PL230262B1 - Sposób i urządzenie do korekcji wielkoformatowych obrazów wysokiej rozdzielczości - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do korekcji wielkoformatowych obrazów wysokiej rozdzielczości podczas wyświetlania obrazów składających się z wielu podobrazów, stosowany zwłaszcza, aby uzyskać jeden obraz wielkoformatowy o dużej powierzchni.

Podobrazy pochodzą z różnych źródeł, na przykład z kilku rzutników komputerowych. Aby uzyskać jeden obraz o dużej powierzchni, zwykle dzieli się go na podobrazy, które są rzutowane z wielu projektorów, rzutników multimedialnych. Podobrazy te przylegają do siebie i trudno jest uzyskać złożenie tych podobrazów bez widocznych krawędzi połączeń. Mogą też powstać także inne zniekształcenia wyświetlanego obrazu, jak na przykład różnice średniej jasności podobrazów przedstawione na poz. 1.

Znane są obrazy powstałe przez składanie podobrazów z kilku rzutników. Charakteryzują się one zniekształceniami typu przebarwienia zachodzących na siebie obrazów, niedopasowanie geometryczne krawędzi itp.

Korekcję niektórych zniekształceń, jak np. położenia obrazu, przeprowadza się za pomocą mechanicznego przesunięcia lub obrotu projektorów. Zniekształcenia geometryczne, trapezowe, zmiany jasności i barwy, oraz powiększenia i pomniejszenia obrazu dokonuje się za pomocą wykorzystania istniejących funkcji znanych projektorów. Funkcje te wybiera się z menu urządzenia i ręcznie ustawia wymagane parametry korekcji.

Eliminację nieprawidłowości wyświetlania przeprowadza się także poprzez mechaniczne rozmieszczenie źródeł podobrazów. W przypadku rzutników komputerowych przeprowadza się próby ustawiania ich pozycji.

Znane są korekcje takie jak:

- korekcja geometryczna,

- interpolacja i ekstrapolacja obrazu,

- operacje zniekształcania obrazu,

- selektywne operacje arytmetyczne,

- filtracje obrazu.

Podczas korekty stosowane są operacje geometryczne i operacje arytmetyczne. Operacje geometryczne to takie, w których położenie piksela zmieniane jest zgodnie z zadanym wzorem matematycznym. Operacje arytmetyczne służą do wyznaczenia nowej barwy piksela i obliczana jest ona na podstawie wartości pikseli z obrazu przed korekcją.

Ze zgłoszenia międzynarodowego opublikowanego za numerem WO0007376A1 znany jest układ do korekcji obrazów wielkoformatowych zawierający projektory oraz kamerę rejestrującą obraz i przesyłającą dane obrazowe do komputera.

Z japońskiego zgłoszenia patentowego opublikowanego za numerem JP2006050255A znany jest układ wyposażony w jednostkę sterującą, która rozpoznaje testowe obrazy wyświetlane z projektorów rzucających je na ekran, na podstawie informacji o luminancji z obrazu rejestrowanego przez kamerę i wykorzystuje tę informację do dostosowywania światła poszczególnych projektorów, tak by uzyskać jego stały rozkład na ekranie.

Wadą tego typu rozwiązań jest trudność dopasowania obrazów cząstkowych.

Celem wynalazku jest automatyczna korekcja obrazów cząstkowych.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że generuje się przez generatory bloków kalibracyjnych podobrazy tworzące obraz kalibracyjny, który rejestruje się przez analizator. Obraz zarejestrowany odbiera się z sensora i następnie w analizatorze oblicza się parametry transformacji poprzez porównywanie obrazu kalibracyjnego, jako wzorcowego, z obrazem zarejestrowanym dla poszczególnych zniekształceń obrazu, na podstawie znanych matematycznych wzorów dotyczących poszczególnych zniekształceń obrazów. Podobną procedurę powtarza się dla innych obrazów. W ten sposób tworzy się macierz przekształceń. Na podstawie obliczonych parametrów transformacji w bloku korektora przekształca się obraz wejściowy na obraz wyjściowyi.

W analogiczny sposób oblicza się inne transformacje. Wszystkie one powstają w wyniku działania programów zainstalowanych na mikrokontrolerach w układach AO i BK.

Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że ma sensor połączony elektrycznie z analizatorem obrazu, którego wyjścia połączone są z wejściem sterującym bloków korektorów, zaś ich wejścia wideo stanowią wejścia urządzenia. Wyjścia bloków korektorów połączone są z urządzeniami wyświetlającymi, których wyjścia optyczne nakierowane są na poszczególne podobrazy obrazu wielkoformatowego. Każdy blok korektora zawiera na wejściu dekoder wideo, którego wyjście połączone

PL 230 262 Β1 jest poprzez multiplekser wideo z procesorem, którego wyjście połączone jest z wyjściem wideo poprzez koder wideo. Wyjścia procesora połączone są z wejściem sterującym multipleksera i z generatorem, natomiast wyjście generatora połączone jest z drugim wejściem multipleksera.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala uzyskać wielkoformatowy obraz spójny i bez artefaktów w sposób prosty i szybki oraz w sposób automatyczny korygować i łączyć obrazy bardzo wysokiej rozdzielczości.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do eliminacji zniekształceń powstałych podczas wyświetlania obrazów składających się z wielu podobrazów, fig. 2 - przedstawia schemat blokowy bloku korektora BK z układu przedstawionego na fig. 1, a fig. 3 - złożenie obrazu kalibracyjnego i zarejestrowanego.

