專利名稱：投影機(jī)球形顯示及旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，特別涉及一種投影機(jī)球形顯示及旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法。
背景技術(shù)：
目前的球形顯示技術(shù)采用計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、魚眼鏡頭和球幕，計(jì)算機(jī)輸出的投影信號通過投影機(jī)進(jìn)行成像技術(shù)等處理變成圖像畫面輸出，投影機(jī)輸出的畫面再經(jīng)魚眼鏡頭充滿整個(gè)球幕，普通情況下由于計(jì)算機(jī)輸出給投影機(jī)的待投影的畫面(可以是視頻或圖片)是平面矩形圖像，故投影機(jī)輸出的畫面也是平面矩形圖像，平面矩形圖像如

圖1所示，將其直接經(jīng)魚眼鏡頭投影到球幕上，則會(huì)由于魚眼鏡頭強(qiáng)大的發(fā)散特性造成非常大的變形，嚴(yán)重影響在球幕上顯示的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的球形顯示技術(shù)中投影機(jī)將接收的平面矩形圖像直接經(jīng)魚眼鏡頭投影到球幕上造成明顯變形的問題，提供一種投影機(jī)球形顯示及旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，將計(jì)算機(jī)中待投影的圖像畫面在輸出給投影機(jī)前進(jìn)行變形處理，使得投影機(jī)輸出的圖像是圓形的，能夠解決圖像變形的問題，并能夠在球幕上繞任意軸旋轉(zhuǎn)，提高在球幕上投影的球形顯示效果。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于，將待投影的平面矩形圖像作為源圖像同時(shí)將投影機(jī)球形顯示輸出的圖像作為目標(biāo)圖像，以笛卡爾坐標(biāo)為基礎(chǔ)建立源圖像坐標(biāo)系和目標(biāo)圖像坐標(biāo)系，并以目標(biāo)圖像坐標(biāo)系為基礎(chǔ)增加與目標(biāo)圖像坐標(biāo)系垂直的第三個(gè)坐標(biāo)軸以建立目標(biāo)圖像的球形坐標(biāo)系；根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性，先將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，再對所述三維坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后根據(jù)極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)得到源圖像的像素坐標(biāo)，所述三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度和半徑分別對應(yīng)源圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向的坐標(biāo)；通過得到的源圖像的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色進(jìn)行目標(biāo)圖像相對應(yīng)的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色輸出，以將待投影的平面矩形圖像進(jìn)行變形處理輸出旋轉(zhuǎn)后的圓形圖像。所述將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)的步驟是先將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，再由極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。對所述三維坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換是通過目標(biāo)圖像在球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)與球形坐標(biāo)系下繞任意軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣的乘積關(guān)系得到目標(biāo)圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標(biāo)系下的
三維坐標(biāo)。所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)后，根據(jù)目標(biāo)圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)情況對所述三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度進(jìn)行預(yù)處理。在所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)后再轉(zhuǎn)換為二維平面坐標(biāo)，以確定旋轉(zhuǎn)前的目標(biāo)圖像的像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像坐標(biāo)系下的位置。所述源圖像的像素坐標(biāo)在源圖像坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)范圍均是
，所述得到的源圖像的像素坐標(biāo)為歸一化坐標(biāo)，分別根據(jù)源圖像的像素的寬和高得到源圖像的實(shí)際像素坐標(biāo)。所述源圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于源圖像的左上角。所述目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)在目標(biāo)圖像坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)范圍均是[-1，I],所述目標(biāo)圖像的坐標(biāo)原點(diǎn)位于目標(biāo)圖像的中心。所述目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度(爐)為中間值，所述中間值的范圍為
，所述中間值(P)經(jīng)過處理后得到極坐標(biāo)系下的運(yùn)算角度(Θ )，所述運(yùn)算角度的范圍為[0，2π)，根據(jù)目標(biāo)圖像像素點(diǎn)所在的不同的象限由爐得到Θ的值
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于，將待投影的平面矩形圖像作為源圖像同時(shí)將投影機(jī)球形顯示輸出的圖像作為目標(biāo)圖像，以笛卡爾坐標(biāo)為基礎(chǔ)建立源圖像坐標(biāo)系和目標(biāo)圖像坐標(biāo)系，并以目標(biāo)圖像坐標(biāo)系為基礎(chǔ)增加與目標(biāo)圖像坐標(biāo)系垂直的第三個(gè)坐標(biāo)軸以建立目標(biāo)圖像的球形坐標(biāo)系；根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性，先將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，再對所述三維坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后根據(jù)極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)得到源圖像的像素坐標(biāo)，所述三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度和半徑分別對應(yīng)源圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向的坐標(biāo)；通過得到的源圖像的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色進(jìn)行目標(biāo)圖像相對應(yīng)的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色輸出，以將待投影的平面矩形圖像進(jìn)行變形處理輸出旋轉(zhuǎn)后的圓形圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)的步驟是先將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，再由極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 對所述三維坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換是通過目標(biāo)圖像在球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)與球形坐標(biāo)系下繞任意軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣的乘積關(guān)系得到目標(biāo)圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)后，根據(jù)目標(biāo)圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)情況對所述三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度進(jìn)行預(yù)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 在所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)后再轉(zhuǎn)換為二維平面坐標(biāo)，以確定旋轉(zhuǎn)前的目標(biāo)圖像的像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像坐標(biāo)系下的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于，所述源圖像的像素坐標(biāo)在源圖像坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)范圍均是
，所述得到的源圖像的像素坐標(biāo)為歸一化坐標(biāo)，分別根據(jù)源圖像的像素的寬和高得到源圖像的實(shí)際像素坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述源圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于源圖像的左上角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)在目標(biāo)圖像坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)軸的坐標(biāo)范圍均是[-1，1]，所述目標(biāo)圖像的坐標(biāo)原點(diǎn)位于目標(biāo)圖像的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)的角度(P)為中間值，所述中間值的范圍為
，所述中間值(P)經(jīng)過處理后得到極坐標(biāo)系下的運(yùn)算角度(Θ )，所述運(yùn)算角度的范圍為[0，2π)，根據(jù)目標(biāo)圖像像素點(diǎn)所在的不同的象限由爐得到Θ的值
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影機(jī)球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，將待投影的平面矩形圖像作為源圖像同時(shí)將投影機(jī)球形顯示輸出的圖像作為目標(biāo)圖像，先建立源圖像坐標(biāo)系、目標(biāo)圖像坐標(biāo)系和球形坐標(biāo)系；再根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性將目標(biāo)圖像的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球形坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，再對三維坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后根據(jù)極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)得到源圖像的像素坐標(biāo)；通過得到的源圖像的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色進(jìn)行目標(biāo)圖像相對應(yīng)的像素坐標(biāo)處的像素點(diǎn)顏色輸出。該方法能夠解決圖像變形的問題，并能夠在球幕上繞任意軸旋轉(zhuǎn)，提高在球幕上投影的球形顯示效果。
文檔編號G06T11/00GK103035016SQ20121049519
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者袁學(xué)忠, 陳龍 申請人:無錫羿飛科技有限公司