专利名称：一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法
技术领域：
本发明涉及多屏幕显示及控制，特别是涉及一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法。
背景技术：
在以拼接为主的显示及控制技术中，用于实现图像无缝融合显示的无缝拼接技术是其中的重要技术之一。无缝拼接技术是一种特殊的、要求比较高的投影显示应用，可以实现多屏图像融合在一起，并将拼接缝隙缩至最小以至于完全重合的拼接技术。近几年来，随着软硬件技术的发展，无缝拼接技术已广泛的应用于展览展示、视觉娱乐、广告等领域。
从拼接效果方面来看，无缝拼接技术经历了三个发展阶段硬边拼接、重叠拼接和软边融合拼接。硬边拼接有明显分割线(即通常所说的物理拼缝)，无法实现全景一体化显示；重叠拼接是两台投影机投出的图像在拼合处以叠加的方式重叠，这种拼接存在着“亮带效果”，拼接后的图像没有一体化的感觉，有明显的“拼接感”，虽然这种重叠拼接没有物理拼接缝，但是有光学亮带，不能达到完美的“无缝”效果；软边融合拼接通过边缘融合技术的处理，既实现了两边的完全融合，又消除了重叠拼接引起的过亮区域，并且软边融合拼接可以适应平面、柱面、球面等各种曲面形状的拼接，具有更加广泛的适用性。
目前，实现软边融合拼接的处理方法有一种方法是硬件解决方案，通过内置无缝拼接技术的高端投影机或者通过外置无缝拼接处理器均可实现超大幅画面的无缝融合。采用内置无缝拼接技术的高端投影机虽然达到了很好的显示效果，但是其缺点是成本太高，对市场的大量应用产生了制约；另外，精密的高端设备伴随着复杂的操作和调试过程，调试所费时间也较长。采用外置无缝拼接处理器同样面临着成本高的缺点，同时还有支持通道数量少的缺点。另一方法是软件解决方案，针对现场展示环境，对影片片源的每帧作变形处理，结合物理“遮光片”的方式进行画面拼接融合。这种方法的缺点是，一旦展示环境产生变化，或者展示地点需要改变，就必须对播放片源重新作相关的处理工作，因此，对于系统的维护和更新产生了极大的困难。
通常，画面的融合都用以下的原理在单屏图像画面上叠加一层蒙版图像，蒙版图像与单屏画面图像大小一致，并且蒙版图像由0～255不同灰度的像素组成。在多个投影画面图像互相叠加的融合区，左屏蒙版图像在融合区灰度级呈抛物线性递减，右屏蒙版图像在融合区灰度级呈抛物线性递增，通过参数来控制抛物线状的融合曲线，使左右两屏画面在融合区亮度呈平滑的过渡。
由于通常影片的亮度随影片内容是不断变化的，如果用固定的融合曲线去融合整部影片，会出现在播放暗画面时融合区偏暗，在播放亮画面时融合区偏亮的情况。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法，该方法先采用贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行变形校正，完成自动拼接；最后通过控制融合曲线完成画面边缘的自动融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制，其特征在于，所述的融合曲线的参数由自动融合预处理得到，所述的自动融合预处理包括以下步骤a.播放端投影自动拼接好的多屏图像；b.控制端的摄像机采集播放端投影的多屏幕画面；c.从摄像机采集的图像画面中，裁切出融合区图像；d.将融合区图像转化为灰度图(GrayImage)；e.将融合区图像的GrayImage通过边缘检测算法转化为图像复杂度图(EdgeImage)；f.处理步骤e中得到的GrayImage，求出融合区图像在水平方向上的亮度分布信息；g.处理步骤e中得到的EdgeImage，求出融合区图像在水平方向上的复杂度分布信息；h.设定融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数；i.根据融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数，剔除GrayImage中无效部分；j.剔除无效部分后的融合区灰度图像，判断融合区亮度是否均匀；如果均匀，则执行步骤1；如果不均匀，则执行步骤k；k.重新调整融合曲线参数，然后执行步骤b；1.记录融合曲线参数；m.判断整部影片是否预处理完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则将投影的当前画面，切换为下一张所需融合预处理的画面。
所述的控制端包括计算机、摄像机，所述的摄像机与计算机内的图像采集卡相连接，用于采集屏幕图像，所述的播放端包括若干相同数量的计算机和投影仪，每台计算机内的图形加速卡各与一台投影仪相连接；所述的控制端和播放端采用客户机/服务器(C/S)模式，将计算机组建成局域网络。
所述的不规则幕包括弧幕、环幕、球幕或双曲面幕。
与现有技术相比，本发明具有低成本的优点，并且采用计算机视觉技术无需作现场测算及相应片源处理，在影片正式播放前，由摄像机自动测算出融合曲线的控制参数，达到了良好的画面显示效果；客户机/服务器(C/S)模式，可以方便的增加通道的数量，具有良好的扩展性。
图1为边缘融合的原理示意图；图2为本发明的示意图；图3为本发明的自动融合预处理的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图2、3所示，本发明把多个拥有独立投影设备的小屏幕组合成一个大屏幕，投影到弧幕、环幕、球幕和双曲面幕等不规则幕上，实现整体画面的同步播放，并通过计算机软件处理，由自动融合预处理得到边缘融合所需要的动态参数，并且通过控制端定时对播放端进行多屏幕画面的同步控制。本发明由多台普通PC、多台普通投影仪和和一台摄像机组成，作为播放端的PC的图形加速卡各连接一台投影仪，另一台PC作为控制端通过局域网络来对播放端进行同步控制，一台摄像机连接到控制端PC的图像采集卡上用于采集屏幕图像。
