球幕多通道投影仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于屏幕投影显示技术领域，具体涉及一种球幕多通道投影仿真方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的高速发展，社会信息化程度也不断增强，大屏幕投影技术近年来广泛 使用在大型会议、电影放映甚至家庭娱乐等领域。
[0003] 作为大屏幕投影的一种，球幕多通道投影是指使用多台投影机，在球形屏幕上拼 接融合投影出完整连续的画面。球幕投影可以表现出高分辨率、大视角范围的显示效果，可 以给观众带来新颖的视觉体验，让观众感受到强烈的视觉震撼和身临其境的感觉。
[0004] 在计算机3D技术中，对于球幕多通道投影，通常将投影画面作为纹理，将纹理坐 标与均匀的二维顶点阵列对应，每个顶点都有自己的二维空间位置坐标和对应的二维纹理 坐标，求每个顶点所对应二维纹理坐标的过程即为球幕投影仿真的过程。也就是说，投影仿 真是指：根据球幕和投影机的相对位置，通过仿真计算，确定出每个投影机的投射画面。
[0005] 目前投影仿真的通常方法为：通过人工计算或估算的方法，计算出二维顶点阵列 中每个顶点对应的纹理坐标。对于人工计算方式，由于人工计算比较繁琐，往往因为二维顶 点阵列的维数不够，一般只能达到10*10的维数，从而导致图像的拟合精度不够，画面形状 过渡不够平滑的问题；而对于估算的方法，因为本身没有体现投影仿真的本质原理，所以也 存在校正操作工作量大、校正精度不足的问题。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种球幕多通道投影仿真方法，提高了人 工调试的效率和仿真结果的精准度。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：
[0008] 本发明提供一种球幕多通道投影仿真方法，包括以下步骤：
[0009] S1，建立仿真模型，向该仿真模块中输入已知参数值；其中，所述已知参数值包括 以下参数：投影机所处位置的三维空间坐标、投影机左右转动角度、投影机上下倾斜角度、 投影机投影比和投影机长宽比；
[0010] S2,使仿真模型进行仿真计算，具体为：
[0011] S2. 1，对于球幕多通道投影的场景，设任意一个投影机i对应投影通道i，在投影 通道i的投射画面上建立mXn的均匀二维顶点阵列，顶点（0,0)位于投影画面的左下角， 坐标值为（〇,〇);顶点（m -l，n_l)位于投影画面的右上角，坐标值为（m-l，n_l);
[0012] S2. 2,投影机i发出的光线将二维顶点阵列投射到球幕上，计算二维顶点阵列在 球幕上投射点的位置坐标；
[0013] S2. 3,进一步计算球幕上投射点在纹理画面上的纹理位置坐标；
[0014] S2. 4,判断纹理画面上的纹理坐标是否为所需要的纹理位置坐标，如果判断结果 为否，则调整Sl中的所述已知参数值，然后使所述仿真模型重新进行仿真计算，直到使纹 理画面上的纹理坐标满足要求。
[0015] 优选的，S2.2具体为：
[0016] S2. 2. 1，读取用户输入的投影机i所处位置的三维空间坐标，令其为坐标原点 〇(〇,〇,〇),同时建立空间坐标系xyz和球坐标系（r，θ，φ)，设所建立的mXn的均匀二维 顶点阵列为矩形LMKI，设矩形LMKI的IK边与平面xoy平行；
[0017] S2. 2. 2,取LMKI的几何中心为点A(xA，yA，zA)，长LI和宽IK的中点分别为C(xc， yc，zc)、D (xD，yD，zD)，则冗―〇,庙丄?!，Μ丄应，应丄而;对于二维顶点阵列上任一 顶点Β，光线石致在球幕上的交点为Τ，即：T点即为顶点B在球幕上的投射点；
[0018] S2. 2. 3,依次计算向量g、向量瓦、向量而、向量jg，然后计算出向量丽；
[0019] S2. 2. 4,设光线的起点为S，则方向d戈
【主权项】
1. 一种球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，包括w下步骤： S1，建立仿真模型，向该仿真模块中输入已知参数值；其中，所述已知参数值包括W下 参数；投影机所处位置的H维空间坐标、投影机左右转动角度、投影机上下倾斜角度、投影 机投影比和投影机长宽比； S2,使用仿真模型进行仿真计算，具体为： S2. 1，对于球幕多通道投影的场景，设任意一个投影机i对应投影通道i，在投影通道i 的投射画面上建立mXn的均匀二维顶点阵列，顶点（0,0)位于投影画面的左下角，坐标值 为（〇,〇);顶点位于投影画面的右上角，坐标值为; S2. 2,投影机i发出的光线将二维顶点阵列投射到球幕上，计算二维顶点阵列在球幕 上投射点的位置坐标； S2. 3,进一步计算球幕上投射点在纹理画面上的纹理位置坐标； S2. 4,判断纹理画面上的纹理坐标是否为所需要的纹理位置坐标，如果判断结果为否， 则调整S1中的所述已知参数值，然后使所述仿真模型重新进行仿真计算，直到使纹理画面 上的纹理坐标满足要求。
