相机130的畸变校正。
在步骤320中，投影仪120的视差图像可以理解为用于表征投影仪的深度信息(深度渐变情况)的信息。
作为一种可选的实施方式，步骤320包括：解码光栅图像中的光栅信息，获得第一坐标映射表；第一坐标映射表中包括相机130像素坐标与投影仪120像素坐标的对应关系；对第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表；基于第二坐标映射表，获取第三坐标映射表；第三坐标映射表中的坐标为整数，且一个相机130像素坐标对应一个投影仪120像素坐标；基于第二坐标映射表，获取相机130-投影仪120的局部透视变换矩阵；基于局部透视变换矩阵，将第二坐标映射表中的投影仪120像素坐标透视变换到相机130视野，获得第四坐标映射表；将第四坐标映射表中的匹配坐标对在预设方向上进行做差，获得第一差值图像；对第一差值图像进行差值正向归一化处理，获得第二差值图像；基于第三坐标映射表，将第二差值图像反向映射到投影仪120视野，获得第三差值图像；对第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得投影仪120的视差图像。
接下来对该实施方式中的各个步骤进行依次介绍。
解码光栅图像中的光栅信息，可以理解为对光栅图像进行解码，获取光栅图像中的相机130像素坐标和投影仪120像素坐标，并且，相机130像素坐标和投影仪120像素坐标之间还具有对应关系，即相机130与投影仪120的坐标映射。为了便于理解，请参照图5，为第一坐标映射表的示意图，在图5中，P1-P6为投影仪120坐标，C1-C6为相机130坐标。第一坐标映射表中的坐标为初始坐标，因相机130和投影仪120分辨率差异，以及相位直接换算为浮点型(即解码时所换算的坐标为浮点型坐标)，故第一坐标映射表为亚像素级映射表。
因此，在第一坐标映射表的基础上，可以对第一坐标映射表中的外点进行剔除。作为一种可选的实施方式，该剔除过程包括：基于RANSAC(Random sample consensus，随机抽样一致)算法，计算相机130与投影仪120之间的基础矩阵；基于基础矩阵，对第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表。
其中，RANSAC算法是本领域所熟知的算法，因此，对于该算法的应用以及具体实现方式，在此不进行详细介绍。
如图6所示，在图5所示的第一坐标映射表的基础上，P2，C2，以及P5,C5，该几个坐标点被剔除。即，图6中所示的为第二坐标映射表的示意图。
在第二坐标映射表的基础上，在获取第三坐标映射表时，作为一种可选的实施方式，包括：将第二坐标映射表中的投影仪120像素坐标中的浮点型坐标进行归整操作；归整操作后的部分像素坐标对应多个像素坐标；从多个像素坐标中提取出最优坐标，并将最优坐标确定为相应的像素坐标对应的像素坐标。
在这种实施方式中，根据第二坐标映射表，将投影仪120像素坐标从浮点型转换为整数型，即可实现规整操作。在规整操作后，有的像素坐标可能对应多个像素坐标，针对这部分像素坐标，可以根据RGB(Red/Green/Blue，红绿蓝)颜色值以及相位欧式距离法提取出最优坐标。比如：将颜色值和相位欧式距离满足预设条件的坐标确定为最优坐标。在提取出最优坐标后，将最优坐标确定为相应的像素坐标对应的像素坐标，便可以将归整后的坐标恢复到一一对应关系，得到第三坐标映射表。
在第二坐标映射表的基础上，除了获取第三坐标映射表，还可以获取第四坐标映射表，第四坐标映射表中的坐标为经过透视变换的坐标。作为一种可选的实施方式，获取局部透视变换矩阵的过程包括：通过预设的矩形区域在光栅图像上滑动取多个像素坐标；基于多个像素坐标，采用RANSAC算法求取相机-投影仪的局部透视变换矩阵。
其中，预设的矩阵区域(可以称为核窗口)可以为预设尺寸的矩形区域，内部由包含的图像像素点构成，比如一个3*3的核窗口，内部包含9个像素点，按照一定的步长在整个图像区域进行滑动，每次滑动会覆盖不同的像素点。
在实际应用时，先设定一定尺寸的核窗口，通过滑动窗口提取光栅图像上单个子区域像素坐标。然后，采用RANSAC随机8点法，迭代求取核窗口最佳透视变换矩阵，将单个核窗口的多个最佳局部透视变换矩阵存储至列表供后续调用。
对应的，利用局部透视变换矩阵和第二坐标映射表，将投影仪120像素坐标透视变换到相机130视野，得到第四坐标映射表，作为一种可选的实施方式，转换关系式可以是：
Figure BDA0002834876710000121
其中，[x',y',z']为转换后相机130视野的投影仪120新坐标，[u,v,w]为原始投影仪120视野坐标，[a(i,j)]表示透视变换矩阵。
