CN112050751B - 一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质 - Google Patents

一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质，投影仪标定方法应用于投影仪标定***，投影仪标定方法包括：获取标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和标定图像，生成世界坐标系、摄像机像平面坐标系和投影仪像平面坐标系；根据标定图像、世界坐标系、投影仪像平面坐标系和摄像机像平面坐标系，计算投影仪的标定参数；根据标定参数，对投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系；在标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据矫正点对应的矫正点世界坐标和在投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系。本发明能够有效提高投影仪标定效率。

Description

一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质
技术领域
本发明视觉标定技术领域，尤其涉及一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质。
背景技术
结构光三维测量技术是一种非接触式的三维测量方法，它具有无损、高效、低成本、高可靠性等优势。其中，结构光中的编码结构光无需进行扫描，具有较高的测量效率，因此被广泛应用。一般的结构光的三维测量***包括摄像机、投影仪、被测物品构成，投影仪将编码条纹按照时间顺序依次投射到被测物品上，物品表面会将条纹进行扭曲，产生形变，摄像机获取每一幅变形的条纹图像，然后对条纹图像进行解码，以根据光学三角测量原理获取物品的三维坐标，进而完成三维重建。
在进行测量之前，需要对结构光三维测量***进行***标定。常见的方法包括几何三角法、多项式拟合法、逆相机法、伪相机法。其中，逆向机法和伪相机法需要先对相机进行标定，再对投影仪进行标定，因此投影仪的标定参数存在累计误差。而伪相机法虽然避免了误差的累积，但是存在标定精度易受光照影响或计算效率较低等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质，旨在解决现有技术中投影仪标定精确度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种投影仪标定方法，所述投影仪标定方法包括如下步骤：
获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系；
根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数；
根据所述标定参数，对所述投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系；
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系包括：
控制所述投影仪向所述标定板所在平面连续投影编码结构光，并控制所述摄像机在未投影和投影过程中拍摄标定图像；
对所述标定图像进行解码，生成所述标定板在摄像机像平面中对应的摄像机坐标信息和在所述投影仪像平面中对应的投影仪坐标信息；
根据所述坐标参数、所述摄像机坐标信息和所述投影仪坐标信息，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数包括：
根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵；
根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述标定板中选取多个标定点，并计算所述标定点摄像机坐标和所述中心点坐标之间的距离；
根据所述标定图像的高度、所述距离、预先设置的面积上限阈值和面积下限阈值，计算所述标定图像中匹配区域的面积；
根据所述面积，确定各个标定点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系中对应的局部区域；
基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述局部区域内随机选取多对候选点，其中同一点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系的坐标为一对候选点；
根据所述候选点的坐标，计算所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的单应性矩阵。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述标定参数包括内参、外参和畸变系数，所述根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数包括：
根据所述单应性矩阵，计算所述标定点摄像机坐标在所述投影仪像平面坐标系中对应的标定点投影仪坐标；
根据所述标定点投影仪坐标和所述标定点世界坐标，计算所述投影仪的内参、外参和畸变系数。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系包括：
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并随机在所述矫正点中选取多个计算点，其中，所述计算点的数量小于所述矫正点的数量；
