一种浸入式超高清视频处理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多媒体技术领域，更具体的涉及超高清视频处理系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着网络技术，计算机处理技术的发展，更高分辨率，更大画面的视频备受欢迎。更高的分辨率能够提供更多的视频内容细节，更大画面给用户身临其境的观赏效果，仿佛身处在整个画面中一样。高清视频投影融合技术应运而生，它是一种多媒体技术，是一种针对如今投影技术发展应运而生的新技术，在商业宣传，大型展馆，视频会议，大型3D游戏开发，军事模拟训练都有着广泛的应用。
[0003]高清视频投影融合技术，是指将一组投影仪投影的画面进行边缘上的重叠，并通过融合技术显示出一个整体没有缝隙，更加明亮，更加艳丽，更大尺寸，更高分辨率的画面。多台投影仪投影画面拼接之后要比单台投影仪投影画面，在相同亮度下能够投影出更大尺寸的画面。充分利用多台投影仪的分辨率，将每台投影仪都设置成最大分辨率运行，那么经过画面拼接之后，投影出来的画面能够达到4K，8K，16K以及更高分辨率，这样的高分辨率的投影仪或者显示器，还未出现在市场上。
[0004]高清视频投影融合中，对于多画面拼接，通常使用箱体拼接，多张屏幕拼接，整张屏幕无缝边缘融合技术。其中多张屏幕拼接，箱体拼接中，无论采用何种方式都无法消除，多个投影画面之间的物理缝隙，但是在新型的整张屏幕无缝边缘融合技术中，由于是在同一幅画面中显示，所以并不存在箱体拼接和多张屏幕拼接的物理缝隙，不过因此需要对投影画面的部分区域，主要是边缘，进行一定区域的重叠。因此，在技术上也引入了其他问题，例如重叠的边缘区域，亮度相比非重叠区域更加明亮；多个投影画面，颜色不一致，过渡不自然；因为投影仪本身，和外界各种因素带来的，重叠区域的重影问题。
[0005]针对以上在重叠部分出现的多种问题，多采用的是统一将各个投影仪需要投影的画面，完成几何校正，颜色亮度边缘融合，然后再统一放映。经过多种融合处理之后的画面，不仅完全消除了箱体拼接和多张屏幕拼接带来的物理缝隙，更使得多幅投影画面，在重叠区域中，无缝拼接消除了重影问题，使得整幅画面，颜色亮度过渡平滑。
[0006]高清视频投影融合，给用户带来的是，和单台投影仪相比，更大的投影画面，更高的分辨率，更完整的图像信息，更为明显的图像层次感，以及更加艳丽和真实的观赏体验。随着网络技术，计算机技术，以及投影技术的发展，高清投影技术也会有着长足的发展，在投影的画面分辨率，融合效果，以及色彩真实程度上都会有着更加宽广的发展前景。
【发明内容】
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]目前市面上的超高清显示设备价格过于昂贵，如:单台4Κ高清DLP(DigitalLight Process1n)投影仪价格就要超过20万人民币，在这种超高分辨率下，投影仪的对比度指标和亮度指标都会有所折扣；高分辨率的LED屏幕，价格都已经高达上百万，且在LED显示单元之间会存在缝隙。该发明针对目前显示设备价格过高，支持分辨率有限问题，显示效果无法达标的问题，实现了基于分布式结构的多台融合设备协同工作的，浸入式超高清视频体验系统，从而在控制设备成本的前提下，提高视频播放质量，和用户的观赏体验。
[0009]同时因为采取分布式结构，带来了如下四个问题:第一:投影设备本身，以及现场外界因为造成的投影图像畸变问题，和多台投影设备投影画面的无缝拼接的需要。第二:分布式结构中，各个投影融合设备之间难以协调工作，同步完成任务；第三:多台投影仪本身，存在的色彩分量，亮度差异导致融合画面，无法平滑过渡；第四:融合设备之间，播放同一视频源无法实时同步，造成播放画面之间迟滞或超前。
[0010](二)技术方案
[0011]本发明实现的浸入式超高清视频处理系统，包括:视频融合中多图像多像素级别几何校正系统、边缘融合的三维平滑曲面颜色校正系统、视频融合中基于无线传输方式的控制系统、分布式视频同步播放浏览编辑系统。
[0012]本发明结合自动反馈控制与数字图像处理技术，对浸入式体验系统中画面的扭曲进行自动的几何校正，能够适应于任意形状的的三维曲面屏幕，同时能够将多台投影仪的每个像素的颜色调节到一致的显示特性。
[0013](三)有益效果
[0014]本发明中可将多台投影仪画面进行任意拼接，能够完成MxN个画面的拼接。多台投影仪融合画面，和同等分辨率下单台投影仪相比，在价格上相差太多，而且单台投影仪的对比度亮度等性能指标，因为超高分辨率都有所折扣。该发明在提升视频放映质量的同时也很好的控制整套系统的成本。
