| 主权项 |
1.一种基于棋盘标定的摄像机映射方法，包括如下步骤：⑴.棋盘标定，采用棋盘角点检测方法；⑵.激光特征提取，采用动态采样与阈值化方法；⑶.计算激光光斑指向的图像位置，在步骤（2）获得光斑阈值范围后，对整个图像进行扫描，对符合光斑阈值范围的像素点进行提取，同时进行连通域检测，当连通域在标准范围内，则确定为激光光斑，求其连通域的重心，从而获得激光光斑重心，完成激光光斑位置提取，其特征在于，步骤（1）中所述采用棋盘角点检测方法，包括如下步骤：（11）.绘制棋盘图像由棋盘标定系统绘制棋盘图像，产生棋盘图形<img file="727841DEST_PATH_IMAGE002.GIF" wi="15" he="18" />-SOURCE,利用下述两公式在棋盘标定系统中创建棋盘图形<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE003.GIF" wi="15" he="18" />-SOURCE，<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE005.GIF" wi="396" he="42" /><img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE007.GIF" wi="399" he="42" />其中Black表示该像素点的RGB分量均为0,White表示该像素点的RGB分量均为255；（12）.输出棋盘图像对步骤（11)绘制的棋盘图像，利用OpenCV自带的highgui全屏展现棋盘图形P_SOURCE，并将棋盘图形P_SOURCE信号输出至成像仪显示；（13）.摄像头捕捉投影区域利用OpenCV的库函数控制摄像头对投影区域进行捕捉，从而获得投影图像；（14）.图像二值化对步骤（13）获得的投影图像采用二值化进行预处理，用于消除图形中无关的背景区域，提高棋盘角点检测的准确度；（15）.图像滤波采用中值滤波的方式对投影图像进行去噪；（16）.定位棋盘角点对步骤（15）的滤波后的投影图像，利用OpenCV中的函数cvFindChessboardCorners()进行棋盘角点定位，当棋盘角点定位成功，则获得产生的棋盘图像的内角点，即投影内角点，则转向下一步骤的（17）步骤，当棋盘角点定位失败，则返回步骤（15）；对投影图像再进行滤波，经多次滤波后的投影图像仍不能准确定位棋盘角点，则向用户发出请求，返回步骤（12）重新标定；（17）.产生映射图像采用线性扩展的方法，由步骤（16）产生的棋盘图像投影内角点计算得出棋盘图像的投影外角点，其具体方法步骤如下：171.确定棋盘图像投影外角点C对应的物理外角点Z；172.寻找距离物理外角点Z最近的物理内角点X，沿ZX作线段得物理内角点Y，使得ZX=XY；173.确定物理内角点Y、Z对应的投影内角点A、B；174.寻找点D使得DA=AB；175.确定投影外角点C坐标为D；对所有的投影外角点进行计算，从而获取其对应的位置，投影外角点的集合与投影内角点的集合求并集，获得投影角点的集合；依据投影角点与物理角点的对应关系，将投影块与物理块之间进行一一对应，之后建立物理点与投影点之间的映射关系，采用线性变化计算物理点与投影点之间的映射关系；<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE009.GIF" wi="12" he="23" />㈠.建立从物理点向投影点的映射关系：a. 获取物理点D，确定其所在的物理块的物理角点，将四个物理角点按左上，右上，左下，右下顺序依次标为A、B、C、E；b. 作DF//AC，DF与AB相交于F点，求k1=AF/AB，k2=DF/AC；c. 确定A、B、C、E对应的投影角点为X、Y、Z、U；d. 求得XY上一点N，使得NX/XY=k1；e. 求得一点M，使得MN/XZ=k2，且M点在四边形XYUZ内部，M即为物理点D对应的投影点；㈡.采用上述同样的方法，建立从投影点向物理点的映射关系：a. 获取投影点D'，确定其所在的投影块的投影角点，将四个投影角点按左上，右上，左下，右下顺序依次标为A'、B'、C'、E'；b. 作<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="35" he="20" />//<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE013.GIF" wi="32" he="21" />,<img file="769615DEST_PATH_IMAGE011.GIF" wi="35" he="20" />与<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE015.GIF" wi="32" he="20" />相交于<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE017.GIF" wi="18" he="20" />点,求<img file="2010105561555100001DEST_PATH_IMAGE019.GIF" wi="20" he="20" />1=<img file="DEST_PATH_IMAGE021.GIF" wi="71" he="21" />，<img file="858007DEST_PATH_IMAGE019.GIF" wi="20" he="20" />2=<img file="66265DEST_PATH_IMAGE022.GIF" wi="35" he="20" />//<img file="756004DEST_PATH_IMAGE013.GIF" wi="32" he="21" />；c. 确定<img file="450903DEST_PATH_IMAGE024.GIF" wi="18" he="18" />、<img file="530985DEST_PATH_IMAGE026.GIF" wi="18" he="18" />、<img file="605252DEST_PATH_IMAGE028.GIF" wi="20" he="18" />、<img file="146567DEST_PATH_IMAGE030.GIF" wi="18" he="20" />对应的物理角点为<img file="15297DEST_PATH_IMAGE032.GIF" wi="21" he="20" />、<img file="644993DEST_PATH_IMAGE034.GIF" wi="18" he="18" />、<img file="319688DEST_PATH_IMAGE036.GIF" wi="20" he="18" />、<img file="718439DEST_PATH_IMAGE038.GIF" wi="20" he="21" />；d. 求得<img file="20720DEST_PATH_IMAGE040.GIF" wi="36" he="20" />线上的一点<img file="137712DEST_PATH_IMAGE042.GIF" wi="20" he="21" />，使得<img file="288201DEST_PATH_IMAGE044.GIF" wi="111" he="18" />；e. 求得一点<img file="807038DEST_PATH_IMAGE046.GIF" wi="26" he="18" />，使得<img file="14641DEST_PATH_IMAGE048.GIF" wi="117" he="18" />，且<img file="618929DEST_PATH_IMAGE046.GIF" wi="26" he="18" />点在四边形<img file="573110DEST_PATH_IMAGE050.GIF" wi="62" he="18" />内部，<img file="946454DEST_PATH_IMAGE046.GIF" wi="26" he="18" />点即为投影点<img file="DEST_PATH_IMAGE052.GIF" wi="21" he="18" />对应的物理点；至此，完成棋盘标定，获得映射图像；所述步骤（2）中采用动态采样与阈值化方法提取激光特征，是采用改进的激光光斑采样，以确定激光光斑阈值范围，精准地进行光斑提取，具体包括以下步骤： (a)向屏幕投射白色图像; (b)摄像头对投影区域进行捕捉; (c)得到在无激光光斑时，图像的阈值范围从S_MIN到S_MAX； (d)用户向屏幕投射激光光斑，此时系统仍保持向屏幕投射白色图像； (e)摄像头对投影区域进行捕捉； (f)得到了在有激光光斑时，图像的阈值范围从L_MIN到L_MAX； (g)重复步骤(d)~(f)，捕捉30~60帧图像，将每帧的图像阈值最大值L_MAX均记录下来组成集合{MAX}; (h)取得{MAX}中的最小值MIN; (i)结合步骤(c)的S_MAX，计算得到激光光斑的阈值范围从LASER_MIN到LASER_MAX，其中LASER_MIN=(L_MAX+2*MIN)/3，LASER_MAX=255； (j)LASER_MIN至LASER_MAX作为激光光斑的阈值范围。 |