根据所述计算点对应的计算点世界坐标和计算点投影仪第一坐标，计算各个所述矫正点对应的矫正点理论坐标；
根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标；
将所述矫正点第二坐标映射至所述投影仪第一坐标系，并对所述投影仪第一坐标系中各个坐标进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
可选地，所述的投影仪标定方法，其中，所述根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标包括：
计算所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标之间的误差；
判断各个所述误差是否大于预设的误差阈值；
若是，则将所述误差对应的矫正点删除；
若否，则根据所述误差，计算对应的矫正点第二坐标。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种智能终端，其中，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被所述处理器执行时实现如上所述的投影仪标定方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被处理器执行时实现如上所述的投影仪标定方法的步骤。
本发明首先投影一系列的编码结构光至标定板，摄像机拍摄多张标定图像，再根据标定图像、投影仪像平面坐标系、摄像机像平面坐标系以及世界坐标系，计算投影仪的标定参数，并根据标定参数对投影仪进行矫正。然后利用交比不变形，根据标定板中共线的点对应世界坐标系和校正后的投影仪像平面坐标系中坐标，进行二次矫正，从而对投影仪的标定参数中的畸变系数进行进一步矫正，从而提高投影标定的精确性。
此外，本发明还根据标定图像中标定点和标定图像的中心点的距离计算不同的局部区域，然后分别在投影仪像平面坐标系和摄像机像平面坐标系的局部区域内选取多对候选点，计算两者之间的转换关系，也就是单应性矩阵。通过单应性矩阵，投影仪像平面坐标系的坐标和世界坐标系的坐标可进行对应，从而可计算投影仪的标定参数。相机所拍摄的原始图像的畸变是随着与中心点的距离拉大而增加，因此随着标定点与中心点的距离的拉长，标定点在世界坐标系的坐标和摄像机像平面坐标系的坐标差距越大，也就是越不可信。因此本方案通过标定点与中心点之间的距离，确定可信的局部区域，并根据局部区域内的点计算单应性矩阵，从而增加单应性矩阵的可靠性，提高后续计算投影仪标定参数的精确度。
附图说明
图1是本发明投影仪标定方法提供的较佳实施例的流程图；
图2是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S100的流程图；
图3是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S200的流程图；
图4是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S210的流程图；
图5是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S214的流程图；
图6是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S2220的流程图；
图7是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中采用的交比不变性原理的示意图；
图8是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S400的流程图
图9是本发明投影仪标定方法的较佳实施例中步骤S430的流程图；
图10为本发明智能终端的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明较佳实施例所述的投影仪标定方法，如图1所示，所述投影仪标定方法包括以下步骤：
步骤S100、获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系。
在本实施例中，先获取预先设置的坐标参数，坐标参数包括坐标的原点，坐标轴的方向等，然后根据所述坐标参数，建立所述世界坐标系、所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系的坐标轴。根据所述标定板的参数，对所述世界坐标系的坐标轴进行细化，得到所述世界坐标系。此外，控制所述投影仪投影编码结构光所述标定板，并控制所述摄像机拍摄对应的标定图像，然后对所述标定图像进行解码，从而将所述摄像机像平面坐标系中的点与所述投影仪像平面坐标系中的点进行对应，并生成所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系。
进一步地，参阅图2，步骤S100包括：
步骤S110，控制所述投影仪向所述标定板所在平面连续投影编码结构光，并控制所述摄像机在未投影和投影过程中拍摄标定图像。
具体地，本实施例以采用编码结构光中的格雷码进行描述，格雷码又称为循环码，格雷码的任何像素点最多只有一次处于黑白条纹边界处，因此相邻像素点的编码值最多只有一位不同。然而在同样的格雷码下，屏幕分辨率越高，相同码值的格雷码数量也会增加，因此投影若干线移图案，将具有相同码值的像素点区分开，后续对格雷码和线移进行解码，即可粗略确定某些像素点的坐标。在本实施例中，所述标定板为棋盘格标定板，圆点标定板等可用于相机标定的标定板。
