CN105072365B - 一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统 - Google Patents

一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统，其包括步骤：采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理。本发明通过对金属幕的水平向上和水平向下的亮度和对比度进行补偿处理，提前增强大视角的区域影视亮度，补偿因为增益变化导致的变暗，从而大大提高了观影的视觉效果，使得观众在观影时获得身临其境、紧张刺激的视觉体验。同时，本发明方法是通过纯软件及自动化处理的，成本低廉，有良好的市场推广前景。

Description

一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统
技术领域
本发明涉及电影观赏技术领域，尤其涉及一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统。
背景技术
金属幕是在树脂板外涂层紧致细密的金属分子组成蜂窝阵列，从四周入射的干扰光波在经过该阵列时振荡、衰减并被吸收，这一特性使摩科投影屏具备超高对比度和超强的抗环境光干扰能力，黑色更黑，彩色更亮，即使置于灯光明亮的室内，甚至是在非阳光直射的户外，均能杜绝传统投影幕影像模糊的雾状感，提供明亮、清透的完美图像效果。
在3D投影中，需要使用到金属幕，提供偏振特性。但是金属幕很难提供高视角的观影属性，一般在50~90之间，有的为了提供更高的增益，视角更小，即投影幕增益是与视角相关的一个函数。如图1所示，如果屏幕宽度L变大，视角B变大；如果观影距离D变小，视角B也会变大。投影幕的特性导致随着视角B变大，所看到的图像会一定程度变暗。上述分析了水平的情况，下面分析竖直的情况。如图2所示，如果屏幕高度M变大，视角E变大；如果观影距离H变小，视角E也会变大；与之互补的发射角A会变大。因此，投影幕增益是与视角相关的一个函数，增益的变化会导致图像变暗。
上述所描述的现象，对于一般影视播放系统没有问题，视角不会很大，或者即使大，对影视效果的影响也在接受范围内的。但在特种影视中，为保证特定效果，需要巨大的投影幕，形成具备包围观众的播放环境，这样的情况，会形成比较大的视角，对影视效果影响已经到需要考虑的地步。一般可通过使用弧形荧幕，虽然视角大，但是与之对应的反射角因为弧形的原因，并没有增大。但仍然存在以下缺陷，并不能经常使用：使用弧形荧幕时，很难做到理想的弧度，没有很好的固定弧形荧幕的方法保证理想的平滑度与弧度；但是，使用硬幕时，对一个这么巨大的投影幕，安装工艺、拼接工艺很难；并且因为材料、工艺等原因，成本将是一个首先要考虑的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统，旨在解决现有技术中使用弧形荧幕时很难做到理想的弧度，使用硬幕时安装工艺、拼接工艺很难的问题。
本发明的技术方案如下：
一种金属幕投影增强影视效果的方法，所述金属幕包括水平金属幕和竖直金属幕，所述水平金属幕为弧形幕，所述竖直金属幕为垂直幕，其中，包括步骤：
A、采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
B、对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理。
所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其中，所述步骤A之前包括步骤：固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。
所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其中，所述步骤B中，所述分区域法具体包括步骤：
B1、将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
B2、计算每块区域的像素的亮度值；
B3、将所述亮度值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
B4、根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变补偿处理。
所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其中，所述步骤B中，所述亮度反向补偿法具体包括步骤：
B1'、计算所述图像的像素的亮度值；
B2'、对图像的像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
B3'、然后将亮度反向值乘以原始图像的亮度值，得到最后的要投射的值。
所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其中，所述矩阵的方式为水平渐变或竖直渐变方式。
一种金属幕投影增强影视效果的系统，其中，包括：
采集模块，用于采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
分析及补偿模块，用于对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理。
所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其中，还包括：调整模块，用于固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。
所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其中，所述分区域法对应的系统具体包括：
分块单元，用于将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
计算单元，用于计算每块区域的像素的亮度值；
比较单元，用于将所述亮度值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
处理单元，用于根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变处理。
所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其中，所述亮度反向补偿法对应的系统具体包括：
第一计算单元，用于计算所述图像的像素的亮度值；
反向处理单元，用于对图像的像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
第二计算单元，用于将亮度反向值乘以原始图像的像素的亮度值，得到最后的要投射的值。
