一种环幕投影方法和系统及设备与流程

1.本发明涉及环幕投影技术领域，具体涉及一种环幕投影方法和系统及设备。


背景技术：

2.为了使投影机投射到环幕上的投影画面与环幕形状相吻合，需要进行前期调试。现有技术中的前期调试，是基于相机的视觉算法实现的，需要特定的工业相机和三维测量仪器，前期调试准备时间长。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的在于提供一种环幕投影方法和系统及设备，为环幕投影调试提供一种更快捷的解决方案，解决相机视觉算法设备投入大、调试时间长的问题。
4.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。
5.第一方面，提供一种环幕投影方法，包括：在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。
6.在一种可能的实现方式中，所述建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系，包括：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量，h为环幕的高度量；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。
[0007]
在一种可能的实现方式中，当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合，获取调整后所述特征像素的像素坐标，通过重新计算来修正所述投射关系。
[0008]
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换矩阵进行变换。
[0009]
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所
述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域，即，第一投影底片上位于所述第一小块位置的画面区域。
[0010]
进一步的，所述方法还包括：获取所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；在调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标的情况下，还调节所述第二小块的顶点在第二投影底片上的像素坐标；获取调节后的所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第二小块调节前后坐标矩阵建立第二单应性变换矩阵；利用所述第二单应性变换矩阵调节所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域，即，第二投影底片上位于所述第二小块位置的画面区域。
[0011]
其中，小块可以选取三角形、四边形、五边形或其它多边形的小块，小块的大小也可以根据实际需求进行选取，例如，当需要大区域调节时，可以将小块选取稍微大一些，小块形状可选为四边形、五边形等，当需要小区域高精度调节时，小块的形状为三角形更为适宜，最终小块的大小和形状，可以根据技术人员对图像的容忍程度确定。
[0012]
其中，所述获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵，具体可以包括：所述第一小块的每个顶点为一个像素点，获取所述第一小块各顶点在第一投影底片上的像素坐标，并用所述第一小块各顶点的像素坐标组成的坐标矩阵，表示所述第一小块。
[0013]
第二方面，提供一种环幕投影系统，包括：标记单元，用于在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；获取单元，用于获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；计算单元，用于建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；投射单元，用于按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。
[0014]
在一种可能的实现方式中，所述计算单元具体用于：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量，h为环幕的高度量；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。
[0015]
在一种可能的实现方式中，所述标记单元还用于当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合；所述获取单元，还用于获取调整后所述特征像素的像素坐标；所述计算单元，还用于通过重新计算来修正所述投射关系。
[0016]
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括边缘处理单元，用于：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换矩阵进行变换。
[0017]
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括重合处理单元，用于：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。
[0018]
进一步的，所述重合处理单元，还用于：获取所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；在调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标的情况下，还调节所述第二小块的顶点在第二投影底片上的像素坐标；获取调节后的所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第二小块调节前后坐标矩阵建立第二单应性变换矩阵；利用所述第二单应性变换矩阵调节所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域。
