专利名称：异形立体幕投影方法
技术领域：
本发明涉及投影方法，更具体地说，本发明涉及一种异形立体幕投影方法。
背景技术：
三维立体动画作为模拟现实生活场景图像显示技术之一，它是一项较为高端技术，三维立体动画与普通的三维动画不同，在显示效果逼真的同时，显示技术也较为复杂，通过多通道视频输出及编程，请先参阅图1所示，经过转换盒100、立体投影机200，屏幕300为一曲面幕，观看的人带上特制的三维立体眼镜(偏振镜)即可观看具有强烈景深的动画效果。三维立体动画作为一项高端图像展示，适用于城市设计、园区规划及成果汇报。
在视景仿真、模拟现实生活的应用中，三通道柱幕投影显示系统是目前人们普遍采用的显示方式，屏幕采用投影曲面幕。其优点是能提供较大的观察视场，通常水平视场角150°，垂直视场角40°，图像的亮度达2000ANSI流明以上，和分辨率为1280×1024。可供几十人沉浸其中，用户头戴立体眼镜即可感受到弥漫在周围的虚拟立体场景，仿佛置身于真实的世界，具有较强的沉浸感。但多通道投影显示具有技术难度大，例如，屏幕由于采用的是曲面幕，投影在幕上的画面会产生几何失真。所有的投影仪在设计时都是针对平面的屏幕，当这样的投影仪把图像投射到曲面幕上，图像就会变形失真，这种现象被称之为非线性失真，参考图2和图3示出了非线性失真的情况。其中图2是示出了图像显示在平面上的情况，而图3显示了图像显示在曲面上时所发生的失真的情况。为了在曲面幕上得到逼真的图像显示效果，必须对几何失真的图像进行校正。
另外，图像拼缝等也会影响在曲面幕上的图像质量和虚拟立体场景的效果。图像拼缝产生的主要原因是由于采用多部(通常是三部)投影仪在同一时刻共同投影到曲面幕上，因此每一投影仪在曲面幕上共同形成的画面势必会产生拼缝，拼缝是制约三维立体动画发展的瓶颈，如何消除所产生的拼缝一直为业内人士所关注。
发明内容
本发明的目的是针对上述三维立体动画中，曲面幕上出现的投影图像的非线性失真的缺点以及曲面幕上易出现投影图像拼缝的问题，提供一种异形立体幕投影技术，对曲面幕上投影图像几何失真进行矫正并消除三维立体动画图像的拼缝。
根据本发明，提供一种异形立体幕投影方法，包括下列步骤矫正显示图像几何失真的步骤；消除图像拼接引起的拼缝的步骤；热点补偿步骤；色彩校正及补偿步骤。
根据本发明的一实施例，所述矫正显示图像几何失真的步骤包括a、在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点，并确立一中心定位点；b、用投影仪向曲面幕投影十字线，使十字线的中心点对准中心定位点；c、用投影仪向曲面幕投影数根水平线，使每一根水平线均与曲面幕上的水平排列的定位点相重合；d、用投影仪向曲面幕投影数根垂直线，使每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合；e、通过对所有垂直、水平线的调整，完成所有线与曲面幕上的定位点吻合为止。
在所述的步骤a中，在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点可采用投影仪投影，或预先直接在曲面幕上布设。
在所述的步骤b中，在向曲面幕投影十字线使其中心点对准中心定位点的同时，将十字线的垂直、水平四个端点与定位点相吻合。
在所述的步骤c中，在调整投影仪向曲面幕投影的每一根水平线与曲面幕上的水平排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤c1、先对投影仪向曲面幕投影的中心水平线的水平和弧度进行调整；
c2、然后对投影仪向曲面幕投影的其它水平线进行水平调整；c3、再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的水平线进行调整。
在所述的步骤d中，在调整投影仪向曲面幕投影的每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤d1、先对投影仪向曲面幕投影的中心垂直线的垂直度和弧度进行调整；d2、然后对投影仪向曲面幕投影的其它垂直线进行垂直调整；d3、再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的垂直线进行调整。
根据本发明的一实施例，所述消除图像拼接引起的拼缝的步骤包括f、通过数组投影仪将所要显示的图像向曲面幕上进行图像投影；g、分别消除每一投影仪在曲面幕上的图像几何失真；h、将经过消除几何失真的数组图像进行图像叠加，使每一组图像在曲面幕与相邻的两组图像相重叠；i、调节相重叠部分的图像亮度，使重叠部分的一侧画面为渐隐的灰度、另一侧画面为渐现的灰度，形成图像融合区域无拼缝。
在所述的步骤g中，消除图像几何失真分别通过十字线矫正、水平线矫正、垂直线矫正的方式对每一幅图像进行矫正。
在所述的步骤h中，对三组图像进行图像叠加，在对三组图像进行图像叠加时，使中间一组图像在曲面幕上与相邻的两组重叠部分图像内容相同。
在所述的步骤i中，调节重叠部分的亮度时，使一侧画面的亮度呈线性衰减、另一侧画面的亮度呈线性增加。
根据本发明的技术方案，通过采用本发明的矫正方法，可将投影仪投射到曲面幕的图像所产生的非线性失真画面得到较好地矫正，曲面幕上的图像效果逼真，通过本发明的拼接方法，可使数组投影仪投射到曲面幕的图像之间所产生的拼缝得到较好地消除，所形成的图像效果如同整幅画面一样，有效地解决了制约三维立体动画的发展过程的瓶颈问题。