在第四坐标映射表的基础上，对其中的匹配坐标对在预设方向上做差，预设方向可以是x方向，得到对应的第一差值图像。比如，图6中所示的，匹配坐标对{P(xi,yi)→C(xi,yi)}在x方向上进行做差。
在第一差值图像的基础上，进行差值正向归一化处理，能够获得第二差值图像。作为一种可选的实施方式，该过程包括：将第一差值图像的像素值按照正负值分为两组，利用聚类算法分别求取正负区域上下限阈值THhi(上限阈值)和THlow(下限阈值)，通过该阈值剔除第一差值图像中的异常数据，归一化到正向区间，得到第二差值图像(可以理解为正向差值图像)。差值正向归一化过程可以描述为：D1(i,j)＝D0(i,j)-THlow,(THlow≤D0(i)≤THhi)，其中，D1(i,j)代表第二差值图像，D0(i,j)代表第一差值图像。
在第三坐标映射表的基础上，将第二差值图像反向映射到投影仪120视野，得到第三差值图像。该反向映射过程可以描述为：D2(i,j)＝D1(m,n),{M2[C(m,n)]→M2[P(i,j)]}，其中，D2(i,j)代表投影仪120视野的第三差值图像，D1(m,n)代表相机130视野的第二差值图像，M2[C(m,n)]代表第三坐标映射表中相机130视野的坐标，M2[P(i,j)]代表变换的投影仪120视野的坐标。
在第三差值图像的基础上，可采用曲率扩散和边缘重建的算法，对第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得投影仪120的视差图像。
作为一种可选的实施方式，在第三差值图像的基础上，还可以做更多的处理，该更多的处理过程包括：对第三差值图像进行加权中值滤波，获得剔除噪声的第三差值图像；对剔除噪声的第三差值图像进行归一化，获得归一化的第三差值图像；对归一化的第三差值图像进行平滑滤波，获得平滑处理后的第三差值图像。
其中，归一化是指将第三差值图像中的各个像素值归一化到0-255区间。进行平滑滤波后，图像的深度数据表面趋于平滑。
对应的，在修复时，可以基于平滑处理后的第三差值图像进行孔洞修复，修复完成的图像即为最终的视差图像。
在步骤320中完成视差图像的获取后，执行步骤330，获取离散彩色图像。结合步骤320的实施方式，离散彩色图像的获取可以在步骤320执行的过程实现。作为一种可选的实施方式，步骤330包括：将第三坐标映射表中，相机130像素坐标对应位置的RGB值填充至相应的投影仪120像素坐标对应位置，获得离散彩色图像。此时获得的离散彩色图像中填充有RGB值，但是其中还包括孔洞区域，因此，可以对该孔洞区域进行修复，即执行步骤340。
作为一种可选的实施方式，步骤340包括：基于第三坐标映射表，确定离散彩色图像对应的孔洞图像；孔洞图像中，孔洞区域的像素值为255；确定孔洞图像对应的阴影区域图像；阴影区域图像中的孔洞由阴影造成；基于阴影区域图像和视差图像，对离散彩色图像中的孔洞区域进行填充，获得第一修复图像。
在实际应用时，首先，根据第三坐标映射表，提取离散彩色图像的孔洞区域坐标图像(假设为H0)，H0图像中孔洞区域像素值为255，有效区域值为0。然后，将孔洞图像H0按照连通域进行分类，设定连通域阈值，阈值包括区域面积、坐标点分布密度，根据限定阈值提取出由于阴影造成的孔洞域H1。最后，基于阴影区域图像H1并结合步骤320中所得的视差图，遍历视差图中的像素点，对每个连通域进行水平/垂直方向边界视差值判定，根据判定结果，选择填充方向，将邻域像素点填充至孔洞区域，判定过程如下说明：
Dh＝|Vleft-Vright|≥THd,DV＝|Vup-Vdown|≥THd,Dh≥DV，取Vleft和Vright中数值小的一方位置像素值作为填充值。
Dh＝|Vleft-Vright|≥THd,DV＝|Vup-Vdown|≥THd,Dh<DV，取Vup和Vdown中数值小的一方位置像素值作为填充值。
Dh＝|Vleft-Vright|≥THd,DV＝|Vup-Vdown|<THd，取Vleft和Vright中数值小的一方位置像素值作为填充值。
Dh＝|Vleft-Vright|<THd,DV＝|Vup-Vdown|≥THd，取Vup和Vdown中数值小的一方位置像素值作为填充值。
Dh＝|Vleft-Vright|<THd,DV＝|Vup-Vdown|<THd，不做处理，依然将其作为孔洞点保存，得到孔洞图像H2。
其中，Dh，DV为水平/垂直方向边界点视差深度差值的绝对值，Vleft，Vright，Vup，Vdown分别为边界处视差值，THd为方向视差深度差值阈值。
基于孔洞图像H2，还可以对第一修复图像进行再次修复，该过程可以包括：利用navier-stokes方程对第一修复图像进行二次修复，得到二次修复的第一修复图像。navier-stokes方程以及其对应的修复方法，属于本领域的公知常识，在此不进行详细介绍。
对应的，在步骤350中，可以基于该二次修复的第一修复图像(即投影仪120视野的映射彩图)和视差图像，生成投影图像。
