CN107390459A - 一种碗形球幕投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种碗形球幕投影系统，包括投影显示分系统、网络控制分系统；所述投影显示分系统包括碗形屏幕、投影通道、服务器及网络交换机；所述投影通道包括投影机、图像融合机、图形工作站；所述网络控制分系统包括管理计算机、操控装置、中央控制主机、分控模块；两分系统内的硬件设备通过信号电缆互联构成整个系统的物理运行平台；所述图形工作站设有图像生成、图像处理、数据交换及声音处理器，该图形工作站产生输入图像和存储仿真数据，进行渲染发生后，传送给图像融合机，该图像融合机将产生的图像进行融合校正分割输入给若干个投影机，通过投影机投影在碗形屏幕上。本发明能为用户呈现一个逼真的高沉浸感三维虚拟场景。

Description

一种碗形球幕投影系统
技术领域
本发明涉及投影系统技术领域，尤其是涉及一种碗形球幕投影系统。
背景技术
随着计算机技术的飞速发展，多媒体所包含的种类越来越多，所能表现的效果也越来越多，比较传统的表现方式（如静态图像和动态视频）也越来越无法满足大众对于展示方式的要求。静态图片只能提供场景的某一角度的图像，即使在拍摄的时候使用广角镜头，也很难做到有效全面的对场景进行充分表现；而拍摄视频虽然可以让用户对场景有全面的了解，可观看的视角依然有所限制，用户观看的方式取决于拍摄者的拍摄方式，并不自由，用户无法进行交互。在我们需要真实、全面、直观的表现某一场景时，满足不了视觉宽广、真实、画面高度沉浸感的要求，无法营造出使人身临其境的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种可令用户体验到宽广逼真、视觉冲击震撼、使人身临其境的高沉浸感三维虚拟场景的碗形球幕投影系统。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种碗形球幕投影系统，包括投影显示分系统、网络控制分系统；所述投影显示分系统包括碗形屏幕、投影通道、服务器及网络交换机；所述投影通道包括投影机、图像融合机、图形工作站；所述网络控制分系统包括管理计算机、操控装置、中央控制主机、分控模块；两分系统内的硬件设备通过信号电缆互联构成整个系统的物理运行平台。
作为一种优选方案，所述操控装置为计算机显示屏或无线触摸控制屏的其中一种。
作为一种优选方案，所述图形工作站设有图像生成器、图像处理器、数据交换器及声音处理器。
作为一种优选方案，所述分控模块包括电源开关控制模块、设备开关控制模块、信号切换模块。
作为一种优选方案，所述投影通道为至少十个。
作为一种优选方案，所述投影机为至少十台，设置成上下两层排列结构，每层至少五台投影机。
作为一种优选方案，所述图形工作站为至少十台计算机组成。
作为一种优选方案，所述图像融合机为两台。
作为一种优选方案，所述投影通道的投影面为水平覆盖50度，每个相邻投影面都形成规则的融合区。
作为一种优选方案，所述碗形屏幕为上宽下窄呈碗形，构成180度视场。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果：本发明通过多个投影通道中的投影机和大型碗形屏幕组成的投影系统，结合视景引擎技术和多投影融合全景成像技术，采用球幕投影显示技术，综合应用虚拟现实技术及相关的网络、数字通信技术、计算机多媒体技术及图像处理技术建设而成的一个具有全方位虚拟现实的平台，有以下优点和有益效果：
1、达到球面多屏自动融合显示、图像全自动色彩校正、自动边缘融合处理、分布式实时渲染运算及虚拟现实球面全景桌面系统及示范应用系统等功能，可满足对超高分辨率、大画面球面建模图像图形的高沉浸感显示（虚拟现实三维视景、全景视频显示等），为用户提供视觉宽广、真实、画面高度沉浸感、无缝、连续、亮度均匀、色彩统一的整体图像，使视景显示环境的临场感、视觉冲击感更加震撼。可强烈刺激用户的视觉、听觉、触觉、感觉等各个感官，令用户体验到身临其境的高沉浸感三维虚拟场景。
2、支持视频同步播放，系统支持多通道分布式视频同步播放，形成一个完整的大画面；可以提供接口，运行定制虚拟现实程序，系统需支持各类定制开发的软件；具备多通道分布式交互桌面系统功能，支持整个球幕画面作为桌面应用，支持动态场景、动态背景显示，需具备背景图片实时显示功能、屏保视频环境渲染功能、画中画幻灯演示功能、实时文字输入显示功能。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的屏幕结构及投影通道光路俯视示意图；
图3是本发明的屏幕结构及投影通道光路侧视示意图。
附图标识说明：
10、投影显示分系统
11、碗形屏幕
12、投影通道
121、投影机
