CN104038748A - 多通道数据融合矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多通道数据融合方法，属于数据处理技术领域。所述方法包括设置K个投影机；将投影屏幕划分成K个区域；使一个投影机对应于一个区域并使每个投影机投影一幅等间距的网格图像；在网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录每个控制点调整后的坐标值根调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形；将相邻的两面幅图像进行数据融合。本发明提供的多通道数据融合矫正方法可以使多个投影机投影一幅图像到不规则屏幕得到无缝连接的图像。

Description

多通道数据融合矫正方法

技术领域

本发明涉及一种多通道数据融合矫正方法，属于数据处理技术领域。

背景技术

多通道投影是实现多个投影仪的同时、同步进行投影，每个投影仪可以投影不同的场景的内容，如此大大提高显示的信息量、扩展了视域范围。多通道投影技术在虚拟地理环境、数字城市、城市或园林景观规划设计、军事战场仿真、可视化森林经营管理、水土流失情景动态模拟等领域有着很好的应用前景。为提高视觉效果，在多通道投影技术中，经常使用环幕、弧幕、球幕等不规则屏幕，但在不规则屏幕上投影，图像的拼接是关键技术。

现有技术中的图像拼接主要有硬边拼接和重叠拼接。硬边拼接有明显分割线(即通常所说的物理拼缝)，无法实现全景一体化显示；重叠拼接是两台投影机投出的图像在拼合处以叠加的方式重叠，这种拼接存在着“亮带效果”，拼接后的图像没有一体化的感觉，有明显的“拼接感”，虽然这种重叠拼接没有物理拼接缝，但是有光学亮带，不能达到完美的“无缝”效果。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种多通道数据融合矫正方法，其可以使多个投影机投影一幅图像到不规则屏幕得到无缝连接的图像。

为实现所述发明目的，本发明提供一种多通道数据融合方法，其包括：

使每个投影机投影一副网格图像，并在网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录每个控制点调整后的坐标值其中，a_k∈[0，1，2，...，m]，b_k∈[0，1，2，...，n]；

根据每个控制点调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形，其中，i和j分别为待投影图像中的像素(i，j)的行和列。

优选地，所述投影机为三个，使三个投影机水平设置在同一行。

其中，设一幅待投影图像的分辨率为3H×W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的列数。

优选地，相邻两个投影机的待投影的图像的水平重叠边缘的像素值分别乘以融合函数f(j)和1-f(j)。

优选地，所述投影机为二个，二个投影机垂直设置在同一列。

其中，设一幅待投影图像的分辨率为H×2W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的垂直宽度行数。

优选地，相邻两个投影机的待投影的图像的垂直重叠边缘的像素值分别乘以融合函数h(i)和1-h(i)。

优选地，所述投影机为六个，使六个投影机组成两行三列，即

其中，设一幅待投影图像的分辨率为3H×2W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个个投影机待投影图像的重叠区域的行数；P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的列数。

优选地，水平相邻两个投影机的待投影的图像的水平重叠边缘的像素值分别乘以融合函数f(j)和1-f(j)，垂直相邻两个投影机的待投影的图像的垂直重叠边缘的像素值分别乘以融合函数h(i)和1-h(i)。

与现有技术相比，利用本发明提供的方法可以使多个投影机投影到不规则的图像无缝连接。

附图说明

图1是本发明提供的多机多通道显示系统的组成框图；

图2是本发明提供多通道数据融合矫正方法的流程图；

图3A是校正网格示意图；

图3B是校正后的网格示意图；

图4是本发明提供的融合函数的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明。

图1是本发明提供的多机多通道显示系统的组成框图。如图1所示，本发明提供的多机多通道显示系统包括客户终、多个显示通道和屏幕，每个显示通道包括1台计算机、1台投影仪，计算机和投影仪之间通过视频线点对点连接，计算机负责接受网络上传来的数据，并据此数据进行渲染，最后通过投影仪进行显示；所述屏幕为环幕、弧幕、球幕等。客户终端用于实现每台计算机与外部系统交互信息。