在生成投影图像时，可以基于映射彩图和视差图像，完成渲染和编辑，比如：特效填充(添加)，实现投影图像的生成。
在步骤360中，控制设备控制投影仪120将投影图像投射到待投影物体上，完成三维的投影贴图。
通过本申请实施例所提供的投影贴图的方法，每次在使用时相机130和投影仪120可实现灵活组装，相对姿态变换后，无需重新进行姿态标定，使用便利，且根据求取的虚拟视差图像，可以很好的完成三维的投影贴图效果(提高投影效果)，在求取视差图像的过程中视差值的渐变过程与实际的深度信息趋势接近。
基于同一发明构思，请参照图7，本申请实施例中还提供一种投影贴图的装置400，包括：获取模块410、第一处理模块420、第二处理模块430、第三处理模块440和控制模块450。投影贴图的装置400与前述实施例中所描述的投影贴图的方法对应，应用于控制设备，比如：应用于上位机110。
获取模块410，用于获取光栅图像；所述光栅图像为相机130采集的包含投影仪120在待投影物体上投射的光栅图案的图像；第一处理模块420，用于基于所述光栅图像，获得投影仪120的视差图像；获取模块410，还用于获取离散彩色图像；所述离散彩色图像为对所述光栅图像进行变换后的图像，所述离散彩色图像中包括孔洞区域；第二处理模块430，用于基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像；第三处理模块440，用于基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像；控制模块450，用于控制投影仪120将所述投影图像投射在所述待投影物体上。
在本申请实施例中，第一处理模块420具体用于：解码所述光栅图像中的光栅信息，获得第一坐标映射表；所述第一坐标映射表中包括相机像素坐标与投影仪像素坐标的对应关系；对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表；基于所述第二坐标映射表，获取第三坐标映射表；所述第三坐标映射表中的坐标为整数，且一个相机像素坐标对应一个投影仪像素坐标；基于所述第二坐标映射表，获取相机-投影仪的局部透视变换矩阵；基于所述局部透视变换矩阵，将所述第二坐标映射表中的投影仪像素坐标透视变换到相机视野，获得第四坐标映射表；将所述第四坐标映射表中的匹配坐标对在预设方向上进行做差，获得第一差值图像；对所述第一差值图像进行差值正向归一化处理，获得第二差值图像；基于所述第三坐标映射表，将所述第二差值图像反向映射到投影仪视野，获得第三差值图像；对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得投影仪120的视差图像。
在本申请实施例中，第一处理模块420具体还用于：基于RANSAC算法，计算相机130与投影仪120之间的基础矩阵；基于所述基础矩阵，对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得所述第二坐标映射表。
在本申请实施例中，第一处理模块420具体还用于：将所述第二坐标映射表中的投影仪120像素坐标中的浮点型坐标进行归整操作；归整操作后的部分像素坐标对应多个像素坐标；从所述多个像素坐标中提取出最优坐标，并将所述最优坐标确定为相应的像素坐标对应的像素坐标。
在本申请实施例中，第一处理模块420具体还用于：通过预设的矩形区域在所述光栅图像上滑动取多个像素坐标；基于所述多个像素坐标，采用RANSAC算法求取相机130-投影仪120的局部透视变换矩阵。
在本申请实施例中，第一处理模块420还用于：对所述第三差值图像进行加权中值滤波，获得剔除噪声的第三差值图像；对所述剔除噪声的第三差值图像进行归一化，获得归一化的第三差值图像；对所述归一化的第三差值图像进行平滑滤波，获得平滑处理后的第三差值图像；以及具体用于：对所述平滑处理后的第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得投影仪120的视差图像。
在本申请实施例中，获取模块410具体用于：将所述第三坐标映射表中，相机130像素坐标对应位置的RGB值填充至相应的投影仪120像素坐标对应位置，获得离散彩色图像。
在本申请实施例中，第二处理模块430具体用于：基于所述第三坐标映射表，确定所述离散彩色图像对应的孔洞图像；所述孔洞图像中，孔洞区域的像素值为255；确定所述孔洞图像对应的阴影区域图像；所述阴影区域图像中的孔洞由阴影造成；基于所述阴影区域图像和所述视差图像，对所述离散彩色图像中的孔洞区域进行填充，获得第一修复图像。