首先，根据被测物体的远景和环境光强，调整所述摄像机的焦距和光圈，以及所述投影仪的焦距。先控制所述摄像机单独捕获所述标定板，将其记为标定图像1。然后控制所述投影仪将格雷码投影至所述标定板所在平面上，所述摄像机在此期间拍摄多张标定图像，记为标定图像N。对所述标定图像N进行自动阈值分割，得到相应的二值化图像，然后对所述二值化图像进行解码，得到所述标定板所在平面上的点在所述投影仪像平面上的像素点，将所述标定图像N与所述标定图像1进行比对，可进一步确定所述标定板中的点在所述投影仪像平面中对应的坐标信息。
步骤S120，对所述标定图像进行解码，生成所述标定板在摄像机像平面中对应的摄像机坐标信息和在所述投影仪像平面中对应的投影仪坐标信息。
具体地，因为所述标定图像位于所述摄像机像平面，因此可将所述标定图像的像素点作为单位点，可得到在不同坐标轴上的刻度，从而得到摄像机像平面的坐标信息。同时，结合所述标定图像中的格雷码解码值和所述线移码解码值，可计算所述标定板上各个点在所述投影仪像平面中对应的位置。为更好确定标定板中的各个点的具***置，本实施例采用的标定板为棋格盘标定板。
步骤S140、根据所述坐标参数、所述摄像机坐标信息和所述投影仪坐标信息，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系。
在本实施例中，先获取预先设置的坐标参数，坐标参数包括坐标的原点，坐标轴的方向等。如该坐标参数包括世界坐标系的原点为标定板的左上角端点为坐标系原点，水平向右为X轴正方向，垂直向下Y轴正方向，垂直X、Y轴向里为Z轴正方向，所述标定板的实***于所述世界坐标系中，因此，可根据所述标定板的长宽、各个标定点以及所述标定点彼此之间距离标定板的距离等信息，对该X轴、Y轴和Z轴标记刻度，从而生成所述世界坐标系。以所述摄像机像坐标系为例，当确定坐标轴的方向、原点的位置以及各个坐标轴的刻度，即可生成所述摄像机像平面坐标系，基于同理，可生成所述投影仪像平面坐标系。
步骤S200、根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数。
进一步地，参阅图3，步骤S200包括：
步骤S210、根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵。
具体地，单应性(Homography)是用于描述物体在世界坐标系和像素坐标系之间的位置映射关系，对应的变换矩阵为单应性矩阵。在本方案中，由于所述标定图像是通过所述投影仪和所述摄像机共同作用得到的，因此所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间存在位置映射关系，若计算得到所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的单应性矩阵，即可将所述投影仪作为一个“伪摄像机”，计算所述投影仪的标定参数。单应性矩阵的计算方法主要是选取多对点，然后通过对点之间的转换关系估计两个平面的转换矩阵。
进一步地，参阅图4，步骤S210包括：
步骤S211、在所述标定板中选取多个标定点，并计算所述标定点摄像机坐标和所述中心点坐标之间的距离。
具体地，所述标定板有多个标定点，在所述摄像机拍摄的标定图像中会出现标定点，并根据所述摄像机像平面坐标系，确定各个标定点对应的标定点摄像机坐标。本实施例采用的是棋盘格标定板，标定点为棋格盘标定板的角点，为可减少后续局部区域重叠的可能，可优先选择彼此之间距离较远的角点，。在所述摄像机像平面坐标系中将所述标定图像的中心点挑取出来，并得到其坐标，即所述中心点坐标。通过欧式距离公式计算两者之间的距离，公式如下：
Di＝||pi-oc||2，
其中，pi表示所述标定点摄像机坐标，oc表示所述中心点坐标，Di表示所述标定点摄像机坐标和所述中心点坐标之间的欧式距离。
步骤S212、根据所述标定图像的高度、所述距离、预先设置的面积上限阈值和面积下限阈值，计算所述标定图像中匹配区域的面积。
具体地，所述标定图像有一定的高度，如所述标定图像的规格为100*100pixel，则所述标定图像的高度为100。预先设定匹配区域面积的最大值和最小值，也就是面积上限阈值和面积下限阈值，从而在所述标定图像中的面积的大小，匹配区域的面积计算公式如下：
Figure BDA0002589537230000111
其中，S为所述面积，m为所述面积上限阈值，n为所述面积下限阈值，h为所述标定图像的高度，S为所述面积。
步骤S213、根据所述面积，确定各个标定点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系中对应的局部区域。
具体地，若当前区域面积是根据标定点A的标定点摄像机坐标与所述中心点坐标计算得到，则以标定点A为中心，在所述标定图像中选取与所述面积的大小一致的局部区域，局部区域的形状可为圆形、正方形等。
目前的局部区域都是根据预先设定的数值得到的，需要在标定图像中进行复杂的转换才可圈定局部区域，因此效率低下，且未能考虑所述标定图像中存在的畸变，导致后续计算投影仪坐标存在较大的误差，而根据不同的标定点，针对各个标定点在所述标定图像中的位置，来划分不同的局部区域，一方面简化了计算步骤，另一方面也可提高后续计算的精确度。
步骤S214、基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵。
具体地，可根据所述局部区域在所述摄像机像平面坐标系中对应的位置，确定其在所述投影仪像平面坐标系中的位置。在所述局部区域中多个点对应所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系中的位置坐标，可确定同一个点在两个坐标系中不同的位置坐标，计算两者的转化关系，从而计算两个坐标系之间的单应性矩阵。