本发明采用客户机/服务器(C/S)模式，将普通的PC组建成局域网络，控制端PC机定时发送查询消息给播放端PC，播放端PC立即将当前的播放帧数反馈给控制端；控制端PC根据反馈的信息进行同步控制判断，并将控制命令传递给各播放端PC；播放端PC再根据控制命令进行播放状态的调整。
本发明采用自动融合预处理技术，在影片正式播放前，利用摄像机对融合区画面进行分析，每隔几帧自动的调整并记录融合曲线的参数；在影片正式播放时，根据记录的参数动态的调整融合曲线，使影片从始至终都能实现很好的融合。
图3为本发明自动融合预处理方法的具体流程。系统在影片正式播放前，每隔若干帧执行自动融合预处理，完成多屏的融合处理。以下对图中的各步骤进行详细描述在步骤801中，播放端投影拼接好的多屏图像。然后执行步骤802；在步骤802中，摄像机采集播放端投影的多屏画面。然后执行步骤803；在步骤803中，从摄像机采集的图像画面中，裁切出融合区图像。然后执行步骤804；在步骤804中，将融合区图像转化为灰度图GrayImage。然后执行步骤805；在步骤805中，将融合区图像的灰度图GrayImage通过边缘检测算法转化为图像复杂度图EdgeImage。然后执行步骤806；在步骤806中，分析步骤804中得到的GrayImage，计算出融合区图像在水平方向上的亮度分布信息。然后执行步骤807；在步骤807中，分析步骤805中得到的EdgeImage，计算出融合区图像在水平方向上的复杂度分布信息。然后执行步骤808；
在步骤808中，设定融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数，此参数为经验值。然后执行步骤809；在步骤809中，根据融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数，剔除GrayImage中无效部分。然后执行步骤810；在步骤810中，根据步骤809剔除无效部分后的融合区灰度图像，判断融合区亮度是否均匀；如果均匀，则执行步骤812；如果不均匀，则执行步骤811；在步骤811中，重新调整融合曲线参数。然后执行步骤802；在步骤812中，记录融合曲线参数。然后执行步骤813；在步骤813中，判断整部影片是否预处理完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则将投影的当前画面，切换为下一张所需自动融合的画面。然后执行步骤801。
权利要求
1.一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法，该方法先采用贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行变形校正，完成自动拼接；最后通过控制融合曲线完成画面边缘的自动融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制，其特征在于，所述的融合曲线的参数由自动融合预处理得到，所述的自动融合预处理包括以下步骤a.播放端投影自动拼接好的多屏图像；b.控制端的摄像机采集播放端投影的多屏幕画面；c.从摄像机采集的图像画面中，裁切出融合区图像；d.将融合区图像转化为灰度图(GrayImage)；e.将融合区图像的GrayImage通过边缘检测算法转化为图像复杂度图(EdgeImage)；f.处理步骤e中得到的GrayImage，求出融合区图像在水平方向上的亮度分布信息；g.处理步骤e中得到的EdgeImage，求出融合区图像在水平方向上的复杂度分布信息；h.设定融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数；i.根据融合区图像的亮度和复杂度的筛选参数，剔除GrayImage中无效部分；j.剔除无效部分后的融合区灰度图像，判断融合区亮度是否均匀；如果均匀，则执行步骤1；如果不均匀，则执行步骤k；k.重新调整融合曲线参数，然后执行步骤b；l.记录融合曲线参数；m.判断整部影片是否预处理完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则将投影的当前画面，切换为下一张所需融合预处理的画面。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法，其特征在于，所述的控制端包括计算机、摄像机，所述的摄像机与计算机内的图像采集卡相连接，用于采集屏幕图像，所述的播放端包括若干相同数量的计算机和投影仪，每台计算机内的图形加速卡各与一台投影仪相连接；所述的控制端和播放端采用客户机/服务器(C/S)模式，将计算机组建成局域网络。
3.根据权利要求1所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法，其特征在于，所述的不规则幕包括弧幕、环幕、球幕或双曲面幕。
全文摘要
本发明涉及一种适用于不规则幕的多屏幕播放自动融合预处理方法，该方法先采用贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行变形校正，完成自动拼接；最后通过控制融合曲线完成画面边缘的自动融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制。与现有技术相比，本发明具有低成本的优点，并且采用计算机视觉技术无需作现场测算及相应片源处理，在影片正式播放前，由摄像机自动测算出融合曲线的控制参数，达到了良好的画面显示效果；客户机/服务器(C/S)模式，可以方便的增加通道的数量，具有良好的扩展性。
文档编号H04N5/74GK101017315SQ20071003751
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者季斐翀, 陆涛, 周暖云, 夏季 申请人:上海水晶石信息技术有限公司