122、图像融合机
123、图形工作站
123A、图像生成器
123B、图像处理器
123C、数据交换器
123D、声音处理器
13、服务器
14、网络交换机
20、网络控制分系统
21、管理计算机
22、操控装置
221、计算机显示屏
222、无线触摸控制屏
23、中央控制主机
24、分控模块
241、电源开关控制模块
242、设备开关控制模块
243、信号切换模块。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，其显示了本发明之较佳实施例的具体结构，一种碗形球幕投影系统，包括投影显示分系统（10）、网络控制分系统（20）；所述投影显示分系统（10）包括碗形屏幕（11）、投影通道（12）、服务器（13）及网络交换机（14）；所述投影通道（12）包括投影机（121）、图像融合机（122）、图形工作站（123）；所述网络控制分系统（20）包括管理计算机（21）、操控装置（22）、中央控制主机（23）、分控模块（24）；两分系统内的硬件设备通过信号电缆互联构成整个系统的物理运行平台。
图形工作站（123）设置有图像生成器（123A）、图像处理器（123B）、数据交换器（123C）及声音处理器（123D）。
十台投影机（121）安装在正投影幕的中心位置，设置成上下两层排列结构,每层各五台投影机（121）；由十台计算机组成的图形工作站（123）、 两台图像融合机（122）及十台投影机（121），构成十个投影通道（12），每个投影通道（12）的投影面为水平覆盖50度，每个相邻投影面都形成规则的融合区，方便后续画面拼接与边缘融合的进行，有效减少后期校正的工作量，有利于产生更好的投影效果。
图形工作站（123）的图像生成器（123A）产生输入图像和存储仿真数据，经过图像处理器（123B）进行渲染发生后，传送给图像融合机（122），该图像融合机（122）将产生的图像进行融合校正分割输入给十台投影机（121），通过投影机（121）投影在上宽下窄构成180度视场的碗形屏幕（11）上；声音处理器（123D）接收图像生成器（123A）产生的音视频时间轴，所有音频信号通过连接到功放机经处理放大后输出到音箱，并通过音箱扩散播放虚拟图像对应内容的音频；该音箱共有4个，分别为左前音箱、左后音箱、右前音箱、右后音箱，能更好还原声音，增加立体环绕效果，与大屏幕的碗形屏幕（11）图像结合起来，在视觉和听觉同时作用下，增强观众的现场感、逼真感及高沉浸感。
图像融合机（122）采用预失真算法矫正投影在碗形屏幕（11）上的图像几何畸变，并采用边缘融合算法消除相邻投影重叠区域的光度和色彩不均现象，对相邻视景通道的重叠部分与其他部分进行准确的融合，融合部位自然协调，将整个屏幕完全融为一体。
网络控制分系统（20）包括管理计算机（21）、操控装置（22）、中央控制主机（23）、分控模块（24）；所述操控装置（22）为计算机显示屏（221）或无线触摸控制屏（222）的其中一种；整个中央控制主机（23）控制系统的命令执行核心部分主要由操控装置（22）的控制界面和逻辑语言程序组成。操控装置（22）的控制界面接受用户操作、反馈控制状态；操作界面分为计算机软件控制界面和平板电脑界面。计算机软件控制界面配置于管理计算机（21）上，通过IP网络与中央控制主机（23）连接通信，用于控制各个设备；中央控制主机（23）与平板电脑界面之间通过IP网络进行连接；中央控制主机（23）接受控制界面发送的控制指令，进行各类逻辑运算、初始化端口、驱动相应的分控模块（24）或直接完成对设备的控制。
分控模块（24）包括电源开关控制模块（241）、设备开关控制模块（342）、信号切换模块（243）；各个分控模块（24）都配置相应的IP地址；分控模块（24）接收中央控制主机（23）发送的指令，解析、执行指令，完成对相应设备的控制和操作。
网络控制分系统（20）控制系统的投影机（121）、图像融合机（122）、图形工作站（123）、服务器（13）、网络交换机（14）设备的电源供电及开关控制；大厅环境灯光的电源供电及开关控制；各设备的开关控制；控制投影机（121）的DVI信号与HDMI的信号切换，同时，还实现各个投影通道（12）影片的选片和同步放映，得整个大厅各分系统易于控制和操作使用。
实施例1
首先，在开机前检查所有设备是否都连接顺畅，包括网络连接、图形图像信号的连接、电源连接、鼠标键盘控制连接，以及各类设备电源插接头没有破损外漏情况，并确保配电箱内各个开关状态没有发生变化。
接着，通过管理计算机21的计算机显示屏221启动桌面上的本碗形球幕投影系统，点击“确认”进入，进入下一个控制界面；点击自动开启按钮后，系统自动进入开启程序，首先开启系统电源，再开启各设备，最后开启投影机（121），完成整个系统硬件设备的开启，碗形屏幕（11）上显示出拼接完整的画面后即可开始进行内容演示或播映，还可以根据演示或播映需要，点击灯光控制的开启按钮即可开启或者闭环境灯光。
