激光电视位姿调节平台的设计与研究
发布时间：2021-01-10 17:36
激光电视作为一种新型的的电视显示技术具有巨大的市场潜力。为了获得更好的观影体验,激光电视通常搭配抗光屏一起使用,且放置在屏幕下方,在日常生活中容易因触碰而偏离正常的投影、屏幕关系。目前的主流的投影校正方案通过在投影仪上绑定相机构成投影仪-相机系统并对输入画面进行预变形的方式进行软件校正。由于激光电视超短焦的特点,在激光电视上安装相机难以捕获完整画幅,从而难以构建传统的投影仪-相机系统。本文提出了一种新的适用于激光电视的投影校正方案,使用智能手机构建投影仪-相机系统,通过六自由度位姿调节平台对激光电视进行位姿调节,从而完成投影校正。与传统方案相比,该方案具有以下优点:1?没有对画面进行变形和裁切,完整地保留了激光电视的画面素质;2?充分利用用户已有的计算资源,将计算机视觉处理和机构的位姿反解运算移动到了手机端;3?充分利用用户已有的手机摄像头,避免在激光电视或调节平台上额外搭配摄像头或其他的传感器;4?对激光电视尺寸和投影内参数没有预设,可对市面上所有激光电视进行通用调节。本文主要完成工作包括:（1）对通过位姿调节进行激光电视投影校正的机理进行了研究。首先使用针孔相机模型对激光电视进行几...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1两种不同类型的抗光屏
电子科技大学硕士学位论文φ(i,j)=arctan(√3(I1I3)/(2I2I1I3))(1-2)Zhang和Huang[5]提出投影仪“拍摄”图像的概念，基于相位方法在相机像素和投影仪像素之间建立一一对应关系，从而看上去是投影仪“拍摄”了图像。他们使用结构光的相移编码方法形成水平方向和垂直方向的相移条纹，如图1-2所示，然后使用投影仪将三步相移条纹图案投影到标定板上，那么水平线和垂直线的交点即为对应相机像素的投影仪像素，最后利用像素的对应形成一幅投影仪“拍摄”的图像，从而获得二维图像坐标。上述方法是利用三步相移法得到相对相位值，然后使用文献[6]中的相位展开算法求得绝对相位。三步相移投影具有最小的幅数，是相移法的最简形式，但是，图像坐标的精度受绝对相位展开的精度影响。图1-2水平和垂直相移条纹图案上述解包方法大多是被动方法，即这些算法是针对任意条纹给出的，通常只能解决部分问题，可靠性难以保证。而“主动”条纹的相位展开方法可以通过控制投影条纹的特性来可靠准确地得到真实相位值。韦争亮等人[7]投射空间域窗口特性的伪随机序列编码[8]来获得绝对相位，由于伪随机码属于时空域编码，投影幅数少，并且其窗口的唯一性易于相展开。戴小林等人[9]也使用主动条纹，但其向标定物投射的是格雷码结构光相移图案，如图1-3所示，利用文献[10]中的相位匹配技术来获得特征点在投影光栅图像上的虚拟成像，进而得到物平面坐标。格雷码法的优点是条纹定级非常方便，可以直接根据黑白分布求得码值，然后进行解码；缺点是格雷码条纹仅用于定级，对计算对象的相位没有帮助，还需通过相主值和相展开的求解计算各特征点的相位值，在黑白交界处容易受到噪声的干扰。在此基础上，文献[11]采用“距离标定”的方法计算三维空间坐标和实际相位值的
第一章绪论图1-3格雷码编码相移图像据射影变换，就可以得到投影仪物平面上的图像坐标。基于此，把投影仪看作是一个逆向的相机，经过射影变换后的图像就相当于投影仪“拍摄”的图像。孙勇等人[12]就是基于这一点，将投影图案预先进行单应性射影变换，使物平面上的投影图案投射到标定板上时和靶标图像（标定板上的粘贴图像）重合，那么靶标图像的三维坐标即为投射在标定板上的投影图案三维坐标；经过射影变换后的图像相当于投影仪“拍摄”所得，即可得到标定所需的二维图像坐标；从而可以使用张正友的平面标定法[13,14]标定投影仪。利用单应性矩阵完成投影图像对准的示意图如图所示。图1-4标定图像示意图。(a)靶标图像；(b)投影图像；(c)投影图像经射影变换后的图像；(d)经射影变换后的图像和靶标图像的重合图像[12]反向投影法是利用已标定相机的反向投影来标定投影仪，因此相机的标定精度对投影仪的标定准确性有很大影响，但是由于其原理简单、易于实现、调整便捷，不需特殊的标定设备，成为目前发展迅速且被广泛使用的方法。利用相机的标定结果标定投影仪的具体计算步骤如图1-5所示。相关的文献包括[15–17]。()()图1-5反向投影法标定5
【参考文献】：
期刊论文
[1]科学家在中国科技决策中的影响力研究——以863计划为例[J]. 汝鹏,苏竣. 中国软科学. 2010(10)