图2是本发明提供多通道数据融合矫正方法的流程图。如图2所示，本发明提供的多通道数据融合方法包括：

S01：在同一水平面设置3个投影机，即使它们组成一行|A₁₁ A₁₂ A₁₃|

S02：将投影屏幕水平划分成3个区域；

S03：使一个投影机对应于一个区域并使每个投影机投影一幅等间距的网格图像(如图3A)，每个网格对应8×8个像素；

S04：令k＝1，

S05：在第k个投影机所投影的网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标(如图3B)以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录控制点调整后的坐标值其中，a_k∈[0，1，2，...，m]，b_k∈[0，1，2，...，n]；

S06：根据每个控制点调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形，其中，i和j分别为待投影图像中的像素(i，j)的行和列，具体为：

设一幅待投影图像的分辨率为3H×W，则第k个投影机待投影图像的分辨率为其中，P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的水平宽度，单位为像素，则变形函数为：

其中，

S07：使k+1，并赋值给k；

S08：判断k是否大于K，如果是，则进行边缘融合，否则返回S05。边缘融合采用如下方法进行：使对应于第1个投影机的待投影图像的第列到第列像素的亮度乘以融合函数f(j)；使对应于第2个投影机的待投影图像的第列到第列像素的亮度乘以融合函数1-f(j)，第列到第列像素的亮度乘以融合函数g(j)；使对应于第3个投影机的待投影图像的第列到第列像素的亮度乘以融合函数1-g(j)；

其中，所述融合函数f(j)为：

所述融合函数g(j)为：

其中，α为亮度调节系数，α∈[0，1]，p为影响因子，其为正整数。

优选地，m＝3，n＝3。

本发明虽然以水平设置3个投影机为例进行了说明，但是本发明也可以垂直设置设置二个或者二个以上的投影机投影机，垂直设置二个投影机时，多通道数据融合方法包括：

S01：在同一垂直面设置2个投影机，即使它们组成两行

S02：将投影屏幕垂直划分成2个区域；

S03：使一个投影机对应于一个区域并使每个投影机投影一幅等间距的网格图像(如图3A)，每个网格对应8×8个像素；

S04：令k＝1，

S05：在第k个投影机所投影的网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标(如图3B)以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录控制点调整后的坐标值其中，a_k∈[0，1，2，...，m]，b_k∈[0，1，2，...，n]；

S06：根据每个控制点调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形，其中，i和j分别为待投影图像中的像素(i，j)的行和列，具体为：

设一幅待投影图像的分辨率为H×2W，则第k个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的行数；

采用下式将位于第i行j列的像素的坐标(i，j)变换为Q(i，j)：

其中，

S07：使k+1，并赋值给k；

S08：判断k是否大于2，如果是，则进行边缘融合，否则返回S05；

边缘融合采用如下方法进行：使对应于第1个投影机的投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数h(i)；

使对应于第2个投影机待投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数1-h(i)；

所述融合函数h(i)为：

其中，α为亮度调节系数，α∈[0，1]，p为影响因子，其为正整数。

本发明也可以设置六个投影机，六个投影机设置成两行三列，以适应更复杂的投影屏幕如球幕，则本多通道数据融合方法包括：

S01：使六个投影机组成两行三列，即

S02：将投影屏幕划分成6个区域；

S03：使一个投影机对应于一个区域并使每个投影机投影一幅等间距的网格图像(如图3A)，每个网格对应8×8个像素；

S04：令k＝1，

S05：在第k个投影机所投影的网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标(如图3B)以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录控制点调整后的坐标值其中，a_k∈[0，1，2，...，m]，b_k∈[0，1，2，...，n]；

S06：根据每个控制点调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形，其中，i和j分别为待投影图像中的像素(i，j)的行和列，具体为：

设一幅待投影图像的分辨率为3H×2W，则第k个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的行数；P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的列数；

