CN101727880B - 一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法：将整幅图像分割成多个子图像，每个子图像用一个投影机进行投影，实时控制各个投影机通道的图像融合，将各个融合图像以像素点为单位进行重叠和对齐；对各个投影机进行几何校正，使得各个投影机的投影图像组成一个整幅图像；对投影图像的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强度的明暗过渡；对融合图像进行分解，对融合图像中各个像素着色点里的RGB颜色信号进行处理，将融合图像中像素点的光强度当量减小到非融合区域像素点光强度当量的相应百分比，以保证融合区域的连续显示和平滑过渡；动态调整融合图像的像素颜色，协调光强度和颜色，使二者保持一致性。本发明能够在大屏幕上得到高清晰度的视频图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示领域，尤其涉及一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法。
背景技术
随着视频多元化发展，绚丽多彩的画面，高清晰大画面的视频备受喜爱。丰富的画面可以吸引更多的关注，高清的特点可以传达更多的信息。广告宣传、产品展示、信息推广、汇报展览、政府职能部门等行业一直处于信息化进步的前沿，无论是虚拟仿真还是边缘融合，无论是投影机还是融合屏幕，均随着投影拼接、边缘融合技术的发展，高清晰度、高分辨率、大画面效果越来越被人们认可，随着使用成本的不断降低，投影拼接、边缘融合技术得到了大面积的普及使用。
边缘融合、无缝拼接是将多台投影机投射的画面经过边缘融合技术的处理，最终实现一整幅画面的效果。边缘融合最大特点是可以增加显示分辨率、增大投影画面面积、缩短投影距离、校正投影画面的几何变形。更大的分辨率意味着在画面尺寸相同的情况下可以显示更丰富的内容，更大的显示画面能在分辨率与清晰度相同的情况下显示超大的画面，让更多人，更远距离均可以清楚地看到展示信息。
随着视频需求的不断提高，舞台，指挥，调度等应用需求均通过投影融合平台，将自然界中的场景、环境、人物等等一系列因素通过数据模式输入到计算机中，通过建模，制作，最终实现计算机中与自然界“一样”的环境。这个环境可以通过虚拟现实系统平台，将数据模型中的数据在播放当中根据人眼的物理原理分别输出左右眼文件到左右眼中，最终让参与者有身临其境的感受，并且通过人机互动实现场景实况播放、产品展示、科学试验、教育培训等等领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，能够在大屏幕上得到高清晰度的视频图像。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，应用于多个投影机并列向所述真无缝背投式大屏幕投影的图像显示系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（a）,将整幅图像分割成多个子图像，每个子图像用一个投影机进行投影，实时控制各个投影机通道的图像融合，将各个融合图像以像素点为单位进行重叠和对齐，所述融合图像为相邻两个投影机间的边缘重叠图像；
步骤（b）,对各个投影机进行几何校正，使得各个投影机的投影图像组成一个整幅图像；
步骤（c）,对所述投影图像的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强度的明暗过渡；
步骤（d）,对所述融合图像进行分解，对所述融合图像中各个像素着色点里的RGB颜色信号进行处理，将所述融合图像中像素点的光强度当量减小到非融合区域像素点光强度当量的相应百分比，该百分比的范围在20%到80%之间；
步骤（e）, 动态调整所述融合图像的像素颜色，协调光强度和颜色，使二者保持一致性。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤（a）中,所述分割的子图像的数量等于真无缝大屏幕所带投影机的数量。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤（b）中,所述几何校正包括线性几何校正和非线性几何校正。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤（d）中，对所述RGB颜色信号的处理包括过滤、甄别和分离。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述真无缝背投式大屏幕为密闭式箱体。
本发明真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法能够在大屏幕上得到高清晰度的视频图像。
附图说明
图1为本发明中积木式箱体屏幕的投影原理图；
图2为不经过几何校正与经过几何校正的显示效果示意图；
图3为本发明中融合图像的光强度示意图；
图4为本发明中融合区域处理示意图；
图5为本发明的圆弧形几何校正及融合控制示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明中，融合使用的密闭式箱体采用矩阵式的积木式显示单元叠加方式，无需对每个显示单元的高度以及箱体边缘脚点进行对齐，因为整体密闭箱体制造工艺为整体式多单元分割，所以它的调节要求和劳动强度大大降低。有些情况可以通过调整机械结构微调就能配合Tsingtoo GPU对图像进行快速融合调试。
本发明中的箱体结构是具有超大尺寸（单块显示超过200寸）、超薄、多机芯、进行矩阵式排列的积木式箱体结构。整体箱体是由根据相应显示尺寸要求按照设定比例分割成的多个显示单元组成，显示单元互相之间使用独立的投影机。
图1为本发明中积木式箱体屏幕的投影原理图。图1中，DLP图像光源11经屏幕12后成为反射后的光源13。
本发明真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，应用于多个投影机并列向所述真无缝背投式大屏幕投影的图像显示系统，包括：