实施例2
首先，在开机前检查所有设备是否都连接顺畅，包括网络连接、图形图像信号的连接、电源连接、鼠标键盘控制连接，以及各类设备电源插接头没有破损外漏情况，并确保配电箱内各个开关状态没有发生变化。
接着，通过管理计算机21的计算机显示屏221启动桌面上的本碗形球幕投影系统，点击“确认”进入，进入下一个控制界面；点击进入手动开启模式界面，手动开启模式下，首先开启系统电源，然后按顺序点击开启各个设备的电源；完成电源控制后，依次点击各个设备的开启开关按钮，最后开启投影机（121），完成整个系统硬件设备的开启，碗形屏幕（11）上显示出拼接完整的画面后即可开始进行内容演示或播映，还可以根据演示或播映需要，点击灯光控制的开启按钮即可开启或者闭环境灯光。
实施例3
首先确认无线触摸控制屏222的无线网络设置是否正确，是否已连接系统的无线网络，WIFI配置完成后，点击启动无线触摸控制屏222界面上的系统开启按钮，启动连接中控制主机（23），连接完成后，控制系统进入欢迎界面。当系统硬件部分完成投影机开机操作后，碗形屏幕（11）上显示出拼接完整的画面后，则可以开始使用无线触摸控制屏222进行演示或播映控制操作，还可以根据演示或播映需要，点击灯光控制的开启按钮即可开启或者闭环境灯光。
本发明的设计重点在于：通过多个投影通道中的投影机和大型碗形屏幕组成的投影系统，结合视景引擎技术和多投影融合全景成像技术，采用球幕投影显示技术，综合应用虚拟现实技术及相关的网络、数字通信技术、计算机多媒体技术及图像处理技术建设而成的一个具有全方位虚拟现实的平台，1、可达到球面多屏自动融合显示、图像全自动色彩校正、自动边缘融合处理、分布式实时渲染运算及虚拟现实球面全景桌面系统及示范应用系统等功能，为用户提供视觉宽广、真实、画面高度沉浸感、无缝、连续、亮度均匀、色彩统一的整体图像，使视景显示环境的临场感、视觉冲击感更加震撼；可强烈刺激用户的视觉、听觉、触觉、感觉等各个感官，令用户体验到身临其境的高沉浸感三维虚拟场景。2、支持视频同步播放，系统支持多通道分布式视频同步播放，形成一个完整的大画面；可以提供接口，运行定制虚拟现实程序，系统需支持各类定制开发的软件；具备多通道分布式交互桌面系统功能，支持整个球幕画面作为桌面应用，支持动态场景、动态背景显示，需具备背景图片实时显示功能、屏保视频环境渲染功能、画中画幻灯演示功能、实时文字输入显示功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：包括投影显示分系统、网络控制分系统；所述投影显示分系统包括碗形屏幕、投影通道、服务器及网络交换机；所述投影通道包括投影机、图像融合机、图形工作站；所述网络控制分系统包括管理计算机、操控装置、中央控制主机、分控模块；两分系统内的硬件设备通过信号电缆互联构成整个系统的物理运行平台。
2.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述操控装置为计算机显示屏或无线触摸控制屏的其中一种。
3.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述图形工作站设有图像生成器、图像处理器、数据交换器及声音处理器。
4.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述分控模块包括电源开关控制模块、设备开关控制模块、信号切换模块。
5.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述投影通道为至少十个。
6.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述投影机为至少十台，设置成上下两层排列结构，每层至少五台投影机。
7.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述图形工作站为至少十台计算机组成。
8. 根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述图像融合机为两台。
9.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述投影通道的投影面为水平覆盖50度，每个相邻投影面都形成规则的融合区。
10.根据权利要求1所述的一种碗形球幕投影系统, 其特征在于：所述碗形屏幕为上宽下窄呈碗形，构成180度视场。
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