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将在下面结合附图和实施例进一步描述，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，图1是一投影系统的实施例的结构图。
图2是屏幕为平面幕时的投影示意图。
图3是屏幕为曲面幕时的投影示意图。
图4是根据本发明的一实施例的异形立体幕投影方法的流程图。
图5是根据本发明的一实施例的矫正几何失真的方法的流程图。
图6是本发明的矫正几何失真方法中，在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点示意图。
图7是本发明的矫正几何失真方法中，向曲面幕投影十字线的示意图。
图8-图9分别是本发明的矫正几何失真方法中，对水平线矫正示意图。
图10-图11分别是本发明的矫正几何失真方法中，对垂直线矫正示意图。
图12是完成垂直、水平线矫正后的示意图。
图13是根据本发明的一实施例的消除图像拼接引起的拼缝的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明的目的是提供一种异形立体幕投影方法，参考图4示出了该方法的一实施例的流程图，其包括如下的步骤矫正显示图像几何失真的步骤；消除图像拼接引起的拼缝的步骤；热点补偿步骤；色彩校正及补偿步骤。
其中，矫正显示图像几何失真的步骤可进一步包括如下的几个处理步骤，参考图5示出了其流程图a、在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点，并确立一中心定位点；在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点可采用投影仪投影，或预先直接在曲面幕上布设。也可以采用激光定位仪在曲面幕上调整定位点。图6示出了在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点的示意图。
b、用投影仪向曲面幕投影十字线，使十字线的中心点对准中心定位点；在向曲面幕投影十字线使其中心点对准中心定位点的同时，将十字线的垂直、水平四个端点与定位点相吻合。图7示出了向曲面幕投影十字线的示意图。
c、用投影仪向曲面幕投影数根水平线，使每一根水平线均与曲面幕上的水平排列的定位点相重合。在调整投影仪向曲面幕投影的每一根水平线与曲面幕上的水平排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤c1.先对投影仪向曲面幕投影的中心水平线的水平和弧度进行调整，使歪斜的水平线成为真正的水平线；c2.然后对投影仪向曲面幕投影的其它水平线进行水平调整；c3.再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的水平线进行调整，使上弓或下弓的水平线成为真正的水平直线。
图8-9示出了对水平线矫正的示意图。
d、用投影仪向曲面幕投影数根垂直线，使每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合。在调整投影仪向曲面幕投影的每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤d1.先对投影仪向曲面幕投影的中心垂直线的垂直度和弧度进行调整；d2.然后对投影仪向曲面幕投影的其它垂直线进行垂直调整；d3.再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的垂直线进行调整，使右弓或左弓的垂直线成为真正的垂直直线。
图10-11示出了对垂直线矫正的示意图。
e、通过对所有垂直、水平线的调整，完成所有线与曲面幕上的定位点吻合为止。图12是完成垂直、水平线矫正后的示意图。
其中，消除图像拼接引起的拼缝的步骤可进一步分解如下，图13是根据本发明的一实施例的消除图像拼接引起的拼缝的方法的流程图。
f、通过数组投影仪将所要显示的图像向曲面幕上进行图像投影；在一实施例中，采用三组投影仪将所要显示的图像向曲面幕上进行图像投影。
g、分别消除每一投影仪在曲面幕上的图像几何失真。消除图像几何失真的过程可以参考上面所述的步骤。分别通过十字线矫正、水平线矫正、垂直线矫正的方式对每一幅图像进行矫正。
h、将经过消除几何失真的数组图像进行图像叠加，使每一组图像在曲面幕与相邻的两组图像相重叠。在一实施例中，对三组图像进行图像叠加，在对三组图像进行图像叠加时，使中间一组图像在曲面幕上与相邻的两组重叠部分图像内容相同。三组图像中相邻的两组重叠部分图像不小于每一图像的12.5％。
i、调节相重叠部分的图像亮度，使重叠部分的一侧画面为渐隐的灰度、另一侧画面为渐现的灰度，形成图像融合区域无拼缝。调节重叠部分的亮度时，使一侧画面的亮度呈线性衰减、另一侧画面的亮度呈线性增加，直至重叠部分与其它部分做到一致性，三组投影仪所投影的三幅图像叠加后形成一幅完全一致的图像。