步骤101,将整幅图像进行分割成多个子图像，每个子图像用一个投影机进行投影，实时控制各个投影机通道的图像融合，将各个融合图像以像素点为单位进行重叠和对齐，融合图像为相邻两个投影机间的边缘重叠图像；
其中，分割的子图像的数量等于真无缝背投式大屏幕所带投影机的数量。
可以利用装有图形分割管理功能的Tsingtoo GPU（Graphic Processing Unit,图形处理器）处理器实时分布控制每个DLP光机投影通道的图像融合，并将每个融合图像以像素点为单位进行重叠和对齐。其中，图形分割管理根据画面（即要显示的图像）的播放比例及相应箱体显示单元的个数和排列方式对整幅图像进行分割和整理，并划分出各个显示单元分屏的显示融合带（即融合图像区域）。
步骤102,对各个投影机进行几何校正，使得各个投影机的投影图像组成一个整幅图像；
其中，几何校正可以包括线性几何校正和非线性几何校正。用自动或手动的匹配方法可以对投影图像的DLP（Digital Light Procession，数字光处理）投影机进行线性几何校正和非线性几何校正，使得各个投影图像组成一个全景图像，即整幅图像。DLP和几何校正没有关系，用LCD、LCOS或者其他光机也可以进行几何校正。
其中，几何校正可以使用一种有效控制点（CP）自动确定的方法，首先定义基准控制点（RCP）及畸变控制点（DCP）的概念，进而设计了一种基于图像方差的图像检测模板，提出相应的检测准则及搜索方案；然后在畸变图像中利用归一化积相关的图像匹配算法实现基准控制点相对应的畸变控制点（DCP）的精确定位，从而实现图形对投影机图像和投影屏幕之间的对应校正和设置。图2为不经过几何校正与经过几何校正的显示效果示意图，从图2中可以看出，经过几何校正的显示图像消除了失真。
图5为本发明的圆弧形几何校正及融合控制示意图。图5中，A点、B点、C点为有效控制点（CP），D点和E点为畸变控制点（DCP）。
步骤103,对所述投影图像的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强度的明暗过渡；
可以利用Tsingtoo GPU的高运算处理速度使用融合函数对投影图像的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强度的明暗过度。图3为本发明中融合图像的光强度示意图。
步骤104,对所述融合图像进行分解，对所述融合图像中各个像素着色点里的RGB（红绿蓝）颜色信号进行处理，将所述融合图像中像素点的光强度当量减小到非融合区域像素点光强度当量的相应百分比，以保证融合区域的连续显示和平滑过渡,该百分比的范围可以在20%到80%之间；
其中，对RGB颜色信号的处理包括过滤、甄别和分离。将融合图像中像素点的光强度当量减小到非融合区域像素点光强度当量的相应百分比，可以使得融合区域的光强度和周边非融合区域的像素点亮度基本保持一致。
融合带颜色的动态过度功能可以通过利用Tsingtoo GPU的硬件处理性能，在对融合函数和融合区域的图像处理上采用像素级的过滤、甄别、分离等处理。将像素点上的RGB三色进行分离和解析，并将分离出的融合带像素进行亮度调节及颜色还原，保证整体画面的亮度平滑过度及色彩还原度。
图4为本发明中融合区域处理示意图。如图4所示，未处理融合像素41经过处理融合像素42的处理后成为处理后的融合像素43。
步骤105, 动态调整所述融合图像的像素颜色，协调光强度和颜色，使二者保持一致性。
可以通过自动获得投影图像的像素色彩值，实现以像素为单位的颜色动态调整和整体统一协调功能，来确保多通道DLP投影机的投影图像的光强度和颜色的一致性。
本发明可以为无缝的真无缝大屏幕提供平面或者弧形屏幕，通过Tsingtoo GPU的自动匹配模式或者手动高级调节模式，自动比照图像检测模板，确定有效控制点（CP）并控制及干预畸变控制点(DCP)来对进行精确定位，来保证箱体结构的精确性和光机部分的机械定位流程。
本发明真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法能够在大屏幕上得到高清晰度的视频图像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，应用于多个投影机并列向所述真无缝背投式大屏幕投影的图像显示系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（a）,将整幅图像分割成多个子图像，每个子图像用一个投影机进行投影，实时控制各个投影机通道的图像融合，将各个融合图像以像素点为单位进行重叠和对齐，所述融合图像为相邻两个投影机间的边缘重叠图像；
步骤（b）,对各个投影机进行几何校正，使得各个投影机的投影图像组成一个整幅图像；
步骤（c）,对所述投影图像的动态播放画面拼接处的图像进行动态调整和光强度的明暗过渡；
步骤（d）,对所述融合图像进行分解，对所述融合图像中各个像素着色点里的RGB颜色信号进行处理，将所述融合图像中像素点的光强度当量减小到非融合区域像素点光强度当量的相应百分比，该百分比的范围在20%到80%之间；
步骤（e）, 动态调整所述融合图像的像素颜色，协调光强度和颜色，使二者保持一致性。
2.根据权利要求1所述的真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，其特征在于，所述步骤（a）中,所述分割的子图像的数量等于真无缝背投式大屏幕所带投影机的数量。
3.根据权利要求1所述的真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，其特征在于，所述步骤（b）中,所述几何校正包括线性几何校正和非线性几何校正。
4.根据权利要求1所述的真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，其特征在于，所述步骤（d）中，对所述RGB颜色信号的处理包括过滤、甄别和分离。
5.根据权利要求1所述的真无缝背投式大屏幕显示图像的投影融合方法，其特征在于，所述真无缝大背投式屏幕为密闭式箱体。
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