采用下式将位于第i行j列的像素的坐标(i，j)变换为Q(i，j)：

其中，

S07：使k+1，并赋值给k；

S08：判断k是否大于6，如果是，则进行边缘融合，否则返回S05；

边缘融合采用如下方法进行：使对应于第1个投影机A₁₁的投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数f(j)；

使对应于第4个投影机A₂₁的待投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数1-h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数f(j)。

使对应于第2个投影机A₁₂的投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数1-f(j)；第到第列像素的亮度乘以融合函数g(j)；

使对应于第5个投影机A₂₂的待投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数1-h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数1-f(j)；第到第列像素的亮度乘以融合函数g(j)。

使对应于第3个投影机A₁₃的投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数1-g(j)；

使对应于第6个投影机A₂₃待投影图像的第到第行像素的亮度乘以融合函数1-h(i)；第到第列像素的亮度乘以融合函数1-g(j)；

所述融合函数f(j)为：

所述融合函数g(j)为

所述融合函数h(i)为：

其中，α为亮度调节系数，α∈[0，1]，p为影响因子，其为正整数。

虽然本发明以水平设置三个投影机，垂直设置两个投影机，以及二行三列的形式设置6个投影机进行了说明，本发明并不限于这几种情况，本发明可以矩阵状设置多个投影机以适应不同的投影屏。

以上结合附图详细说明了本明，但是本发明不应该被认为是仅仅局限于上述特定实施例，而应理解为涵盖了附属的权利要求中提出的本发明的所有方面。在阅览上述说明书的情况下对本发明应用的多种修改，等价处理以及多种结构对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (10)

1.一种多通道数据融合方法，其包括：

使每个投影机投影一副网格图像，并在网络图像上均匀设置(m+1)×(n+1)个控制点，调整每个控制点的坐标以使观察者在投影屏幕上观察到正常的透视投影图像，记录每个控制点调整后的坐标值其中，a_k∈[0，1，2，...，m]，b_k∈[0，1，2，...，n]；

根据每个控制点调整后的坐标值构造变形函数Q(i，j)，根据函数Q(i，j)对待投影图像进行变形，其中，i和j分别为待投影图像中的像素(i，j)的行和列。

2.根据权利要求1所述的多通道数据融合方法，其特征在于，所述投影机为三个，使三个投影机水平设置在同一行。

3.根据权利要求2所述的多通道数据融合方法，其中，设一幅待投影图像的分辨率为3H×W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的列数。

4.根据权利要求3所述的多通道数据融合方法，其特征在于，相邻两个投影机的待投影的图像的水平重叠边缘的像素值分别乘以融合函数f(j)和1-f(j)。

5.根据权利要求1所述的多通道数据融合方法，其特征在于，所述投影机为二个，二个投影机垂直设置在同一列。

6.根据权利要求5所述的多通道数据融合方法，其中，设一幅待投影图像的分辨率为H×2W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的垂直宽度行数。

7.根据权利要求6所述的多通道数据融合方法，其特征在于，相邻两个投影机的待投影的图像的垂直重叠边缘的像素值分别乘以融合函数h(i)和1-h(i)。

8.根据权利要求1所述的多通道数据融合方法，其特征在于，所述投影机 为六个，使六个投影机组成两行三列，即

9.根据权利要求8所述的多通道数据融合方法，其中，

设一幅待投影图像的分辨率为3H×2W，则每个投影机待投影图像的分辨率为其中，R为垂直相邻两个个投影机待投影图像的重叠区域的行数；P为水平相邻两个投影机待投影图像的重叠区域的列数。

10.根据权利要求9所述的多通道数据融合方法，其特征在于，水平相邻两个投影机的待投影的图像的水平重叠边缘的像素值分别乘以融合函数f(j)和1-f(j)，垂直相邻两个投影机的待投影的图像的垂直重叠边缘的像素值分别乘以融合函数h(i)和1-h(i)。