投影仪图像边缘融合系统与方法与流程

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种投影机设备领域中多个画面进行融合的图像边缘融合处理系统与方法。

背景技术：

现有的大画幅投影方式通常是采用下列三种方法实现的：第一种为使用单一的高功率投影机在一个大屏幕上投射出一幅完整的图像，但是这种方法一般需要极大的投射距离和空间需求。另外由于投射设备分辨率有限，在放大图像时，图像边缘会出现明显的锯齿化现象，画面显得跟led显示屏一样粗糙，降低图像精度，影响最终投射效果。第二种为光学拼接方法，即在单一的大屏幕上使用多个投影机进行光学图像的投射，各个投射影像之间互相衔接，形成一个完整的、高分辨率的投射影像。但是由于投影技术的局限，使得各个投射影像会有重叠部分，影像投射效果。第三种是采用多单元的形式拼接成为大屏幕，各个单元有自己的投影机和投影屏幕，通过光学屏幕可以改善一致性，但是各个单元间的拼缝还是会影响图像的整体性。

因此需要开发一种解决融合区亮度亮与颜色不一致问题的多投影仪图像边缘融合系统。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种投影仪图像边缘融合系统与方法，旨在大屏幕上实现无缝拼接显示及边缘融合。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种投影仪图像边缘融合系统，包括：

图像分割模块，用于对图像进行等分处理；

图像几何校正模块，用于对图像重叠区域图像校正并使该区域的图像内容一致；

色彩一致性处理模块，用于将两个以上的图像的颜色调整至一致；

图像均匀性调整模块，用于对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

融合带处理模块，用于对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理。

暗场亮度修复处理模块，用于调节暗场情况下的非重叠区的亮度使之与重叠区亮度一致。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述图像几何校正模块采用相机映射树的方法进行几何校正，以及获取每台投影机的几何校正矩阵。

根据本发明的另一个实施方案，所述色彩一致性处理模块中，通过第三方信号源对需要融合的投影仪图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后采样；以及上位机采用rgb色域空间为计算标准计算出图像所需要的rgb补偿系数。

根据本发明的另一个实施方案，所述色彩一致性处理模块中，采用红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色共七色进行独立调整处理，把每一种的色彩都分成七色中的某一种或某几种色彩的组合，再通过运算，保证各种混合色色彩的一致性。

根据本发明的另一个实施方案，所述色彩一致性处理模块采用七色一致性算法进行计算。

根据本发明的另一个实施方案，所述图像均匀性调整模块还用于计算每个像素的加权系数，通过该加权系数调整图像的均匀性。

根据本发明的另一个实施方案，所述融合带处理模块采用四分之一圆弧对重叠区进行边缘融合。

本发明还可以是：

一种多投影仪图像边缘融合方法，包括：

步骤1：图像分割器将图像分割两个以上的图形，分割后的图形分别由不同的图像投影装置进行投影；在整个图像上布置纵横交错的纵线、横线；

步骤2：采用相机映射树的方法进行几何校正；

步骤3：色彩一致性处理，将两个以上的图像的颜色调整至一致；

步骤4：图像均匀性调整，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

步骤5：融合带处理，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理；

步骤6：暗场亮度修复处理，调节暗场情况下的非重叠区的亮度使之与重叠区亮度一致。

根据本发明的另一个实施方案，在整个图像所布纵线与横线通过手工修改以免造成干扰区域。

根据本发明的另一个实施方案，所述步骤1还包括：

将处理得到的纵线与横线图，识别出每条纵线与横线，并求得每台投影机纵线与横线交叉点的坐标，并建立齐次方程组，求得每个投影仪的几何矩阵。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种投影仪图像边缘融合系统与方法，无需添加物理遮光片，即可实现多投射源边缘融合。采用重叠投射机制，可以实现无缝拼接和整体亮度平衡。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的融合区域的融合曲线示意图。

图2为根据本发明一个实施例的系统框图。

图3为根据本发明一个实施例的亮度补偿示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

一实施例的一种图像比边缘融合投影方法，包括：

图像分割器将图像分割成若干规则图形，若干规则图形分别由不同的图像投影装置进行投影；其中，分割为若干规则图形后的相邻图形边缘相互重叠图形同时出现在分割后的相邻图形的边缘；在整个图像上布置纵横交错的纵线、横线；不同的图像投影装置将分割后的若干规则图形进行投影，调节图像投影装置使相邻图形边缘相互重叠图形内的纵线、横线完全重叠，使得重叠部分的图像内容完全一致。