[0019]
第三方面，提供一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序包括计算机可执行指令，所述计算机设备运行时，所述处理器通过执行所述存储器中存储的程序，使得所述计算机设备执行如第一方面所述的环幕投影方法。
[0020]
第四方面，提供一种存储有程序的存储设备，所述程序包括计算机可执行指令，当所述程序被包括处理器的计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行如第一方面所述的环幕投影方法。
[0021]
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明的环幕投影方法，采用六点标定法计算从投影底片到环幕的投射关系，后续可基于此投射关系进行环幕的调试和投影。采用该种方法进行投影，可以有效简化调试方法和步骤，无需相机与三维测量仪帮助，即可完成环幕的调试和投影。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0023]
图1是本发明实施例提供的一种环幕投影方法的流程示意图；
[0024]
图2是两个投影画面在环幕上拼接形成完整画面的示意图；
[0025]
图3是本发明实施例建立环幕坐标系的示意图；
[0026]
图4是环幕角度量a和高度量h的示意图；
[0027]
图5是本发明实施例在投影拼接区划分小块的示意图；
[0028]
图6是本发明实施例在投影拼接区划分三角形小块的示意图；
[0029]
图7是本发明实施例中调节小块节点重合的示意图；
[0030]
图8是本发明实施例的一种环幕投影系统的结构示意图；
[0031]
图9是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0032]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0033]
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0034]
下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。
[0035]
请参考图1，本发明实施例提供一种环幕投影方法。该方法由包括一台或多台投影机的投影系统实施。所述环幕是指环形银幕。所述方法包括：
[0036]
步骤s1：在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；
[0037]
步骤s2：通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；
[0038]
步骤s3：获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；
[0039]
步骤s4：建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；
[0040]
步骤s5：按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。
[0041]
一些实施例中，步骤s4中所述建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系，可包括：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量(即，环幕卷曲方向的弧度数值)，h为环幕的高度量(即，与环幕卷曲方向垂直的长度数值)；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。
[0042]
一些实施例中，方法还包括：当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合，获取调整后所述特征像素的像素坐标，通过重新计算来修正所述投射关系。
[0043]
一些实施例中，方法还包括：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换矩阵进行变换。
[0044]
其中，获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵，具体可以包括：所述小块的每个顶点为一个像素点，获取所述小块各顶点在投影底片上的像素坐标，并用所述小块各顶点的像素坐标组成的坐标矩阵，表示所述小块。
[0045]
一些实施例中，上述方法还可以用于多通道投影系统。多通道投影系统可以包括
多台投影机，由每一台投影机构成一个投影通道；或者，当一台投影机包括两个或两个以上投影镜头时，也可以由一台投影机提供两个或两个以上投影通道，此时，整个多通道投影系统可以仅包括一台投影机。多通道投影系统可以将至少两个投影底片分别通过不同的投影通道投向同一环幕的不同区域，在环幕上拼接形成完整的画面，如图2所示。
[0046]
当应用于多通道投影系统时，所述方法还可以包括：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。
[0047]
值得说明的是，为了使两个画面的拼接处看起来不突兀，则相接的地方必须留有余量，以进行画面融合。所述待重合区域是投影底片上用于进行画面拼接融合所留的余量区域，或者说拼接区域。
[0048]
进一步的，所述方法还包括：获取所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；在调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标的情况下，还调节所述第二小块的顶点在第二投影底片上的像素坐标；获取调节后的所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第二小块调节前后坐标矩阵建立第二单应性变换矩阵；利用所述第二单应性变换矩阵调节所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域。
