異形立體幕投影方法
2023-05-20 04:11:01
專利名稱：異形立體幕投影方法
技術領域：
本發明涉及投影方法，更具體地說，本發明涉及一種異形立體幕投影方法。
背景技術：
三維立體動畫作為模擬現實生活場景圖像顯示技術之一，它是一項較為高端技術，三維立體動畫與普通的三維動畫不同，在顯示效果逼真的同時，顯示技術也較為複雜，通過多通道視頻輸出及編程，請先參閱圖1所示，經過轉換盒100、立體投影機200，屏幕300為一曲面幕，觀看的人帶上特製的三維立體眼鏡(偏振鏡)即可觀看具有強烈景深的動畫效果。三維立體動畫作為一項高端圖像展示，適用於城市設計、園區規劃及成果匯報。
在視景仿真、模擬現實生活的應用中，三通道柱幕投影顯示系統是目前人們普遍採用的顯示方式，屏幕採用投影曲面幕。其優點是能提供較大的觀察視場，通常水平視場角150°，垂直視場角40°，圖像的亮度達2000ANSI流明以上，和解析度為1280×1024。可供幾十人沉浸其中，用戶頭戴立體眼鏡即可感受到瀰漫在周圍的虛擬立體場景，仿佛置身於真實的世界，具有較強的沉浸感。但多通道投影顯示具有技術難度大，例如，屏幕由於採用的是曲面幕，投影在幕上的畫面會產生幾何失真。所有的投影儀在設計時都是針對平面的屏幕，當這樣的投影儀把圖像投射到曲面幕上，圖像就會變形失真，這種現象被稱之為非線性失真，參考圖2和圖3示出了非線性失真的情況。其中圖2是示出了圖像顯示在平面上的情況，而圖3顯示了圖像顯示在曲面上時所發生的失真的情況。為了在曲面幕上得到逼真的圖像顯示效果，必須對幾何失真的圖像進行校正。
另外，圖像拼縫等也會影響在曲面幕上的圖像質量和虛擬立體場景的效果。圖像拼縫產生的主要原因是由於採用多部(通常是三部)投影儀在同一時刻共同投影到曲面幕上，因此每一投影儀在曲面幕上共同形成的畫面勢必會產生拼縫，拼縫是制約三維立體動畫發展的瓶頸，如何消除所產生的拼縫一直為業內人士所關注。
發明內容
本發明的目的是針對上述三維立體動畫中，曲面幕上出現的投影圖像的非線性失真的缺點以及曲面幕上易出現投影圖像拼縫的問題，提供一種異形立體幕投影技術，對曲面幕上投影圖像幾何失真進行矯正並消除三維立體動畫圖像的拼縫。
根據本發明，提供一種異形立體幕投影方法，包括下列步驟矯正顯示圖像幾何失真的步驟；消除圖像拼接引起的拼縫的步驟；熱點補償步驟；色彩校正及補償步驟。
根據本發明的一實施例，所述矯正顯示圖像幾何失真的步驟包括a、在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點，並確立一中心定位點；b、用投影儀向曲面幕投影十字線，使十字線的中心點對準中心定位點；c、用投影儀向曲面幕投影數根水平線，使每一根水平線均與曲面幕上的水平排列的定位點相重合；d、用投影儀向曲面幕投影數根垂直線，使每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合；e、通過對所有垂直、水平線的調整，完成所有線與曲面幕上的定位點吻合為止。
在所述的步驟a中，在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點可採用投影儀投影，或預先直接在曲面幕上布設。
在所述的步驟b中，在向曲面幕投影十字線使其中心點對準中心定位點的同時，將十字線的垂直、水平四個端點與定位點相吻合。
在所述的步驟c中，在調整投影儀向曲面幕投影的每一根水平線與曲面幕上的水平排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟c1、先對投影儀向曲面幕投影的中心水平線的水平和弧度進行調整；
c2、然後對投影儀向曲面幕投影的其它水平線進行水平調整；c3、再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的水平線進行調整。
在所述的步驟d中，在調整投影儀向曲面幕投影的每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟d1、先對投影儀向曲面幕投影的中心垂直線的垂直度和弧度進行調整；d2、然後對投影儀向曲面幕投影的其它垂直線進行垂直調整；d3、再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的垂直線進行調整。
根據本發明的一實施例，所述消除圖像拼接引起的拼縫的步驟包括f、通過數組投影儀將所要顯示的圖像向曲面幕上進行圖像投影；g、分別消除每一投影儀在曲面幕上的圖像幾何失真；h、將經過消除幾何失真的數組圖像進行圖像疊加，使每一組圖像在曲面幕與相鄰的兩組圖像相重疊；i、調節相重疊部分的圖像亮度，使重疊部分的一側畫面為漸隱的灰度、另一側畫面為漸現的灰度，形成圖像融合區域無拼縫。
在所述的步驟g中，消除圖像幾何失真分別通過十字線矯正、水平線矯正、垂直線矯正的方式對每一幅圖像進行矯正。
在所述的步驟h中，對三組圖像進行圖像疊加，在對三組圖像進行圖像疊加時，使中間一組圖像在曲面幕上與相鄰的兩組重疊部分圖像內容相同。
在所述的步驟i中，調節重疊部分的亮度時，使一側畫面的亮度呈線性衰減、另一側畫面的亮度呈線性增加。
