CN103491329B - 投影机阵列高动态范围显示系统构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影阵列高动态范围显示系统构建方法，用于解决现有投影阵列显示系统构建方法复杂的技术问题。技术方案是安装固定和投影平面垂直的投影机阵列，并调节单台投影机镜头位移，使得多台投影机点对点对齐投影至一个投影画面，无需外接控制器；将不同曝光获取的低动态图像序列分别分配至相应的投影机进行投射，从而获得自然混合后的高动态范围图像。该方法构建的高动态范围显示系统利用了现代投影机普遍具有的镜头位移功能和自动几何校正功能，省去了复杂的多投影机投射同一画面的几何校正。并且对多曝光低动态范围图像通过投影阵列进行自然混合显示高动态范围图像，方法简单，无需进行颜色变换，能够成倍提高显示结果的动态范围。

Description

投影机阵列高动态范围显示系统构建方法

技术领域

本发明涉及一种投影阵列显示系统构建方法，特别是涉及一种投影阵列高动态范围显示系统构建方法。

背景技术

高动态范围研究主要包括高动态范围成像和高动态范围显示两大部分。国内外市场上可购买的显示终端基本上属于低动态范围显示设备，而高动态范围显示设备多为研究目的的专用系统，这些专用高动态范围显示系统往往价格昂贵，而且处于不成熟的研究阶段。为了解决高动态范围显示的难题，大量的高动态范围研究人员致力于色调映射方法，将高动态范围图像映射为低动态图像从而在低动态范围显示设备进行显示，这种方法不仅额外增加了高动态成像的复杂性，并且显示效果存在争议。根据美国一个研究机构的实验，高动态范围图像要在高动态范围显示终端上显示才能体现出应有的效果，而高动态范围图像显示在低动态范围终端，其效果和低动态范围图像效果相比没有明显的人眼可分辨差异。

文献“公开号是CN101556758B的中国发明专利”公开了一种实现用多台投影机来显示高动态亮度范围图像的方法。该方法需要通过专用的控制器同步的接收高动态图像，并进行坐标变换和颜色变换，然后向相应的投影机分发处理后的图像。由于需要外接专用的控制器来接收和分发数据，应用受限，并且坐标变换和颜色变换也增加了额外的成本和复杂性。

发明内容

为了克服现有投影阵列显示系统构建方法复杂的不足，本发明提供一种投影阵列高动态范围显示系统构建方法。该方法通过安装固定和投影平面垂直的投影机阵列，并调节单台投影机的镜头位移，使得多台投影机点对点对齐投影至一个投影画面，无需外接控制器；将不同曝光获取的低动态图像序列分别分配至相应的投影机进行投射，从而获得自然混合后的高动态范围图像。该方法构建的高动态范围显示系统利用了现代投影机普遍具有的镜头位移功能和自动几何校正功能，省去了复杂的多投影机投射同一画面的几何校正。并且该方法利用投影亮度扩展原理，对多曝光低动态范围图像通过投影阵列进行自然混合显示高动态范围图像，方法直接有效，且无需进行颜色变换，并能够成倍提高显示结果的动态范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种投影阵列高动态范围显示系统构建方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、将N台具备镜头位移功能和自动几何校正功能的投影机以距离中心位置最小的方式用支架固定，固定时，水平方向的投影机处于同一水平线上，垂直方向的投影机处于同一垂线上，每台投影机在水平和垂直方向均能进行位置微量调整；对N台投影机依次编号，分别为一号、二号、三号...N号；定义中心位置投影机为基准投影机；调节固定每台投影机，使N台投影机的投影主轴与投影幕布垂直；

步骤二、调节所述N台投影机的镜头缩放旋钮，使投影画面大小一致；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，调整基准投影机的镜头垂直与水平位移旋钮，使投影画面处于幕布中心；并使同一竖向放置的投影机投影画面左右边线重合；

步骤三、利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节与基准投影机处于同一垂线的投影机镜头垂直位移旋钮，使基准投影机同一垂线的投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节与基准投影机处于同一水平线上的投影机镜头水平位移旋钮，使与基准投影机处于同一水平线上的投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节其余投影机镜头垂直、水平位移旋钮，使其余投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；

步骤四、分别连接N台投影机至独立显示的计算机输出端口，以N张不同曝光的图像为高动态范围图像源，依次送至N台投影机输出，获得自然混合的高动态范围图像。

本发明的有益效果是：该方法通过安装固定和投影平面垂直的投影机阵列，并调节单台投影机的镜头位移，使得多台投影机点对点对齐投影至一个投影画面，无需外接控制器；将不同曝光获取的低动态图像序列分别分配至相应的投影机进行投射，从而获得自然混合后的高动态范围图像。该方法构建的高动态范围显示系统利用了现代投影机普遍具有的镜头位移功能和自动几何校正功能，省去了复杂的多投影机投射同一画面的几何校正。并且该方法利用投影亮度扩展原理，对多曝光低动态范围图像通过投影阵列进行自然混合显示高动态范围图像，方法直接有效，且无需进行颜色变换，并能够成倍提高显示结果的动态范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明方法实施例以9台投影机构成的投影阵列安装布局正前方视图。