2. 根据权利要求1所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 2具体为： S2. 2. 1，读取用户输入的投影机i所处位置的H维空间坐标，令其为坐标原点0(0,0， 0)，同时建立空间坐标系xyz和球坐标系（r，0，巧），设所建立的mXn的均匀二维顶点阵 列为矩形LMKI，设矩形LMKI的IK边与平面xoy平行； S2. 2. 2,取LMKI的几何中也为点A(xA，yA，Za)，长LI和宽IK的中点分别为C(x。y。 zc)、D (X。，y。，Zd)，则瓦± 口，显±巧，谅±瓦，丽丄显;对于二维顶点阵列上任一顶点 B，光线巧g在球幕上的交点为T，即；T点即为顶点B在球幕上的投射点； S2. 2. 3,依次计算向量瓦向量盈f、向量向量百g,然后计算出向量巧君； Typ S2. 2. 4,设光线的起点为S，则方向d为则求出顶点B在球幕上的投射点T为 S + 其中，
其中r代表半径；V S S-C，C为球幕的球 也。
3. 根据权利要求2所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 2. 3中，各向量计 算方法为： (1)向量扫立通过W下方法计算： 在球坐标系（r，0，巧）中，点A(XA，yA，ZA)用H个有次序的数(r，0丽，q>肃).表示， 其中：r代表半径； 中谅为石立在平面xoy上的投影与X轴正向的夹角，即为所述投影 机左右转动角度； 0品为巧直与Z轴正向的夹角，即为所述投影机上下倾斜角度； 则计算得出点A的坐标XA，yA，ZA分别为；Xa二rsinQ品cosq>^; Ya二
则
(2) 向量互石通过W下方法计算： 在球坐标系（r, 0，（p )中，点C(Xc，yc，Zc)用H个有次序的数(r品，0瓦邻瓦)表示， 其牛
根据投影机的投影比的定义，首先读取用户输入的投影机投影比，由于
(3) 向量互0通过W下方法计算： 读取用户输入的投影机长宽比，设投影的长宽比为aspect，则aspect = 胃， 由于瓦!丄巧左五巧丄文云巧丄巧左因此利用向量外积的方法求向量五氏即：
(4) 向量^通过W下方法计算： 点A为几何中也，C为线LI的中点，D为线IK的中点，B点代表mXn阵列上任一顶点，
根据向量加法法则知，五g =五？ +巧，根据向量与单位向量之间的关系得到
(5) 向量巧吾通过W下方法计算： 由于M^均已求出，则根据向量加法法则知：巧君=巧式+五g。
4.根据权利要求1所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 3具体为：
设球幕上投射点T直角坐标为T (X，y，z)，且，点T该样用H个有次序的数（r，0，巧） 确定，其中r为原点0与点T间的距离；0为有向线段0T与Z轴正向的夹角；9为从正Z轴 来看自X轴按逆时针方向转到0M所转过的角，该里M为点T在xOy面上的投影； 设点P〇q，Yi)为点T(x，y，Z)在纹理坐标上对应的点，则点P(Xi，Yi)的极坐标用两个 有次序的数h，巧1 )确定；其中ri为原点0与点P间的距离；<Pi为有向线段0P与X轴正 向的夹角； 根据等距投影的原理，ri，的与r，0，申具有W下关系： ri=k0，其中，k为常数； (pi =不， 根据上述公式，求出球幕上投射点在纹理画面上的纹理位置坐标。
【专利摘要】本发明提供一种球幕多通道投影仿真方法，包括以下步骤：建立仿真模型，向该仿真模块中输入已知参数值；其中，所述已知参数值包括以下参数：投影机所处位置的三维空间坐标、投影机左右转动角度、投影机上下倾斜角度、投影机投影比和投影机长宽比；使用仿真模型进行仿真计算，具体为：计算二维顶点阵列在球幕上投射点的位置坐标；进一步计算球幕上投射点在纹理画面上的纹理位置坐标；然后判断纹理画面上的纹理坐标是否为所需要的纹理位置坐标，如果判断结果为否，则调整已知参数值，然后使所述仿真模型重新进行仿真计算，直到使纹理画面上的纹理坐标满足要求。提高了人工调试的效率和仿真结果的精准度。
【IPC分类】G06F9-455, G06T17-00, G06F17-50
【公开号】CN104599312
【申请号】CN201310526705
【发明人】陈琨
【申请人】北京莫高丝路文化发展有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年10月30日