根据本发明的技术方案，通过采用本发明的矫正方法，可将投影仪投射到曲面幕的图像所产生的非线性失真画面得到较好地矫正，曲面幕上的图像效果逼真，通过本发明的拼接方法，可使数组投影仪投射到曲面幕的图像之间所产生的拼缝得到较好地消除，所形成的图像效果如同整幅画面一样，有效地解决了制约三维立体动画的发展过程的瓶颈问题。
虽然本发明的技术方案已经结合较佳的实施例说明于上，但是本领域的技术人员应该理解，对于上述的实施例的各种修改或改变是可以预见的，这不应当被视为超出了本发明的保护范围，因此，本发明的保护范围不限于上述具体描述的实施例，而应该是符合此处所揭示的创新性特征的最宽泛的范围。
权利要求
1.一种异形立体幕投影方法，其特征在于，包括矫正显示图像几何失真的步骤；消除图像拼接引起的拼缝的步骤；热点补偿步骤；色彩校正及补偿步骤。
2.如权利要求1所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述矫正显示图像几何失真的步骤包括a、在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点，并确立一中心定位点；b、用投影仪向曲面幕投影十字线，使十字线的中心点对准中心定位点；c、用投影仪向曲面幕投影数根水平线，使每一根水平线均与曲面幕上的水平排列的定位点相重合；d、用投影仪向曲面幕投影数根垂直线，使每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合；e、通过对所有垂直、水平线的调整，完成所有线与曲面幕上的定位点吻合为止。
3.如权利要求2所述异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤a中，在曲面幕上布设均匀排列分布的定位点可采用投影仪投影，或预先直接在曲面幕上布设。
4.如权利要求2所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤b中，在向曲面幕投影十字线使其中心点对准中心定位点的同时，将十字线的垂直、水平四个端点与定位点相吻合。
5.如权利要求2所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤c中，在调整投影仪向曲面幕投影的每一根水平线与曲面幕上的水平排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤c1、先对投影仪向曲面幕投影的中心水平线的水平和弧度进行调整；c2、然后对投影仪向曲面幕投影的其它水平线进行水平调整；c3、再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的水平线进行调整。
6.如权利要求2所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤d中，在调整投影仪向曲面幕投影的每一根垂直线均与曲面幕上的垂直排列的定位点相重合过程中，进一步包括以下步骤d1、先对投影仪向曲面幕投影的中心垂直线的垂直度和弧度进行调整；d2、然后对投影仪向曲面幕投影的其它垂直线进行垂直调整；d3、再对投影仪向曲面幕投影呈弓形的垂直线进行调整。
7.如权利要求2所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述消除图像拼接引起的拼缝的步骤包括f、通过数组投影仪将所要显示的图像向曲面幕上进行图像投影；g、分别消除每一投影仪在曲面幕上的图像几何失真；h、将经过消除几何失真的数组图像进行图像叠加，使每一组图像在曲面幕与相邻的两组图像相重叠；i、调节相重叠部分的图像亮度，使重叠部分的一侧画面为渐隐的灰度、另一侧画面为渐现的灰度，形成图像融合区域无拼缝。
8.如权利要求7所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤g中，消除图像几何失真分别通过十字线矫正、水平线矫正、垂直线矫正的方式对每一幅图像进行矫正。
9.如权利要求7所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤h中，对三组图像进行图像叠加，在对三组图像进行图像叠加时，使中间一组图像在曲面幕上与相邻的两组重叠部分图像内容相同。
10.如权利要求7所述的异形立体幕投影方法，其特征在于，所述的步骤i中，调节重叠部分的亮度时，使一侧画面的亮度呈线性衰减、另一侧画面的亮度呈线性增加。
全文摘要
本发明揭示了一种异形立体幕投影方法，包括如下步骤矫正显示图像几何失真的步骤；消除图像拼接引起的拼缝的步骤；热点补偿步骤；色彩校正及补偿步骤。采用本发明的技术方案可将投影仪投射到曲面幕的图像所产生的非线性失真画面得到较好地矫正，并可使三组投影仪投射到曲面幕的图像之间所产生的拼缝得到较好地消除，所形成的图像效果如同整幅画面一样，有效地解决了制约三维立体动画的发展过程的瓶颈问题。
文档编号H04N13/00GK1976482SQ200510110819
公开日2007年6月6日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者胡学增, 梁兆正, 许永顺, 王吉良, 顾洁燕, 忻歌, 黄红 申请人:上海科技馆