进一步地，参阅图5，步骤S214包括：
步骤S2141、在所述局部区域内随机选取多对候选点，其中同一点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系的坐标为一对候选点。
具体地，如某点E，在所述世界坐标系中存在世界坐标，通过所述摄像机对所述标定图像的解析，可得到点E在所述摄像机像平面坐标系对应的坐标和在所述投影仪像平面坐标系对应的坐标，因此可确定所述局部区域在所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系中坐标。若随机选取的点为点E，则其在所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系中对应的点分别为Ec和Ep，则Ec和Ep为一对候选点。
步骤S2142、根据所述候选点的坐标，计算所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的单应性矩阵。
具体地，由于同一对候选点源于同一个点，因此可通过多对候选点计算所述投影像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的转换公式，本方案采用单应性矩阵作为转换公式，为减少噪声点对计算的影响，本实施例采用随机抽样一致(Random SampleConsensus，RANSAC)法求两者之间的单应性矩阵。
预先在所述候选点中选取一部分作为已知数，计算对应的转换矩阵，记为M，然后计算剩余一部分的候选点坐标与M之间的距离，根据距离筛选掉局外点并记录局内点的值，重复多次，并选择局内点值最大的转换矩阵作为最终获取的单应性矩阵。
计算公式如下：
Figure BDA0002589537230000141
其中xc为所述候选点中位于所述摄像机像平面坐标系的点的坐标，xp为所述候选点中位于所述投影仪像平面坐标系的点的坐标，Hi为所述转换矩阵，
Figure BDA0002589537230000142
为所述单应性矩阵。
步骤S220、根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数。
具体地，本无法将所述世界坐标系与所述投影仪像平面坐标系联系起来，但通过所述单应性矩阵，可将所述世界坐标系系于所述投影仪像平面坐标系进行关联，将所述投影仪作为摄像机标定方法，采用摄像机标定方法，对所述投影仪进行标定，计算所述投影仪的标定参数。
进一步地，参阅图6，步骤S220包括：
步骤S221、根据所述单应性矩阵，计算所述标定点摄像机坐标在所述投影仪像平面坐标系中对应的标定点投影仪坐标；
具体地，根据所述单应性矩阵，可确定所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的转换关系，从而得知标定点点在所述摄像机像平面坐标系中的坐标，可确定其在所述投影仪像平面坐标系中的坐标，计算公式如下：
Figure BDA0002589537230000143
其中，qi为标定点在所述投影仪像平面坐标系中的坐标，pi为标定点在所述摄像机像平面坐标系中的坐标，
Figure BDA0002589537230000144
为所述单应性矩阵。
步骤S222、根据所述标定点投影仪坐标和所述标定点世界坐标，计算所述投影仪的内参、外参和畸变系数。
具体地，将所述投影仪作为一个相机，通过标定点摄像机坐标，确立所述标定点投影仪坐标和所述标定点世界坐标之间的对应关系，因此可计算从所述标定板到所述投影仪像平面的转换参数，即所述投影仪的标定系数。本实施例采用张正友标定法计算所述投影仪的标定参数，所述标定参数包括内参、外参和畸变系数。由于张正友标定法为常见的标定技术，因此在本实施例中不再进行进一步展开描述。
步骤S300，根据所述标定参数，对所述投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系。
在本实施例中，由于摄像机和投影仪的透镜与光线之间存在畸变，因此需要根据畸变系数对两者像平面坐标系中的坐标进行矫正，从而使后续得到的投影仪像平面坐标系与真实更为接近，矫正后的投影仪像平面坐标系称为投影仪第一坐标系。
步骤S400，在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
具体地，本实施例采用交比不变性进行投影仪第一坐标系的矫正。交比不变性是指四个共线点的交比在射影变换下不变的特性，而投影仪像平面坐标系理论上与世界坐标系来源于同一光源，即投影仪的光源，因此共线的点在世界坐标系上和所述投影仪第一坐标系上应该满***比不变性。先在所述标定板中随机选取共线的点，然后根据其在所述世界坐标系和所述投影仪第一坐标系上的坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，使其接近或满足基于交比不变性得到的理论值，生成投影仪第二坐标系。
进一步地，参阅图7，交比不变性原理的示意图，以及图8，步骤S400包括：
步骤S410、在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并随机在所述矫正点中选取多个计算点，其中，所述计算点的数量小于所述矫正点的数量。
具体地，所述标定板为棋盘格标定板，棋盘格标定板上存在多个黑白格，随机选取多个黑白格的交点，也就是标定点作为所述矫正点。在本实施例中，采用交比不变性原理对所述投影仪第一坐标系进行矫正。首先，在所述矫正点中随机选取多个计算点，如选取的矫正点数量为4，矫正点世界坐标为A、B、C和D，位于同一直线L上，矫正点第一坐标为a、b、c和d，位于同一直线l上，计算点的数量为3，世界坐标分别为A、B和C。