所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其中，所述矩阵的方式为水平渐变或竖直渐变方式。
有益效果：本发明通过对金属幕的水平向上和水平向下的亮度和对比度进行补偿处理，提前增强大视角的区域影视亮度，补偿因为增益变化导致的变暗，从而大大提高了观影的视觉效果，使得观众在观影时获得身临其境、紧张刺激的视觉体验。
附图说明
图1为现有技术中水平金属幕投影下视角变化的示意图。
图2为现有技术中竖直金属幕投影下视角变化的示意图。
图3为本发明一种金属幕投影增强影视效果的方法较佳实施例的流程图。
图4为本发明原始图像的平均亮度图。
图5为本发明采集后图像的平均亮度图。
图6为本发明采集后图像的亮度变化曲线图。
图7为图3中步骤S200较佳实施例的具体流程图。
图8为本发明一种金属幕投影增强影视效果的方法的需处理区域方向示意图。
图9为图3中步骤S200另一较佳实施例的具体流程图。
图10为本发明一种金属幕投影增强影视效果的方法的处理前示意图。
图11为本发明一种金属幕投影增强影视效果的方法的处理后示意图。
图12为本发明一种金属幕投影增强影视效果的系统较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种金属幕投影增强影视效果的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的特种影视投影中，为保证特定效果，使用巨大的投影幕，形成具备包围观众的播放环境，但是这样会形成比较大的视角，从而影响影视效果。与现有投影技术相比，本发明对投影技术进行改进，在水平方向上使用弧形幕，竖直方向上仍然使用金属幕。其中，水平方向弧形幕的具体弧度兼顾观众人数、弧形幕本身参数与场地等。水平方向使用弧形幕是因为水平方向容易建立弧形，且观众所处位置是变化的，不好确定具体视角。而对于竖直方向上，基于大多数情况下，观影高度是可以预期的，不会有太大的变化。如果其他参数不变的情况下，投影幕在竖直方向上各个点的反射角相对不变。因此，本发明在竖直方向上仍使用垂直幕，不做弧度变化，但对竖直方向上的垂直幕使用影视预补偿，提前增强大视角的区域影视亮度，以补偿因为增益变化导致的变暗。
请参阅图3、图3为本发明一种金属幕投影增强影视效果的方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S100、采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
S200、对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理。
本发明在竖直方向上仍然使用垂直幕，不做弧度变化，但本发明对垂直幕进行补偿处理，对需处理区域使用影视预补偿，提前增强大视角的区域影视亮度，从而补偿因为增益变化导致的变暗。
具体地，所述步骤S100之前包括步骤：固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。本发明预先确定观影距离和观影高度，然后固定用于采集图像的高清工业摄像头或单反相机等优质图像采集设备的位置，使图像采集设备与人观影距离及观影高度保持一致；同时，调整所述图像采集设备的ISO参数，例如，调整需取景的整个屏幕，关闭自动白平衡，以免自动白平衡影响测量结果，从而确保拍摄的图片与人眼观看效果保持一致。
具体地，本发明还对幕的边缘进行设定，首先投射一张图片，根据图片上的图形识别出边缘位置并记录。再投影一张图片，根据投影效果和拍摄效果，观看的幕中间位置是影视亮度最高的位置。
具体地，所述步骤S200中，根据采集设备所拍摄到的灰度照片，即采集设备所采集到的图像，然后对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线；根据亮度变化曲线确定需处理区域，然后通过补偿算法对需处理区域进行补偿处理。其中，图4为本发明原始图像的平均亮度图，图5为采集后图像的平均亮度图，图6为本发明采集后图像的亮度变化曲线图。由图6可知，图像的亮度呈现渐变扩散的效果，即图像的亮度变化呈现中间亮度最大，向上、向下以曲线变化变低。
具体地，如图7所示，所述步骤S200中，所述分区域法具体包括步骤：
S201、将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
将图像按照矩阵的方式进行分块处理，例如可分成100*100，或者100*1等，其中，所述矩阵分块分的越细，处理效果越好，亦可将图像按照水平渐变或者竖直渐变方式进行切分。
S202、计算每块区域的像素的亮度值；
计算每块区域的像素的亮度值。例如，以水平方向切分时，每块区域像素的亮度值的计算公式为：Y（亮度） = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B。
S203、将所述亮度值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
预先设定好一个阈值，在将计算出的每块区域的像素的亮度值与所设定好的阈值进行比较，当亮度值在阈值范围内时，该亮度值所属的区域为最亮区域。其中，区域之间是相邻的并且不能跳行或跳列。
以下实施例均以水平方向切分，并以分成三行区域为例进行说明。
由于观看的幕中间位置是影视亮度最高的位置，中间亮度最大，向上、向下以曲线变化变低。因此，确定出最亮区域后，即可得出上部分需处理的区域和下部分需处理的区域，如图8所示，箭头所指的分别为上部分需处理的区域和下部分需处理的区域。
S204、根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变处理。例如，预先设定上部需处理区域的最大亮度值为0.8，然后根据各区域间的分界亮度值和需处理区域所设定的的最大亮度值，对需处理区域进行线性渐变处理。
上述线性渐变处理过程采用分区域法进行处理，根据亮度变化曲线确定需处理区域和需处理区域要调节的阈值，然后根据阈值通过补偿算法对需处理区域进行补偿处理。
具体地，如图9所示，所述步骤S200中，所述亮度反向补偿法具体包括步骤：
S201'、计算所述图像的像素的亮度值；
S202'、对图像的像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
取出所采集到的图像，然后对图像进行灰度处理，计算每个像素的亮度值，然后再对亮度值进行反向处理，得到亮度反向值。其中，亮度值的取值范围为0~1.0之间的浮点数。
S203'、然后将亮度反向值乘以原始图像的亮度值，得到最后的要投射的值。
上述线性渐变处理过程采用亮度反向补偿法进行处理，通过将所得到的图像像素的亮度反向值乘以原始图像的亮度值，得到最后的需投影的亮度值。
具体地，所述步骤S200中，处理像素的亮度/对比度处理公式包括：