[2]单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术[J]. 韦争亮,钟约先,袁朝龙,焦玮. 清华大学学报(自然科学版). 2009(02)
[3]单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术[J]. 戴小林,钟约先,袁朝龙,马扬飚. 机械设计与制造. 2008(08)
博士论文
[1]平板显示器优化设计及性能研究[D]. 周忠伟.华南理工大学 2017
本文编号：2969125
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1两种不同类型的抗光屏
电子科技大学硕士学位论文φ(i,j)=arctan(√3(I1I3)/(2I2I1I3))(1-2)Zhang和Huang[5]提出投影仪“拍摄”图像的概念，基于相位方法在相机像素和投影仪像素之间建立一一对应关系，从而看上去是投影仪“拍摄”了图像。他们使用结构光的相移编码方法形成水平方向和垂直方向的相移条纹，如图1-2所示，然后使用投影仪将三步相移条纹图案投影到标定板上，那么水平线和垂直线的交点即为对应相机像素的投影仪像素，最后利用像素的对应形成一幅投影仪“拍摄”的图像，从而获得二维图像坐标。上述方法是利用三步相移法得到相对相位值，然后使用文献[6]中的相位展开算法求得绝对相位。三步相移投影具有最小的幅数，是相移法的最简形式，但是，图像坐标的精度受绝对相位展开的精度影响。图1-2水平和垂直相移条纹图案上述解包方法大多是被动方法，即这些算法是针对任意条纹给出的，通常只能解决部分问题，可靠性难以保证。而“主动”条纹的相位展开方法可以通过控制投影条纹的特性来可靠准确地得到真实相位值。韦争亮等人[7]投射空间域窗口特性的伪随机序列编码[8]来获得绝对相位，由于伪随机码属于时空域编码，投影幅数少，并且其窗口的唯一性易于相展开。戴小林等人[9]也使用主动条纹，但其向标定物投射的是格雷码结构光相移图案，如图1-3所示，利用文献[10]中的相位匹配技术来获得特征点在投影光栅图像上的虚拟成像，进而得到物平面坐标。格雷码法的优点是条纹定级非常方便，可以直接根据黑白分布求得码值，然后进行解码；缺点是格雷码条纹仅用于定级，对计算对象的相位没有帮助，还需通过相主值和相展开的求解计算各特征点的相位值，在黑白交界处容易受到噪声的干扰。在此基础上，文献[11]采用“距离标定”的方法计算三维空间坐标和实际相位值的
第一章绪论图1-3格雷码编码相移图像据射影变换，就可以得到投影仪物平面上的图像坐标。基于此，把投影仪看作是一个逆向的相机，经过射影变换后的图像就相当于投影仪“拍摄”的图像。孙勇等人[12]就是基于这一点，将投影图案预先进行单应性射影变换，使物平面上的投影图案投射到标定板上时和靶标图像（标定板上的粘贴图像）重合，那么靶标图像的三维坐标即为投射在标定板上的投影图案三维坐标；经过射影变换后的图像相当于投影仪“拍摄”所得，即可得到标定所需的二维图像坐标；从而可以使用张正友的平面标定法[13,14]标定投影仪。利用单应性矩阵完成投影图像对准的示意图如图所示。图1-4标定图像示意图。(a)靶标图像；(b)投影图像；(c)投影图像经射影变换后的图像；(d)经射影变换后的图像和靶标图像的重合图像[12]反向投影法是利用已标定相机的反向投影来标定投影仪，因此相机的标定精度对投影仪的标定准确性有很大影响，但是由于其原理简单、易于实现、调整便捷，不需特殊的标定设备，成为目前发展迅速且被广泛使用的方法。利用相机的标定结果标定投影仪的具体计算步骤如图1-5所示。相关的文献包括[15–17]。()()图1-5反向投影法标定5
【参考文献】：
期刊论文
[1]科学家在中国科技决策中的影响力研究——以863计划为例[J]. 汝鹏,苏竣. 中国软科学. 2010(10)
[2]单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术[J]. 韦争亮,钟约先,袁朝龙,焦玮. 清华大学学报(自然科学版). 2009(02)
[3]单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术[J]. 戴小林,钟约先,袁朝龙,马扬飚. 机械设计与制造. 2008(08)
博士论文
[1]平板显示器优化设计及性能研究[D]. 周忠伟.华南理工大学 2017
本文编号：2969125
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/2969125.html