[0049]
如上所述，本发明的环幕投影方法，采用六点标定法计算投影底片到环幕的投射关系，即：通过将标记的至少六个特征像素的投影画面与至少六个指定的投影位置点一一重合，根据至少六个特征像素的像素坐标与指定的投影位置点的坐标的对应关系，计算特征像素到投影位置点的投射关系。后续可基于该投射关系对投影底片进行变形处理，然后投射到环幕上。采用该种方法进行环幕投影，可以有效简化调试方法和步骤，无需相机与三维测量仪帮助，即可完成环幕的调试和投影。
[0050]
下面，通过一个应用场景下的具体实施例，对本发明方法的技术方案作进一步详细描述。
[0051]
投影机所需投射的画面即投影底片是二维图像，而投射到环幕上所形成的现实影像即投影画面是三维影像。根据光学原理，投影仪可以视为逆向的相机模型。
[0052]
已知现有的相机模型有：
[0053][0054]
其中u，v代表芯片上的像素坐标，x
t
，y
t
，z
t
为现实中的坐标，zc为等效焦距，将m
11
～m
34
的矩阵简称为m矩阵。对于m矩阵，有六个或六个以上特征点且非共面时，可求解。则由数
学原理有：m的逆矩阵与现实中的坐标相乘可得到相应的像素坐标。该种求解m矩阵的方法称为六点标定法。
[0055]
本实施例中，通过逆向应用上述的相机模型来计算投射关系，方法如下。
[0056]
首先，建立坐标系。如图3所示，对于环幕，环幕坐标系可以以环幕旋转中心线高度二分之一处为坐标原点，z轴朝向环幕中央，x轴水平向右建立。
[0057]
其次，基于环幕坐标方向，选取环幕范围均布的至少6个物理点作为指定的投影位置点。可选的，可以顺时针方向取环幕上外框已知坐标[x,y,z]的至少6个投影位置点，如图3所示。投影位置点的坐标可由环幕图纸得到。坐标[x,y,z]是指投影位置点在环幕坐标系中的三维坐标。
[0058]
然后，可通过计算机像素标记软件，在投影底片上标记至少6个特征像素，通过改变特征像素标记点位置，使得各个特征像素在环幕上的投影画面分别与各个投影位置点一一重合，记录下重合时各个特征像素的像素坐标[c,r]。
[0059]
然后，将标记的至少6个投影位置点的坐标[x,y,z]及其对应的至少6个特征像素的像素坐标[c,r]代入逆向的相机模型，通过线性求解可计算出对应的m矩阵，该m矩阵的逆矩阵与投影位置点的坐标[x,y,z]相乘等于对应特征像素的像素坐标[c,r]。
[0060]
进一步的，对于环幕上的投影画面，可以将其进行平面的二维展开，环幕的一点[x,y,z]可以化简为对应的环幕的角度量a和高度量h，公式为：
[0061][0062]
其中，角度量a为环幕卷曲方向的弧度数值，高度量h为与环幕卷曲方向垂直的长度数值，如图4所示。
[0063]
横向的缩放因子即为环幕半径r，可通过调整原始图像的宽高比来体现，是可隐去的，因此结合上面公式可以建立[a，h]到[c，r]的变换矩阵。于是，可以建立起投影底片的像素投射到环幕的投射关系，基于该投射关系可完成投影底片的变形，将变形后的投影底片投射到环幕上形成投影画面。
[0064]
然而，将变形后的投影底片由对应的投影机投射时，由于给定的6个投影位置点的坐标[x,y,z]是基于图纸理论位置的值，并非精准现实坐标数值，其中有可能存在一定的误差，即初版投影画面与环幕形状可能存在一定的偏离度程度，这种误差会造成投射出去的投影画面形状与环幕形状分离。为解决该问题，一些实施例中，可以按照图像偏离的程度调整标记的特征像素，将分离区域的特征像素向与投影画面重合的方向调整，获取调整后特征像素的像素坐标，通过进行重新计算来修正投射关系，实时输出改变后的变形图片，观察修正结果，可通过多次重复修正步骤，最终得与环幕准确吻合的变形图像。至此建立起更加准确的数学模型，建立起精确的投射关系。
[0065]
一些实施例中，若采用多通道投影系统将至少两个投影底片的画面投向同一环幕，则需要对投射至环幕上的两个投影画面进行拼接，以便在环幕上拼接形成完整的画面。投影拼接区(即投影画面的拼接区域，或称为拼接带)是两个投影画面的待重合区域，在该区域容易出现两个画面不能完全重合的现象。
[0066]
请参考图5，为解决该问题，本发明一些实施例中，可将各个投影底片的拼接区(待重合区域)按照至少两个方向，例如按照环幕的角度量a和高度量h方向，进行节点划分，根
据上所述的投射关系，进而在投影底片的待重合区域形成多个节点可动可调的小块(调节的是投影底片节点的像素坐标)，每个小块由若干个节点(即顶点)围合而成。该小块为多边形小块，具体可以是四边形、三角形或正六边形或其它形状的小块，例如图5中所示的矩形小块，或者如图6中所示的三角形小块。通过调节小块的各个节点，可改变小块的形状。每个小块的大小取决于调试者容忍的画面变形效果，理论上使小块越接近平面越好，而当小块无限接近平面时，即使再进一步细分，对调试结果也不会产生太大影响。单个小块可近似视为平面，记为[c，r]矩阵。
[0067]
如图7所示，可通过移动小块的若干个节点，使得互相拼接的两个相邻投影底片的包含相同画面的小块的相分离的节点重合。进一步的，为避免人为因素如视觉不同带来的影响，可以用辅助光标线仪器来保证效果。将小块调节变换后的坐标矩阵记为[c'，r']矩阵，通过调节前后的两个坐标矩阵即可以建立起其中的单应性关系，得到小块调节变化前后的单应性变换矩阵。
[0068]
矩阵变换变换关系如下：
[0069][0070]
简写为[p']＝[h][p]，[p]和[p']分别是对小块调节前后的矩阵，[h]是单应形变换矩阵。
[0071]
具体的，调整方法可包括：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵，记为[c1，r1]。然后，调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵，记为[c1'，r1']。基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵[h1]。后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵[h1]调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。
