一种高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法。
【背景技术】
[0002]在以往各种场合，如播放电影时常釆用单投影仪架构，尽管它在图像及视频输出的一致性和完整性方面效果非常好，但由于单投影仪分辨率的不足，难以满足日渐增长的观众在视觉上的需求。距离屏幕越远的观众，看到的图像就越不清晰。多投影仪拼接，正是为了解决此问题而产生的一项技术。它的作用在于，对于高分辨的图像或视频输入源，可以在保持其分辨率和视觉一致性的基础上，通过多台投影仪，输出到单个显示设备如大屏幕等，并实现无缝拼接，从而让观众获得良好的视觉效果。
[0003]多投影仪拼接技术，主要分为两个过程，一是几何矫正，二是颜色矫正。
[0004]几何矫正，就是将多投影仪的输出拼成一个图像或视频时所产生的“几何形变”消除，还原到初始的几何形状，实现拼接的几何一致性。几何矫正方法又分线性的和非线性的。线性方法的好处在于可扩展性强，且对矫正用相机的要求较低，常用的线性方法有“相机映射树”(Camera Homography Trees);非线性的方法在精确度上可能会高一些,但是相应地，会带来可扩展性差和矫正过程复杂等问题，常用的方法有“有理贝塞尔曲线”(Rat1nalBezier Funct1n)。
[0005]颜色矫正，就是将多投影仪拼接过程中，由于每台投影仪的光学属性不同及重叠区域偏亮等原因所造成的“颜色差异”消除，在视觉上实现拼接的颜色一致性。已知颜色分为亮度和色度，而人眼对亮度的敏感度要高出色度一个数量级以上，因此颜色矫正主要是针对亮度的矫正。如今的颜色矫正主要有两种思路，一种是“色域匹配”(gamut matching)方法，先分别获取反映每台投影仪光学特性的响应曲线(如图1)，并将所有投影仪的颜色统一到公共的颜色区间，这样做虽然能严格保证颜色的一致性，但为了与亮度最低的几育投影仪保持一致，会导致整体亮度受到损失，影响了最终的视觉效果，尽管可以优化，但是所需的工作量也十分巨大，且可扩展性差；另一种就是采用边缘融合方法，就是将各重叠区域内一台投影仪的alpha值朝相邻的另一投影仪方向按照一定的曲线逐渐降低，实现亮度的平缓过渡，可扩展性强。
【发明内容】
[0006]为解决上述现有的缺点，本发明的主要目的在于提供一种实用的高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法，通过四分之一圆弧融合曲线，能够在不获取响应曲线的情况下，使多投影仪拼接显示系统中重叠区域的亮度能够平缓地过渡。这样既节省了获取响应曲线的工作量，又能够得到不错的颜色矫正效果。对于漏光，采用了分级结合线性渐变的方法，考虑了不同亮度的原图片情况，使得拼接后的视觉效果更加良好。
[0007]为达成以上所述的目的，本发明的一种高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法采取如下技术方案: 一种高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法，其特征在于，包括以下步骤:
(I)用高分辨率相机分别对每台投影仪拍摄等分屏幕的横线与竖线、全白的图片及整体背景图，并进行图像的预处理，所述处理得到的横线与竖线图片，识别出每条横线与竖线，并求得每台投影仪中达到横竖线在图片空间中的交点坐标，并与这些交点原本已知的在帧缓存中的坐标一一对应起来，建立齐次方程组，求得每个投影仪的矫正矩阵。
[0008](2)采用相机映射树方法进行几何矫正，获取每台投影仪的几何矫正矩阵。
[0009](3)采用四分之一圆弧形融合曲线，对重叠区域进行边缘融合。(4)针对漏光现象采用分级结合线性渐变的亮度补偿方法。
[0010](5)利用步骤(2 — 4)所得到的矫正参数，对输入的图片或视频用多投影仪在大屏幕等设备上输出矫正后的图片或视频。
[0011 ] 所述的一种高质量视觉效果的多投影仪拼接融合方法，其特征在于，所述步骤(I)中，所述图像的预处理包括以下内容:将横线竖线的图片颜色减去整体背景颜色，调整图片分辨率，再手工修改横线竖线与全白三类图中可能造成识别干扰的区域。
[0012]采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果:
本发明通过四分之一圆弧融合曲线，能够在不获取响应曲线的情况下，使多投影仪拼接显示系统中重叠区域的亮度能够平缓地过渡。这样既节省了获取响应曲线的工作量，又能够得到不错的颜色矫正效果。对于漏光，采用了分级结合线性渐变的方法，考虑了不同亮度的原图片情况，使得拼接后的视觉效果更加良好。
【附图说明】
[0013]图1是投影仪等显示设备的响应曲线示意图；
图2是二行二列投影仪拼接时的重叠区域情况示意图；
图3是重叠区域的融合曲线；
图4是亮度补偿的示意图；
图5是采用本发明所涉及的融合方法后的多投影仪拼接流程示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明:
在颜色矫正时，若采用色域匹配方法，则需要获取每台投影仪的响应曲线，而我们知道，获取一台投影仪的响应曲线，首先需要在保持相机位置不变的情况连续拍摄数百张的照片，那么对于3行5列的多投影仪拼接系统总共需要拍摄几千张的照片才行，对于更大的系统所需要拍摄的照片数量将更加庞大。因此对较大规模的多投影拼接显示系统采取色域匹配，会是一种劳动密集型的方法，效率比较低，可重复性也差。本发明的多投影仪融合方法，总体思路是采用了边缘融合，这样可以解决效率低的问题，但采用怎样的融合曲线成为了新的研究问题。
[0015]漏光现象也是投影仪相关工作中必须解决的一个问题。所谓投影仪漏光，是指当投影仪显示r、g、b皆为O的全黑图像时，投影仪依然会投少量光线。在多投影仪拼接时，尤其是所投图片亮度偏暗时，漏光现象会比较严重地影响拼接效果。因为二重、三重、四重重叠区域漏的光比一重重叠区域要多，从而导致这些重叠区域偏亮。我们希望能从视觉上消除这种漏光现象。图2是二行二列投影仪拼接时的重叠区域情况示意图，可以从中清晰地区分出一重至四重重叠区域。更大规模的多投影仪拼接显示系统都可以视为在此基础上的平行扩展。
[0016]首先为了寻找合适的融合曲线，假设是左右两台投影仪重叠，上下情况类似。Left化指的是左侧投影仪重叠区域所设置的alpha值，right指的是右侧