对于重叠部分，本实施例采用电子增益调节对重叠区的亮度进行均匀化处理。电子增益是通过调节在图像处理模块中改变各个相邻图像重叠区域仅有相同图像内容的边缘区域各个像素或者像素集合的增益要改变其亮度，使图像在重叠区域的亮度达到均匀过度。电子增益的效果达到形成四分之一圆弧融合曲线，对重叠区进行边缘融合。针对漏光现象，采用分级结合线性渐变的亮度补偿办法。

另一实施例，如图2所示，一种图像边缘融合处理系统，包括：

图像分割模块，对图像进行等分处理；

图像几何校正模块，对图像重叠区域图像校正并使该区域的图像内容一致；

色彩一致性处理模块，将两个以上的图像的颜色调整至一致；

图像均匀性调整模块，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

融合带处理模块，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理。

暗场亮度修复处理模块，调节暗场情况下的非重叠区的亮度使之与重叠区亮度一致。

一实施例的处理过程，先用高分辨率的摄像机(位置不变)分别对每台投影机拍摄等分屏幕的横线与竖线、全白图片及整体背景图，并对图像进行初步处理。采用相机映射树的方法进行几何校正，获取每台投影机的几何校正矩阵。

色彩一致性处理模块中，通过第三方信号源对需要融合的投影仪图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后采样，上位机采用rgb色域空间为计算标准计算出图像所需要的rgb补偿系数。其中，第三方信号源可以是用户使用的信号源，包括pc和标准信号发生器等；上位机可以是上一级控制设备，一般是pc机、手机或pad等。色彩一致性处理模块采用红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色共七色进行独立调整处理，把每一种的色彩都分成七色中的某一种或某几种色彩的组合，再通过运算，保证各种混合色色彩的一致性。色彩一致性处理模块是把图像边缘融合处理系统中的两个以上的投影机的颜色调整到一致。本例的图像的每个像素的值优选先分解成白色模块、补色模块和基色模块，与rgb模式的色域相匹配，本例采用七色一致性算法。其中，上位机给出的补偿系数，对需要融合的投影仪的图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后通过人工或采用摄相设备采样并计算出补偿系数，即计算出各个画面所包含的色彩与输入画面色彩之间的差值，以保证以上七色是一致的。因此，白色模块是一个数值；补色模块补偿系数有三个，但实际用时，只在三个中选择一个；基色模块的补偿系数也有三个，但实际用时，只在三个中选择一个。所述通过人工或采用摄相设备采样并计算出补偿系数的过程为：人工采样，就是操作人用人眼观看投影机的画面，并把投影机的亮度和色彩等感觉通过0－100的数字量化并输入到上位机软件中，其中，感觉亮度最高的设为100，其它的相应减少数值。摄相设备采样，就是把通过ccd等设置拍摄到投影机画面图片，上位机把图片中的像素以rgb色域空间来计算，把图片(即投影画面)中间部分的像素的rgb值求平均值；这样每个图片只有一个值；将所有图片的值进行比较，值最大的设为100，其它图片的值，根据与最大值图片的差值逐步减少。所述补偿系数的计算方法：在上面采样得到的0－100的值中，比较所有图片的值，以最小值为目标，分别减去每个图片的值得到差值，将得到的差值再除以100，就得到补偿系数了。举个例子，两个投影机a、b，他们红色的值为别是a：100、b：90。因此，目标值是90，所以，a的补偿系数是：90-100＝10，10为得到的差值，然后再通过10/100＝0.1，即补偿系数是0.1。

图像均匀性调整模块的一优选实施例，把画面分成d个像素块，每个像素块的大小是b*c个像素；然后计算出每个像素的加权系数a，通过该加权系数a调整图像的均匀性；其中，加权系数a是一个b*c的阵列矩阵系数，在b*c个像素中，中间位置的像素a的加权系数为i，以像素a为中心，旁边的像素的加权系数以步进s递减，则可以通过a＝i-s计算出每一个像素的加权系数a，最终得到一个亮度和色彩均匀性非常好的画面。所述b、c和d均为自然数，所述步进s可以通过图像采集和像素分析得到。

另一优选实施例，采用四分之一圆弧对重叠区进行边缘融合，如图1示出了重叠区域的融合曲线，以左右相邻的投影机为例，其alpha值严格按照四分之一圆弧进行改变，将重叠区域的大小缩放到0到1之间，两侧投影仪的alpha的值严格按照四分之一圆弧曲线下滑。

对于漏光现象，如图3所示的一实施例采用了亮度补偿方法。由于漏光在物理层面无法消除，所以只能够增加非重叠区的亮度，一重、二重、三重重叠区的亮度，使之与四重重叠区亮度相等。对于重叠区，我们需要精确的知道重叠区域的大小。对于不同的原图进行补偿的亮度是不同的，于是采用了分级补偿的方法。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。