根據本發明的技術方案，通過採用本發明的矯正方法，可將投影儀投射到曲面幕的圖像所產生的非線性失真畫面得到較好地矯正，曲面幕上的圖像效果逼真，通過本發明的拼接方法，可使數組投影儀投射到曲面幕的圖像之間所產生的拼縫得到較好地消除，所形成的圖像效果如同整幅畫面一樣，有效地解決了制約三維立體動畫的發展過程的瓶頸問題。
本發明上述的以及其他的特徵、性質和優勢將在下面結合附圖和實施例進一步描述，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特徵，其中，圖1是一投影系統的實施例的結構圖。
圖2是屏幕為平面幕時的投影示意圖。
圖3是屏幕為曲面幕時的投影示意圖。
圖4是根據本發明的一實施例的異形立體幕投影方法的流程圖。
圖5是根據本發明的一實施例的矯正幾何失真的方法的流程圖。
圖6是本發明的矯正幾何失真方法中，在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點示意圖。
圖7是本發明的矯正幾何失真方法中，向曲面幕投影十字線的示意圖。
圖8-圖9分別是本發明的矯正幾何失真方法中，對水平線矯正示意圖。
圖10-圖11分別是本發明的矯正幾何失真方法中，對垂直線矯正示意圖。
圖12是完成垂直、水平線矯正後的示意圖。
圖13是根據本發明的一實施例的消除圖像拼接引起的拼縫的方法的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。
本發明的目的是提供一種異形立體幕投影方法，參考圖4示出了該方法的一實施例的流程圖，其包括如下的步驟矯正顯示圖像幾何失真的步驟；消除圖像拼接引起的拼縫的步驟；熱點補償步驟；色彩校正及補償步驟。
其中，矯正顯示圖像幾何失真的步驟可進一步包括如下的幾個處理步驟，參考圖5示出了其流程圖a、在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點，並確立一中心定位點；在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點可採用投影儀投影，或預先直接在曲面幕上布設。也可以採用雷射定位儀在曲面幕上調整定位點。圖6示出了在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點的示意圖。
b、用投影儀向曲面幕投影十字線，使十字線的中心點對準中心定位點；在向曲面幕投影十字線使其中心點對準中心定位點的同時，將十字線的垂直、水平四個端點與定位點相吻合。圖7示出了向曲面幕投影十字線的示意圖。
c、用投影儀向曲面幕投影數根水平線，使每一根水平線均與曲面幕上的水平排列的定位點相重合。在調整投影儀向曲面幕投影的每一根水平線與曲面幕上的水平排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟c1.先對投影儀向曲面幕投影的中心水平線的水平和弧度進行調整，使歪斜的水平線成為真正的水平線；c2.然後對投影儀向曲面幕投影的其它水平線進行水平調整；c3.再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的水平線進行調整，使上弓或下弓的水平線成為真正的水平直線。
圖8-9示出了對水平線矯正的示意圖。
d、用投影儀向曲面幕投影數根垂直線，使每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合。在調整投影儀向曲面幕投影的每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟d1.先對投影儀向曲面幕投影的中心垂直線的垂直度和弧度進行調整；d2.然後對投影儀向曲面幕投影的其它垂直線進行垂直調整；d3.再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的垂直線進行調整，使右弓或左弓的垂直線成為真正的垂直直線。
圖10-11示出了對垂直線矯正的示意圖。
e、通過對所有垂直、水平線的調整，完成所有線與曲面幕上的定位點吻合為止。圖12是完成垂直、水平線矯正後的示意圖。
其中，消除圖像拼接引起的拼縫的步驟可進一步分解如下，圖13是根據本發明的一實施例的消除圖像拼接引起的拼縫的方法的流程圖。
f、通過數組投影儀將所要顯示的圖像向曲面幕上進行圖像投影；在一實施例中，採用三組投影儀將所要顯示的圖像向曲面幕上進行圖像投影。
g、分別消除每一投影儀在曲面幕上的圖像幾何失真。消除圖像幾何失真的過程可以參考上面所述的步驟。分別通過十字線矯正、水平線矯正、垂直線矯正的方式對每一幅圖像進行矯正。
h、將經過消除幾何失真的數組圖像進行圖像疊加，使每一組圖像在曲面幕與相鄰的兩組圖像相重疊。在一實施例中，對三組圖像進行圖像疊加，在對三組圖像進行圖像疊加時，使中間一組圖像在曲面幕上與相鄰的兩組重疊部分圖像內容相同。三組圖像中相鄰的兩組重疊部分圖像不小於每一圖像的12.5％。
i、調節相重疊部分的圖像亮度，使重疊部分的一側畫面為漸隱的灰度、另一側畫面為漸現的灰度，形成圖像融合區域無拼縫。調節重疊部分的亮度時，使一側畫面的亮度呈線性衰減、另一側畫面的亮度呈線性增加，直至重疊部分與其它部分做到一致性，三組投影儀所投影的三幅圖像疊加後形成一幅完全一致的圖像。