步骤S420、根据所述计算点对应的计算点世界坐标和计算点投影仪第一坐标，计算各个所述矫正点对应的矫正点理论坐标。
具体地，由于A、B、C和D位于同一条直线L上，且所述A、B、C和D和所述a、b、c和d都由所述投影仪的发光点为原点，即Op，射出射线后所确定的，因此他们的交比存在以下关系：
(a，b；c，d)＝(A，B；C，D)，
因此，这四个矫正点的交比为：
Figure BDA0002589537230000171
因此，可根据A、B、C和D的坐标值，计算a、b、c和d的交比。然后利用计算点，也就是a、b和c的坐标值，计算d的理论值，也就是矫正点D的投影仪理论坐标。
步骤S430、根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标。
具体地，通过上述方法，分别计算A、B、C和D的投影仪理论坐标，然后计算其与所述投影仪参考坐标，即a、b、c和d，的平均值，并将所述平均值作为对应的矫正点第二坐标。
步骤S440、将所述矫正点第二坐标映射至所述投影仪第一坐标系，并对所述投影仪第一坐标系中各个坐标进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
具体地，将所述矫正点第二坐标按畸变公式映射至所述投影仪第一坐标系中，以对所述投影仪的畸变系数进行矫正，重新得到所述投影仪第一坐标系。
值得一提的是，本实施例仅仅以四个矫正点，三个计算点的情形进行说明，但实际上，可采用多个矫正点，多个计算点的形式，待通过计算点计算理论值得矫正点数量也可以为多个，在一定范围内，数量越多越能提高精确性。为进一步提高计算结果的精确性，可多次重复执行上述步骤计算标定参数和矫正的步骤。
进一步地，参阅图9，步骤S430包括：
步骤S431、计算所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标之间的误差。
在本实施例中，为减少矫正点选取差异导致后续的矫正点第二坐标偏差太大，先计算所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标之间的误差。
步骤S432、判断各个所述误差是否大于预设的误差阈值。
具体地，预先设定一个误差阈值，将得到的各个误差与所述误差阈值进行大小比较。
步骤S433、若是，则将所述误差对应的矫正点删除。
具体地，若所述误差大于所述误差阈值，如矫正点A对应的误差大于误差阈值，则将矫正点A排除在后续计算矫正点第二坐标之外。
步骤S434、若否，则根据所述误差，计算对应的矫正点第二坐标。
具体地，若矫正点A对应的误差小于或等于所述误差阈值，则计算所述矫正点A对应的矫正点第二坐标。
本实施例通过误差阈值，将误差较大的坐标值剔除，以提高矫正点第二坐标的可靠性。
步骤S440、将所述矫正点第二坐标映射至所述投影仪第一坐标系，并对所述投影仪第一坐标系中各个坐标进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
具体地，将所述矫正点第二坐标按畸变公式映射至所述投影仪第一坐标系中，以对所述投影仪的畸变系数进行矫正，生成投影仪第二坐标系。由于每一个投影仪坐标系都可根据所述投影仪的标定参数，所以，生成所述投影仪第二坐标系后，可相应地计算得到矫正后的畸变系数等标定参数，从而完成所述投影仪的标定。
为获取更好的标定效果，可重复多次执行所述步骤S300至步骤S400，然后综合所有的标定参数，对所述投影仪进行更精确的标定。
进一步地，如图10所示，基于上述投影仪标定方法，本发明还相应提供了一种智能终端，所述智能终端包括处理器10、存储器20及显示器30。图10仅示出了智能终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述智能终端的内部存储单元，例如智能终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述智能终端的外部存储设备，例如所述智能终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述智能终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述智能终端的应用软件及各类数据，例如所述安装智能终端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有投影仪标定程序40，该投影仪标定程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中投影仪标定方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述投影仪标定方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述智能终端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述智能终端的部件10-30通过***总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中投影仪标定程序40时实现以下步骤：
获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系；
根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数；