[0072]
进一步的，调整方法还包括：获取所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵[c2，r2]，在调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标的情况下，还调节所述第二小块的顶点在第二投影底片上的像素坐标，，以及，获取调节后的所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵，记为[c2'，r2']，基于所述第二小块调节前后坐标矩阵建立第二单应性变换矩阵[h2]，后续利用所述第二单应性变换矩阵[h2]调节所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域。
[0073]
其中，可以预先将所述第一投影底片的待重合区域划分为n个a小块，将所述第二投影底片的待重合区域划分为n个b小块，n个a小块与n个b小块一一对应，相对应的a小块和b小块具有相同画面；所述第一小块是n个a小块中的任一小块，所述第二小块是与所述第一小块对应的、具有相同画面的b小块。
[0074]
后续投影时，可以首先获取所述第一投影底片上的像素点到环幕上的投影位置点的第一投射关系f1，以及，所述第二投影底片上的像素点到环幕上的投影位置点的第二投
射关系f2；然后，将所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域按照所述第一单应性变换矩阵变换，然后按照所述第一投射关系f1投射到环幕上；将所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域按照所述第二单应性变换矩阵变换，然后按照所述第二投射关系f2投射到环幕上。
[0075]
各投影底片中的待重合区域，先经过该单应性变换矩阵的映射变换，再经投影机投射画面到环幕上，就会形成一个完整的拼接画面。
[0076]
另外，在环幕的边缘区域，容易出现投影画面与环幕边缘不能吻合的现象。
[0077]
为解决该问题，本发明一些实施例中，如果投影画面的边缘与环幕的边缘没有重合，可将投影底片上的未重合区域，分成多个节点(顶点)可动可调的小块，每个小块由多个节点围合构成，该小块为多边形小块，具体可以是四边形、三角形或正六边形或其它形状的小块，例如图5中所示的平面矩形小块，或者如图6中所示的三角形小块。多边形小块的每个顶点为一个可调节角度量a和高度量h的节点。可以通过调节各小块的顶点在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合，获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；后续，就可以首先将需要投影的投影底片上的未重合区域通过所述单应性变换矩阵进行变换，然后再进行投射，以确保投影画面与环幕边缘重合。
[0078]
综上，本发明实施例公开了一种环幕投影方法。相对于相机的视觉算法，本发明方法摆脱了相机和三维测量仪，采用六点标定法，先得到初版粗略变形图像，并通过标记点修正来保证形，通过节点修正保证拼接区域的细，且提高了调试灵活性，极大简化了调试方法和步骤，可更快捷方便的完成环幕的调试。
[0079]
请参考图8，本发明的一个实施例，还提供一种环幕投影系统，可包括：
[0080]
标记单元81，用于在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；
[0081]
获取单元82，用于获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；
[0082]
计算单元83，用于建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；
[0083]
投射单元84，用于按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。
[0084]
一些实施例中，所述计算单元83具体用于：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量，h为环幕的高度量h；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。
[0085]
一些实施例中，所述标记单元81还用于当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合；所述获取单元82，还用于获取调整后所述特征像素的像素坐标；所述计算单元83，还用于通过重新计算来修正所述投射关系。
[0086]
一些实施例中，还包括边缘处理单元85，用于：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换
矩阵进行变换。
[0087]
一些实施例中，还包括重合处理单元86，用于：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。
[0088]
进一步的，重合处理单元86，还用于：获取所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；在调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标的情况下，还调节所述第二小块的顶点在第二投影底片上的像素坐标；获取调节后的所述第二小块包含的像素点在第二投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第二小块调节前后坐标矩阵建立第二单应性变换矩阵；利用所述第二单应性变换矩阵调节所述第二投影底片的所述第二小块所在画面区域。
[0089]
请参考图9，本发明的一个实施例，还提供一种计算机设备90，包括处理器91和存储器92，所述存储器92中存储有程序，所述程序包括计算机可执行指令，所述计算机设备90运行时，所述处理器91通过执行所述存储器92中存储的程序，使得所述计算机设备90执行如上文所述的环幕投影方法。