在本申请实施例中，第二处理模块430还用于：利用navier-stokes方程对所述第一修复图像进行二次修复，得到二次修复的第一修复图像；以及具体用于：基于所述二次修复的第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像。
本申请实施例还提供一种存储介质，在存储介质上存储有一个或者多个程序，该一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现本实施例中的投影贴图的方法。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影贴图的方法，其特征在于，应用于投影贴图的控制系统中的控制设备，所述控制系统还包括相机和投影仪；所述方法包括：
获取光栅图像；所述光栅图像为所述相机采集的包含所述投影仪在待投影物体上投射的光栅图案的图像；
基于所述光栅图像，获得所述投影仪的视差图像；
获取离散彩色图像；所述离散彩色图像为对所述光栅图像进行变换后的图像，所述离散彩色图像中包括孔洞区域；
基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像；
基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像；
控制所述投影仪将所述投影图像投射在所述待投影物体上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述光栅图像，获得所述投影仪的视差图像，包括：
解码所述光栅图像中的光栅信息，获得第一坐标映射表；所述第一坐标映射表中包括相机像素坐标与投影仪像素坐标的对应关系；
对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表；
基于所述第二坐标映射表，获取第三坐标映射表；所述第三坐标映射表中的坐标为整数，且一个相机像素坐标对应一个投影仪像素坐标；
基于所述第二坐标映射表，获取相机-投影仪的局部透视变换矩阵；
基于所述局部透视变换矩阵，将所述第二坐标映射表中的投影仪像素坐标透视变换到相机视野，获得第四坐标映射表；
将所述第四坐标映射表中的匹配坐标对在预设方向上进行做差，获得第一差值图像；
对所述第一差值图像进行差值正向归一化处理，获得第二差值图像；
基于所述第三坐标映射表，将所述第二差值图像反向映射到投影仪视野，获得第三差值图像；
对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得第二坐标映射表，包括：
基于RANSAC算法，计算所述相机与所述投影仪之间的基础矩阵；
基于所述基础矩阵，对所述第一坐标映射表中的外点进行剔除，获得所述第二坐标映射表。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二坐标映射表，获取第三坐标映射表，包括：
将所述第二坐标映射表中的所述投影仪像素坐标中的浮点型坐标进行归整操作；归整操作后的部分像素坐标对应多个像素坐标；
从所述多个像素坐标中提取出最优坐标，并将所述最优坐标确定为相应的像素坐标对应的像素坐标。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二坐标映射表，获取相机-投影仪的局部透视变换矩阵，包括：
通过预设的矩形区域在所述光栅图像上滑动取多个像素坐标；
基于所述多个像素坐标，采用RANSAC算法求取相机-投影仪的局部透视变换矩阵。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像之前，所述方法还包括：
对所述第三差值图像进行加权中值滤波，获得剔除噪声的第三差值图像；
对所述剔除噪声的第三差值图像进行归一化，获得归一化的第三差值图像；
对所述归一化的第三差值图像进行平滑滤波，获得平滑处理后的第三差值图像；
对应的，所述对所述第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像，包括：
对所述平滑处理后的第三差值图像中的孔洞区域进行修复，获得所述投影仪的视差图像。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取离散彩色图像，包括：
将所述第三坐标映射表中，所述相机像素坐标对应位置的RGB值填充至相应的所述投影仪像素坐标对应位置，获得离散彩色图像。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像，包括：
基于所述第三坐标映射表，确定所述离散彩色图像对应的孔洞图像；所述孔洞图像中，孔洞区域的像素值为255；
确定所述孔洞图像对应的阴影区域图像；所述阴影区域图像中的孔洞由阴影造成；