根据所述标定参数，对所述投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系；
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
其中，所述获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系包括：
控制所述投影仪向所述标定板所在平面连续投影编码结构光，并控制所述摄像机在未投影和投影过程中拍摄标定图像；
对所述标定图像进行解码，生成所述标定板在摄像机像平面中对应的摄像机坐标信息和在所述投影仪像平面中对应的投影仪坐标信息；
根据所述坐标参数、所述摄像机坐标信息和所述投影仪坐标信息，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系。
其中，所述根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数包括：
根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵；
根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数。
其中，所述根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述标定板中选取多个标定点，并计算所述标定点摄像机坐标和所述中心点坐标之间的距离；
根据所述标定图像的高度、所述距离、预先设置的面积上限阈值和面积下限阈值，计算所述标定图像中匹配区域的面积；
根据所述面积，确定各个标定点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系中对应的局部区域；
基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵。
其中，所述基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述局部区域内随机选取多对候选点，其中同一点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系的坐标为一对候选点；
根据所述候选点的坐标，计算所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的单应性矩阵。
其中，所述标定参数包括内参、外参和畸变系数，所述根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数包括：
根据所述单应性矩阵，计算所述标定点摄像机坐标在所述投影仪像平面坐标系中对应的标定点投影仪坐标；
根据所述标定点投影仪坐标和所述标定点世界坐标，计算所述投影仪的内参、外参和畸变系数。
其中，所述在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系包括：
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并随机在所述矫正点中选取多个计算点，其中，所述计算点的数量小于所述矫正点的数量；
根据所述计算点对应的计算点世界坐标和计算点投影仪第一坐标，计算各个所述矫正点对应的矫正点理论坐标；
根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标；
将所述矫正点第二坐标映射至所述投影仪第一坐标系，并对所述投影仪第一坐标系中各个坐标进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
其中，所述根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标包括：
计算所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标之间的误差；
判断各个所述误差是否大于预设的误差阈值；
若是，则将所述误差对应的矫正点删除；
若否，则根据所述误差，计算对应的矫正点第二坐标。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种智能终端，其中，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被所述处理器执行时实现如上所述的投影仪标定方法的步骤。
本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被处理器执行时实现如上所述的投影仪标定方法的步骤。
综上所述，本发明提供一种投影仪标定方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系；根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数；根据所述标定参数，对所述投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系；在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系。本发明能够有效提高投影仪标定的精确度。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种投影仪标定方法，其特征在于，所述投影仪标定方法应用于投影仪标定***，其中所述投影仪标定***包括投影仪，摄像机和标定板，所述投影仪标定方法包括：
获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系；