[0090]
本发明的一个实施例，还提供一种存储有程序的存储设备，所述程序包括计算机可执行指令，当所述程序被包括处理器的计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行如上文所述的环幕投影方法。
[0091]
综上，本发明实施例公开了一种环幕投影方法和系统及及设备，从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：本发明的环幕投影方法，采用六点标定法对需要投影的图像进行变形处理，即，通过标记六个或者六个以上特征像素使之与已知坐标的多个投影位置点重合，来建立投影底片上的特征像素到环幕的投射关系，基于此投射关系可以将投影底片准确的投射到环幕上。采用该种方法进行环幕投影，可以有效简化调试方法和步骤，无需相机与三维测量仪帮助，即可完成环形幕的调试。
[0092]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0093]
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上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。

技术特征：
1.一种环幕投影方法，其特征在于，包括：在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系，包括：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量，h为环幕的高度量；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合，获取调整后所述特征像素的像素坐标，通过重新计算来修正所述投射关系。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换矩阵进行变换。5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。6.一种环幕投影系统，其特征在于，包括：
标记单元，用于在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；获取单元，用于获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；计算单元，用于建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；投射单元，用于按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算单元具体用于：将所述投影位置点在环幕坐标系下的坐标[x，y，z]，简化用[a，h]来表示，a为环幕的角度量，h为环幕的高度量h；求解一个变换矩阵，使投影位置点的坐标[a，h]与该变换矩阵相乘等于对应的特征像素的像素坐标[c，r]。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述标记单元还用于当按照所述投射关系投射到环幕上的投影画面与环幕形状存在偏离时，调整所述特征像素使投影画面向环幕重合；所述获取单元，还用于获取调整后所述特征像素的像素坐标；所述计算单元，还用于通过重新计算来修正所述投射关系。9.根据权利要求6-8中任一所述的系统，其特征在于，还包括：边缘处理单元，用于：判断投影画面的边缘与环幕的边缘是否重合，若否，则将投影底片上的未重合区域分成多个小块；通过调节各小块的顶点在投影底片上的像素坐标来改变小块的形状，使投影画面的边缘与环幕的边缘重合；获取每个小块调节前后包含的像素点在投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于小块调节变化前后的坐标矩阵建立单应性变换矩阵；将投影底片上的未重合区域通过得到的单应性变换矩阵进行变换。10.根据权利要求6-8中任一所述的系统，其特征在于，还包括：重合处理单元，用于：在第一投影底片中选取第一小块，在第二投影底片中选取第二小块，所述第一小块和所述第二小块分别为第一投影底片和第二投影底片的待重合区域中的具有相同画面的多边形小块；获取所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；调节所述第一小块的顶点在第一投影底片上的像素坐标，以使所述第一小块和所述第二小块在环幕上的投影重合；获取调节后的所述第一小块包含的像素点在第一投影底片上的像素坐标组成的坐标矩阵；基于所述第一小块调节前后坐标矩阵建立第一单应性变换矩阵；后续投影时，利用所述第一单应性变换矩阵调节所述第一投影底片的所述第一小块所在画面区域。11.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序包括计算机可执行指令，所述计算机设备运行时，所述处理器通过执行所述存储器中存储的程序，使得所述计算机设备执行如权利要求1所述的环幕投影方法。12.一种存储有程序的存储设备，所述程序包括计算机可执行指令，当所述程序被包括处理器的计算机设备执行时，使得所述计算机设备执行如权利要求1所述的环幕投影方法。

技术总结
本发明公开了一种环幕投影方法和系统及设备，方法包括：在投影底片中标记n个特征像素，n为不小于6的整数；通过调节所述特征像素在投影底片上的像素坐标位置，使标记的n个特征像素在环幕上的投影画面分别与指定的n个投影位置点重合，其中，指定的投影位置点在环幕坐标系中的坐标已知；获取重合时n个所述特征像素在投影底片上的像素坐标；建立所述特征像素投射至所述环幕的投射关系；按照所述投射关系将所述投影底片上的画面投射至所述环幕。本发明的环幕投影方法，采用六点标定法计算从投影底片到环幕的投射关系，可以有效简化调试方法和步骤，无需相机与三维测量仪帮助，即可完成环幕的调试和投影。成环幕的调试和投影。成环幕的调试和投影。


技术研发人员：黄涛 罗尧 季云
受保护的技术使用者：华强方特（深圳）科技有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25