图2是本发明方法实施例以9台投影机构成的投影阵列安装布局正侧面视图。

图3是Canon5D III高动态成像模式合成结果的照片。

图4是采用本发明方法显示结果的照片。

图中，1-一号投影机，2-二号投影机，3-三号投影机，4-四号投影机，5-五号投影机，6-六号投影机，7-七号投影机，8-八号投影机，9-九号投影机，10-投影幕布。

具体实施方式

参照图1-4。以9台投影机构成3*3投影机阵列为例，本发明投影阵列高动态范围显示系统构建方法具体包括以下步骤：

1、将9台投影机以三行三列的方式以支架固定，并保证每台投影机可以在水平和垂直方向进行位置调整。为便于投影画面对齐，对9台投影机依次编号，分别为一号投影机1、二号投影机2、三号投影机3、四号投影机4、五号投影机5、六号投影机6、七号投影机7、八号投影机8、九号投影机9。定义中心位置的五号投影机5为基准投影机。同时定义投影幕布10。调节固定每台投影机，使9台投影机的投影主轴与投影幕布垂直，并使二号投影机2、五号投影机5、八号投影机8投影主轴处于投影幕布10的垂直中线上。

2、调节9台投影机的镜头缩放旋钮，使投影画面大小一致。调整五号投影机5的镜头垂直位移旋钮，使投影画面处于投影幕布10中心。并使一号投影机1，四号投影机4、七号投影机7投影画面左右边线重合，二号投影机2、五号投影机5、八号投影机8投影画面左右边线重合，三号投影机3、六号投影机6、九号投影机9投影画面左右边线重合。

3、调节二号投影机2镜头垂直位移旋钮，使二号投影机2投影画面向下方移动，与五号投影机5投影画面重合。调节八号投影机8镜头垂直位移旋钮，使八号投影机8投影画面向上方移动，与五号投影机5投影画面重合。调整四号投影机4镜头水平位移旋钮，使四号投影机4投影画面向右方平移，与五号投影机5投影画面重合。调整六号投影机6镜头水平位移旋钮，使六号投影机6投影画面向左方平移，与五号投影机5投影画面重合。调整一号投影机1镜头水平位移旋钮，使一号投影机1投影画面向右方移动，与五号投影机5投影画面左右边框对齐，然后调整一号投影机1镜头垂直位移旋钮，使一号投影机1投影画面向下方移动，与五号投影机5投影画面重合。调整三号投影机3镜头水平位移旋钮，使三号投影机投影3画面向左方移动，与五号投影机5投影画面左右边框对齐，然后调整三号投影机3镜头垂直位移旋钮，使三号投影机3投影画面向下方移动，与五号投影机5投影画面重合。调整七号投影机7镜头水平位移旋钮，使七号投影机7投影画面向右方移动，与五号投影机5投影画面左右边框对齐，然后调整七号投影机7镜头垂直位移旋钮，使七号投影机7投影画面向上方移动，与五号投影机5投影画面重合。调整九号投影机9镜头水平位移旋钮，使九号投影机9投影画面向左方移动，与五号投影机5投影画面左右边框对齐，然后调整九号投影机9镜头垂直位移旋钮，使九号投影机9投影画面向上方移动，与五号投影机5投影画面重合。

4、分别连接9台投影仪至独立显示的计算机输出端口，以9张不同曝光的图像为高动态范围图像源，依次送至9台投影仪输出，获得自然混合的高动态范围图像。

本发明投影机阵列构建高动态范围显示系统实际验证结果以Canon5D III单反相机的高动态范围合成结果作为参照进行结果比对。实验时将Canon5D III的HDR合成结果也进行了投影显示，并且对结果拍照时采用了环境补光和HDR拍摄。和Canon5DIII取用相同的三张不同曝光的原始图像，利用本发明所述方法进行投影显示，图像主场景是夜间室内照明状态正对灯光时动态范围环境。需要着重说明的是，由于二次拍摄成像造成的细节丢失，实际现场显示结果比图片中展示的结果要好得多，尽管如此，对比结果仍然可以看出，本发明实验结果呈现的细节明显优于Canon5D III的高动态范围合成效果。

Claims (1)

1.一种投影阵列高动态范围显示系统构建方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将N台具备镜头位移功能和自动几何校正功能的投影机以距离中心位置最小的方式用支架固定，固定时，水平方向的投影机处于同一水平线上，垂直方向的投影机处于同一垂线上，每台投影机在水平和垂直方向均能进行位置微量调整；对N台投影机依次编号，分别为一号、二号、三号...N号；定义中心位置投影机为基准投影机；调节固定每台投影机，使N台投影机的投影主轴与投影幕布垂直；

步骤二、调节N台投影机的镜头缩放旋钮，使投影画面大小一致；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，调整基准投影机的镜头垂直与水平位移旋钮，使投影画面处于幕布中心；并使同一竖向放置的投影机投影画面左右边线重合；

步骤三、利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节与基准投影机处于同一垂线的投影机镜头垂直位移旋钮，使基准投影机同一垂线的投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节与基准投影机处于同一水平线上的投影机镜头水平位移旋钮，使与基准投影机处于同一水平线上的投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；利用所述镜头位移功能和自动几何校正功能，依次调节其余投影机镜头垂直、水平位移旋钮，使其余投影机投影画面与基准投影机投影画面重合；

步骤四、分别连接N台投影机至独立显示的计算机输出端口，以N张不同曝光的图像为高动态范围图像源，依次送至N台投影机输出，获得自然混合的高动态范围图像。