(1)：nRGB = RGB + (RGB - Threshold) * Contrast / 255
其中，nRGB表示采集后图像的像素的R、G、B分量，RGB表示原始图像的像素的R、G、B分量，Threshold为设定的阀值，Contrast为处理过的对比度增量，所述对比度增量，是按设定值的正负分别处理的：
当对比度增量等于-255时，是图像对比度的下端极限，此时，图像RGB各分量都等于阀值，图像呈全灰色，灰度图上只有1条线，即阀值灰度；
当对比度增量大于-255且小于0时，直接用上述的公式计算图像像素新的各分量；
当对比度增量等于 255时，是图像对比度的上端极限，实际等于设定图像阀值，图像由最多八种颜色组成，灰度图上最多8条线，即红、黄、绿、青、蓝、紫及黑与白；
当对比度增量大于0且小于255时，则先按下面公式(2)处理对比度增量，然后再按上面公式(1)计算对比度：
(2)：nContrast = 255 * 255 / (255 - Contrast) – 255
公式中的nContrast为处理后的对比度增量，Contrast为设定的对比度增量。
最后根据上面的处理步骤和结合上面公式，可获得观看位置的具体亮度补偿，如图10和图11所示。
基于上述方法，本发明还提供一种金属幕投影增强影视效果的系统较佳实施例的结构框图，如图12所示，其包括：
采集模块100，用于采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
分析及补偿模块200，用于对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理。
还包括：调整模块，用于固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。
具体地，所述分区域法对应的系统具体包括：
分块单元，用于将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
计算单元，用于计算每块区域的像素的亮度平均值；
比较单元，用于将所述亮度平均值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
处理单元，用于根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变处理。
具体地，所述亮度反向补偿法对应的系统具体包括：
第一计算单元，用于计算所述图像的像素的亮度值；
反向处理单元，用于对图像像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
第二计算单元，用于将亮度反向值乘以原始图像的像素的亮度值，得到最后的要投射的值。
综上所述，本发明的一种金属幕投影下增强图像效果的方法及系统，本发明通过对金属幕的水平向上和水平向下的亮度和对比度进行补偿处理，提前增强大视角的区域影视亮度，补偿因为增益变化导致的变暗，从而大大提高了观影的视觉效果，使得观众在观影时获得身临其境、紧张刺激的视觉体验。同时，本发明方法是通过纯软件及自动化处理的，成本低廉，有良好的市场推广前景。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种金属幕投影增强影视效果的方法，所述金属幕包括水平金属幕和竖直金属幕，所述水平金属幕为弧形幕，所述竖直金属幕为垂直幕，其特征在于，包括步骤：
A、采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
B、对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理；
所述步骤A之前包括步骤：固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。
2.根据权利要求1所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述分区域法具体包括步骤：
B1、将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
B2、计算每块区域的像素的亮度值；
B3、将所述亮度值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
B4、根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变补偿处理。
3.根据权利要求1所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述亮度反向补偿法具体包括步骤：
B1'、计算所述图像的像素的亮度值；
B2'、对图像的像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
B3'、然后将亮度反向值乘以原始图像的亮度值，得到最后的要投射的值。
4.根据权利要求2所述的金属幕投影增强影视效果的方法，其特征在于，所述矩阵的方式为水平渐变或竖直渐变方式。
5.一种金属幕投影增强影视效果的系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集投影仪投射的图像，并计算观影距离和幕的大小；
分析及补偿模块，用于对所采集的图像进行亮度分析，并结合观影距离和幕的大小计算出亮度变化曲线，然后通过分区域法或亮度反向补偿法对投影仪所投射的图像进行补偿处理；
调整模块，用于固定用于采集图像的采集设备的位置，使采集设备与观影距离及观影高度保持一致，并调整采集设备的ISO参数，确保采集的图像与人眼观看效果一致。
6.根据权利要求5所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其特征在于，所述分区域法对应的系统具体包括：
分块单元，用于将图像按照矩阵的方式进行分块处理；
计算单元，用于计算每块区域的像素的亮度值；
比较单元，用于将所述亮度值与预先设定好的阈值进行比较，根据比较结果确定出最亮区域和需处理区域；
处理单元，用于根据所述最亮区域和需处理区域确定各区域间的分界亮度值，根据所述分界亮度值与预设的亮度值，对需处理区域进行线性渐变处理。
7.根据权利要求5所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其特征在于，所述亮度反向补偿法对应的系统具体包括：
第一计算单元，用于计算所述图像的像素的亮度值；
反向处理单元，用于对图像的像素的亮度值进行反向处理，得到亮度反向值；
第二计算单元，用于将亮度反向值乘以原始图像的像素的亮度值，得到最后的要投射的值。
8.根据权利要求6所述的金属幕投影增强影视效果的系统，其特征在于，所述矩阵的方式为水平渐变或竖直渐变方式。
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