根據本發明的技術方案，通過採用本發明的矯正方法，可將投影儀投射到曲面幕的圖像所產生的非線性失真畫面得到較好地矯正，曲面幕上的圖像效果逼真，通過本發明的拼接方法，可使數組投影儀投射到曲面幕的圖像之間所產生的拼縫得到較好地消除，所形成的圖像效果如同整幅畫面一樣，有效地解決了制約三維立體動畫的發展過程的瓶頸問題。
雖然本發明的技術方案已經結合較佳的實施例說明於上，但是本領域的技術人員應該理解，對於上述的實施例的各種修改或改變是可以預見的，這不應當被視為超出了本發明的保護範圍，因此，本發明的保護範圍不限於上述具體描述的實施例，而應該是符合此處所揭示的創新性特徵的最寬泛的範圍。
權利要求
1.一種異形立體幕投影方法，其特徵在於，包括矯正顯示圖像幾何失真的步驟；消除圖像拼接引起的拼縫的步驟；熱點補償步驟；色彩校正及補償步驟。
2.如權利要求1所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述矯正顯示圖像幾何失真的步驟包括a、在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點，並確立一中心定位點；b、用投影儀向曲面幕投影十字線，使十字線的中心點對準中心定位點；c、用投影儀向曲面幕投影數根水平線，使每一根水平線均與曲面幕上的水平排列的定位點相重合；d、用投影儀向曲面幕投影數根垂直線，使每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合；e、通過對所有垂直、水平線的調整，完成所有線與曲面幕上的定位點吻合為止。
3.如權利要求2所述異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟a中，在曲面幕上布設均勻排列分布的定位點可採用投影儀投影，或預先直接在曲面幕上布設。
4.如權利要求2所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟b中，在向曲面幕投影十字線使其中心點對準中心定位點的同時，將十字線的垂直、水平四個端點與定位點相吻合。
5.如權利要求2所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟c中，在調整投影儀向曲面幕投影的每一根水平線與曲面幕上的水平排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟c1、先對投影儀向曲面幕投影的中心水平線的水平和弧度進行調整；c2、然後對投影儀向曲面幕投影的其它水平線進行水平調整；c3、再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的水平線進行調整。
6.如權利要求2所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟d中，在調整投影儀向曲面幕投影的每一根垂直線均與曲面幕上的垂直排列的定位點相重合過程中，進一步包括以下步驟d1、先對投影儀向曲面幕投影的中心垂直線的垂直度和弧度進行調整；d2、然後對投影儀向曲面幕投影的其它垂直線進行垂直調整；d3、再對投影儀向曲面幕投影呈弓形的垂直線進行調整。
7.如權利要求2所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述消除圖像拼接引起的拼縫的步驟包括f、通過數組投影儀將所要顯示的圖像向曲面幕上進行圖像投影；g、分別消除每一投影儀在曲面幕上的圖像幾何失真；h、將經過消除幾何失真的數組圖像進行圖像疊加，使每一組圖像在曲面幕與相鄰的兩組圖像相重疊；i、調節相重疊部分的圖像亮度，使重疊部分的一側畫面為漸隱的灰度、另一側畫面為漸現的灰度，形成圖像融合區域無拼縫。
8.如權利要求7所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟g中，消除圖像幾何失真分別通過十字線矯正、水平線矯正、垂直線矯正的方式對每一幅圖像進行矯正。
9.如權利要求7所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟h中，對三組圖像進行圖像疊加，在對三組圖像進行圖像疊加時，使中間一組圖像在曲面幕上與相鄰的兩組重疊部分圖像內容相同。
10.如權利要求7所述的異形立體幕投影方法，其特徵在於，所述的步驟i中，調節重疊部分的亮度時，使一側畫面的亮度呈線性衰減、另一側畫面的亮度呈線性增加。
全文摘要
本發明揭示了一種異形立體幕投影方法，包括如下步驟矯正顯示圖像幾何失真的步驟；消除圖像拼接引起的拼縫的步驟；熱點補償步驟；色彩校正及補償步驟。採用本發明的技術方案可將投影儀投射到曲面幕的圖像所產生的非線性失真畫面得到較好地矯正，並可使三組投影儀投射到曲面幕的圖像之間所產生的拼縫得到較好地消除，所形成的圖像效果如同整幅畫面一樣，有效地解決了制約三維立體動畫的發展過程的瓶頸問題。
文檔編號H04N13/00GK1976482SQ200510110819
公開日2007年6月6日 申請日期2005年11月28日 優先權日2005年11月28日
發明者胡學增, 梁兆正, 許永順, 王吉良, 顧潔燕, 忻歌, 黃紅 申請人:上海科技館