專利名稱：投影機球形顯示及旋轉(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)采用計算機、投影機、魚眼鏡頭和球幕，計算機輸出的投影信號通過投影機進行成像技術(shù)等處理變成圖像畫面輸出，投影機輸出的畫面再經(jīng)魚眼鏡頭充滿整個球幕，普通情況下由于計算機輸出給投影機的待投影的畫面(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，則會由于魚眼鏡頭強大的發(fā)散特性造成非常大的變形，嚴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，提供一種投影機球形顯示及旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，將計算機中待投影的圖像畫面在輸出給投影機前進行變形處理，使得投影機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將投影機球形顯示輸出的圖像作為目標圖像，以笛卡爾坐標為基礎(chǔ)建立源圖像坐標系和目標圖像坐標系，并以目標圖像坐標系為基礎(chǔ)增加與目標圖像坐標系垂直的第三個坐標軸以建立目標圖像的球形坐標系；根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性，先將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為球形坐標系下的三維坐標，再對所述三維坐標進行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標，然后根據(jù)極坐標系下的坐標得到源圖像的像素坐標，所述三維坐標轉(zhuǎn)換的極坐標系下的坐標的角度和半徑分別對應源圖像坐標系的坐標軸方向的坐標；通過得到的源圖像的像素坐標處的像素點顏色進行目標圖像相對應的像素坐標處的像素點顏色輸出，以將待投影的平面矩形圖像進行變形處理輸出旋轉(zhuǎn)后的圓形圖像。所述將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為球形坐標系下的三維坐標的步驟是先將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為極坐標系下的坐標，再由極坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換為球形坐標系下的三維坐標。對所述三維坐標進行旋轉(zhuǎn)變換是通過目標圖像在球形坐標系下的三維坐標與球形坐標系下繞任意軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣的乘積關(guān)系得到目標圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標系下的
三維坐標。所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標后，根據(jù)目標圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標系下的三維坐標情況對所述三維坐標轉(zhuǎn)換的極坐標系下的坐標的角度進行預處理。在所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標后再轉(zhuǎn)換為二維平面坐標，以確定旋轉(zhuǎn)前的目標圖像的像素點在目標圖像坐標系下的位置。所述源圖像的像素坐標在源圖像坐標系的兩坐標軸的坐標范圍均是
，所述得到的源圖像的像素坐標為歸一化坐標，分別根據(jù)源圖像的像素的寬和高得到源圖像的實際像素坐標。所述源圖像坐標系的坐標原點位于源圖像的左上角。所述目標圖像的像素坐標在目標圖像坐標系的兩坐標軸的坐標范圍均是[-1，I],所述目標圖像的坐標原點位于目標圖像的中心。所述目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為極坐標系下的坐標的角度(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系下的運算角度(Θ )，所述運算角度的范圍為[0，2π)，根據(jù)目標圖像像素點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將投影機球形顯示輸出的圖像作為目標圖像，以笛卡爾坐標為基礎(chǔ)建立源圖像坐標系和目標圖像坐標系，并以目標圖像坐標系為基礎(chǔ)增加與目標圖像坐標系垂直的第三個坐標軸以建立目標圖像的球形坐標系；根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性，先將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為球形坐標系下的三維坐標，再對所述三維坐標進行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標，然后根據(jù)極坐標系下的坐標得到源圖像的像素坐標，所述三維坐標轉(zhuǎn)換的極坐標系下的坐標的角度和半徑分別對應源圖像坐標系的坐標軸方向的坐標；通過得到的源圖像的像素坐標處的像素點顏色進行目標圖像相對應的像素坐標處的像素點顏色輸出，以將待投影的平面矩形圖像進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， 所述將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為球形坐標系下的三維坐標的步驟是先將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為極坐標系下的坐標，再由極坐標系下的坐標轉(zhuǎn)換為球形坐標系下的三維坐標。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 對所述三維坐標進行旋轉(zhuǎn)變換是通過目標圖像在球形坐標系下的三維坐標與球形坐標系下繞任意軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣的乘積關(guān)系得到目標圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標系下的三維坐標。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影機球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標后，根據(jù)目標圖像旋轉(zhuǎn)前在球形坐標系下的三維坐標情況對所述三維坐標轉(zhuǎn)換的極坐標系下的坐標的角度進行預處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影機球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 在所述旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標后再轉(zhuǎn)換為二維平面坐標，以確定旋轉(zhuǎn)前的目標圖像的像素點在目標圖像坐標系下的位置。
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在源圖像坐標系的兩坐標軸的坐標范圍均是
，所述得到的源圖像的像素坐標為歸一化坐標，分別根據(jù)源圖像的像素的寬和高得到源圖像的實際像素坐標。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影機球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述源圖像坐標系的坐標原點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， 所述目標圖像的像素坐標在目標圖像坐標系的兩坐標軸的坐標范圍均是[-1，1]，所述目標圖像的坐標原點位于目標圖像的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影機球形顯示和旋轉(zhuǎn)輸出圖像的處理方法，其特征在于， 所述目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為極坐標系下的坐標的角度(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系下的運算角度(Θ )，所述運算角度的范圍為[0，2π)，根據(jù)目標圖像像素點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將投影機球形顯示輸出的圖像作為目標圖像，先建立源圖像坐標系、目標圖像坐標系和球形坐標系；再根據(jù)魚眼鏡頭的光路特性將目標圖像的像素坐標轉(zhuǎn)為球形坐標系下的三維坐標，再對三維坐標進行旋轉(zhuǎn)變換，并將旋轉(zhuǎn)變換后的三維坐標轉(zhuǎn)換為極坐標系下的坐標，然后根據(jù)極坐標系下的坐標得到源圖像的像素坐標；通過得到的源圖像的像素坐標處的像素點顏色進行目標圖像相對應的像素坐標處的像素點顏色輸出。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)明者袁學忠, 陳龍 申請人:無錫羿飛科技有限公司