基于所述阴影区域图像和所述视差图像，对所述离散彩色图像中的孔洞区域进行填充，获得第一修复图像。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像之前，所述方法还包括：
利用navier-stokes方程对所述第一修复图像进行二次修复，得到二次修复的第一修复图像；
对应的，所述基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像，包括：
基于所述二次修复的第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像。
10.一种投影贴图的装置，其特征在于，应用于投影贴图的控制系统中的控制设备，所述控制系统还包括相机和投影仪；所述装置包括：
获取模块，用于获取光栅图像；所述光栅图像为所述相机采集的包含所述投影仪在待投影物体上投射的光栅图案的图像；
第一处理模块，用于基于所述光栅图像，获得所述投影仪的视差图像；
所述获取模块，还用于获取离散彩色图像；所述离散彩色图像为对所述光栅图像进行变换后的图像，所述离散彩色图像中包括孔洞区域；
第二处理模块，用于基于所述视差图像，对所述孔洞区域进行修复，获得第一修复图像；
第三处理模块，用于基于所述第一修复图像和所述视差图像，生成投影图像；
控制模块，用于控制所述投影仪将所述投影图像投射在所述待投影物体上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113393480A (zh) * 2021-06-09 2021-09-14 华南理工大学 一种基于书本位置实时投影笔记的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102915559A (zh) * 2012-08-22 2013-02-06 北京航空航天大学 一种基于三维点云的实时透明物体gpu并行生成方法
US20130095920A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Microsoft Corporation Generating free viewpoint video using stereo imaging
CN103292733A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 华中科技大学 一种基于相移和三视张量的对应点查找方法
CN106705855A (zh) * 2017-03-10 2017-05-24 东南大学 一种基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法
CN110111262A (zh) * 2019-03-29 2019-08-09 北京小鸟听听科技有限公司 一种投影仪畸变校正方法、装置和投影仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130095920A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Microsoft Corporation Generating free viewpoint video using stereo imaging
CN102915559A (zh) * 2012-08-22 2013-02-06 北京航空航天大学 一种基于三维点云的实时透明物体gpu并行生成方法
CN103292733A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 华中科技大学 一种基于相移和三视张量的对应点查找方法
CN106705855A (zh) * 2017-03-10 2017-05-24 东南大学 一种基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法
CN110111262A (zh) * 2019-03-29 2019-08-09 北京小鸟听听科技有限公司 一种投影仪畸变校正方法、装置和投影仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
候守明等: "基于 MAR 的非物质文化遗产数字化保护系统研究", 《系统仿真学报》, vol. 33, no. 6, pages 1334 - 1341 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113393480A (zh) * 2021-06-09 2021-09-14 华南理工大学 一种基于书本位置实时投影笔记的方法

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