根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数；所述标定参数包括内参、外参和畸变系数；
根据所述标定参数，对所述投影仪像平面坐标系进行矫正，生成投影仪第一坐标系；根据所述畸变系数对所述摄像机像平面坐标系和所述投影仪像平面坐标系中的坐标进行矫正，矫正后的投影仪像平面坐标系为投影仪第一坐标系；
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系；
所述根据所述标定图像、所述世界坐标系、所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系，计算所述投影仪的标定参数包括：根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵；根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数。
2.根据权利要求1所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述获取所述标定板对应的标定图像，并根据预先设置的坐标参数和所述标定图像，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系包括：
控制所述投影仪向所述标定板所在平面连续投影编码结构光，并控制所述摄像机在未投影和投影过程中拍摄标定图像；
对所述标定图像进行解码，生成所述标定板在摄像机像平面中对应的摄像机坐标信息和在所述投影仪像平面中对应的投影仪坐标信息；
根据所述坐标参数、所述摄像机坐标信息和所述投影仪坐标信息，生成所述标定板对应的世界坐标系、所述摄像机对应的摄像机像平面坐标系和所述投影仪对应的投影仪像平面坐标系。
3.根据权利要求1所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述根据所述标定图像，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述标定板中选取多个标定点，并计算所述标定点摄像机坐标和中心点坐标之间的距离；其中，在所述摄像机像平面坐标系中将所述标定图像的中心点挑取出来，得到其坐标，即所述中心点坐标；
根据所述标定图像的高度、所述距离、预先设置的面积上限阈值和面积下限阈值，计算所述标定图像中匹配区域的面积；
根据所述面积，确定各个标定点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系中对应的局部区域；
基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵。
4.根据权利要求3所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述基于所述局部区域，计算所述摄像机像平面坐标系与所述投影仪像平面坐标系之间的单应性矩阵包括：
在所述局部区域内随机选取多对候选点，其中同一点在所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系的坐标为一对候选点；
根据所述候选点的坐标，计算所述投影仪像平面坐标系和所述摄像机像平面坐标系之间的单应性矩阵。
5.根据权利要求1所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述标定参数包括内参、外参和畸变系数，所述根据所述世界坐标系和所述单应性矩阵，计算所述投影仪的标定参数包括：
根据所述单应性矩阵，计算所述标定点摄像机坐标在所述投影仪像平面坐标系中对应的标定点投影仪坐标；
根据所述标定点投影仪坐标和所述标定点世界坐标，计算所述投影仪的内参、外参和畸变系数。
6.根据权利要求1所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并根据所述矫正点对应的矫正点世界坐标和在所述投影仪第一坐标系中对应的矫正点第一坐标，对所述投影仪第一坐标系进行矫正，生成投影仪第二坐标系包括：
在所述标定板中随机选取多个共线的矫正点，并随机在所述矫正点中选取多个计算点，其中，所述计算点的数量小于所述矫正点的数量；
根据所述计算点对应的计算点世界坐标和计算点投影仪第一坐标，计算各个所述矫正点对应的矫正点理论坐标；
根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标；
将所述矫正点第二坐标映射至所述投影仪第一坐标系，并对所述投影仪第一坐标系中各个坐标进行矫正，生成投影仪第二坐标系。
7.根据权利要求6所述的投影仪标定方法，其特征在于，所述根据所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标，计算对应的矫正点第二坐标包括：
计算所述矫正点第一坐标和所述矫正点理论坐标之间的误差；
判断各个所述误差是否大于预设的误差阈值；
若是，则将所述误差对应的矫正点删除；
若否，则根据所述误差，计算对应的矫正点第二坐标。
8.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的投影仪标定方法的步骤。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有投影仪标定程序，所述投影仪标定程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的投影仪标定方法的步骤。
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