[0015]本发明与已有的人工手动调整的投影融合技术相比，本发明整个调整过程中都是基于图像处理技术的反馈式调整，因而提高了调整的精度，减少了人力成本，同时本发明能够对多投影仪的像素颜色进行平滑调整，提高了融合画面的颜色显示一致性，降低了对于高端投影仪的依赖性，因而降低了整个系统的成本。
[0016]针对多台投影图像拼接的方案，经过整数像素级别和分数像素级别的几何校正，解决了重叠区域的重影问题；多颜色分量的融合参数调整，解决了多个投影画面平滑过渡的问题；可视化界面通信模块，解决了多个融合设备协同完成几何校正以及边缘融合，推送视频等问题；播放时的同步操作，不会给人丝毫分割的感觉，和迟滞的感觉，给用户身临其境的完美体验。
【附图说明】
[0017]图1是本发明视频融合中多图像多像素级别几何校正方法的流程图；
[0018]图2是视频画面按照三角形进行分割，按照三角形进行几何校正的示意图；
[0019]图3是视频画面按照蜂窝形进行分割，按照蜂窝形进行几何校正的示意图；
[0020]图4是视频画面按照矩形进行分割，按照矩形进行几何校正的示意图；
[0021]图5是选定区域图像进行分数像素级别的几何校正流程图；
[0022]图6是两画面拼接的示意图；
[0023]图7是本发明视频融合中多图像多像素级别几何校正系统的结构示意图；
[0024]图8是1/2像素插值原理示意图；
[0025]图9是本发明三维平滑曲面颜色校正系统的结构示意图；
[0026]图10是本发明三维平滑曲面颜色校正方法的流程图；
[0027]图11是根据控制点生成的光滑三维nurbs或贝塞尔曲面示意图；
[0028]图12是校正前相邻投影仪像素色度或亮度强度曲面示意图；
[0029]图13是相邻投影仪色度或亮度调整过渡平滑后的像素颜色强度曲面示意图；
[0030]图14是多投影仪拼接的画面示意图；
[0031]图15是本发明分布式视频融合系统中多台视频融合设备的控制装置的结构示意图；
[0032]图16是本发明分布式视频同步播放浏览编辑系统的结构示意图；
[0033]图17是本发明分布式视频同步播放浏览编辑方法的流程图；
[0034]图18是本发明超尚清视频处理系统的结构不意图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明如何进行工作说明的更加清楚，结合具体实施案例，对本发明做进一步详细说明。
[0036]根据本发明的一方面，提供一种超高清视频处理系统，如图18所示，该系统包括:视频融合多图像多像素级别几何校正系统、图像边缘融合三维平滑曲面颜色校正系统、分布式多台视频融合设备控制系统、分布式视频同步播放浏览编辑系统，其中:
[0037]所述视频融合多图像多像素级别几何校正系统包括视频融合控制设备、多个视频融合设备、多个投影仪和幕布(如图7所示)，其中:
[0038]所述视频融合控制设备与所述多个视频融合设备连接，用于启动几何调整流程，并将几何调整指令发送至锁个视频融合设备；
[0039]所述多个视频融合设备与所述多个投影仪对应连接，用于对于各个投影画面进行畸变区域的几何校正；
[0040]所述多个投影仪用于将各自接收到的输出画面投影到幕布上。
[0041]所述图像边缘融合三维平滑曲面颜色校正系统包括:交换机、图像采集设备、多个处理器、多个投影仪和幕布(如图9所示)，其中:
[0042]所述交换机与所述多个处理器连接，用于支持多个处理器之间的相互通信，传输投影仪输出画面的像素数据、像素颜色分量的调整指令；
[0043]所述多个处理器与所述多个投影仪对应连接，用于产生投影仪的输出画面数据，调整投影仪的输出画面中像素的颜色分量；
[0044]所述多个投影仪用于将各自接收到的输出画面投影到幕布上，经过调整之后多个投影仪的画面最终融合成一幅没有缝隙、过渡自然、明亮、高分辨率的画面；
[0045]所述图像采集设备与多个处理器中的一个连接，作为一个反馈装置采集多个投影仪拼接后的画面(如图14所示)，并将采集到的图像数据传输给与之相连的处理器，由该处理器对采集到的图像数据进行计算，并产生调整指令通过交换机发送至所述多个处理器，以对多个投影仪的输出画面中像素的颜色分量进行调整。
[0046]在本发明一实施例中，所述图像采集设备为摄像机或相机。
[0047]如图15所示，所述分布式多台视频融合设备控制系统包括:控制设备、多台视频融合设备以及传输介质，其中:
[0048]所述控制设备与多台视频融合设备连接，用于对于待处理视频进行自适应无损切害J，通过所述传输介质将切割后得到视频和控制命令发送给多台视频融合设备，并从所述视频融合设备接收状态信息反馈；
[0049]其中，所述控制设备根据视频融合系统中