Sposób korekcji wielkoformatowych obrazów wysokiej rozdzielczości według wynalazku polega na tym, że generuje się przez generatory Gi bloków kalibracyjnych BK podobrazy OK tworzące obraz kalibracyjny ABCD, iakto jest przedstawione na fig. 3. Obrazten rejestruje się przez analizator AO. Obraz zarejestrowany Α'Β'ΟΡ' odbiera się z sensora SO, którym jest kamera wysokiej rozdzielczości. W analizatorze AO oblicza się parametry transformacji poprzez porównywanie obrazu kalibracyjnego ABCD, jako wzorcowego, z obrazem zarejestrowanym Α'Β'ΟΡ' dla poszczególnych zniekształceń obrazu, na podstawie znanych matematycznych wzorów dotyczących poszczególnych zniekształceń obrazów. Obliczone parametry transformacji stanowią podstawę do korekcji obrazu, np. poprzez obracanie, skalowanie, przesunięcie czy korekty barwne obrazu. Podobną procedurę powtarza się dla innych obrazów. W ten sposób tworzy się macierz przekształceń. Na przykład parametry transformacji takie jak przesunięcie, kąt obrotu, skala w pionie, skala w poziomie są obliczane na podstawie pomiaru położenia punktów A, B, C, P i A', B', C, P'. Przykładowo kąt obrotu obrazu a można obliczyć z pomiarów odcinków AB i A'B'. Podczas obracania obrazu w przestrzeni 2P o kąt a nowe położenie obliczyć można biorąc:

x_n = XoCOS (a) - y_osin (a)y_n = XoSin (a) + y_ocos (a), gdzie x_n i y_n oznaczają nowe wartości położenia piksela, a Xo i y₀ pozycję piksela przed korekcją.

Można tę operację zapisać macierzowo r*nl _ łcos(a) —sin(a)l i.r_oj

Ly„ J [sin(a) cos(a) ] Ly₀J

Na podstawie obliczonych parametrów transformacji w bloku BK, przekształca się obraz wejściowy IN, na obraz wyjściowy OUTi. W analogiczny sposób oblicza się inne transformacje. Wszystkie one powstają w wyniku działania programów zainstalowanych na mikrokontrolerach w układach AO i BK.

Podczas korekty stosowane są operacje geometryczne i operacje arytmetyczne. Operacje geometryczne to takie, w których położenie piksela zmieniane jest zgodnie z zadanym wzorem matematycznym. Operacje arytmetyczne służą do wyznaczenia nowej barwy piksela i obliczana jest na podstawie wartości pikseli z obrazu przed korekcją.

Urządzenie według wynalazku przedstawione na fig. 1 posiada sensor SO, którym może być kamera lub czujnik optyczny. Sensor SO połączony jest elektrycznie z analizatorem obrazu AO. Wyjścia WYi, WY2, ..., WYn analizatora AO połączone są z wejściem sterującym SS1, SS2, ..., SSn bloków korektorów BK1, BK2,..., BKn, a ich wejścia wideo IN1, IN2,..., INn stanowią wejścia urządzenia. Wyjścia bloków korektorów OUT1, OUT2, ..., OUTn połączone są z urządzeniami wyświetlającymi PR,, np. projektorami, których wyjścia optyczne nakierowane są na poszczególne podobrazy OK, obrazu wielkoformatowego OK. Urządzenie stanowi pętlę sprzężenia zwrotnego zamykającego się poprzez obraz wielkoformatowy.

Jak to jest przedstawione na fig. 2, każdy blok kalibratora BK, zawiera na wejściu dekoder wideo DKi, którego wyjście połączone jest poprzez multiplekser wideo MW, z procesorem P,, którego wyjście połączone jest z wyjściem wideo OUT, poprzez koder wideo KW,. Wyjścia procesora Pi połączone są z wejściem sterującym Si multipleksera MW, i z generatorem G,, natomiast wyjście generatora Gi połączone jest z drugim wejściem multipleksera MW,. W analogiczny sposób oblicza się inne transformacje. Wszystkie one powstają w wyniku działania programów zainstalowanych na mikrokontrolerach w układach AO i BK,.

Przed wyświetlaniem właściwego obrazu odbywa się kalibracja systemu.

Obrazy wyświetlane przez projektory PR, emitowane są na powierzchnię ekranu OK. Następnie sensor SO odbiera obraz z ekranu i przesyła zarejestrowany obraz A'B'C'D' do analizatora obrazu AO, który oblicza parametry transformacji dla poszczególnych zniekształceń obrazu na podstawie znanych matematycznych wzorów dotyczących poszczególnych zniekształceń obrazów. Parametry te w postaci

PL 230 262 Β1 macierzy transformacji przesyła się na wejścia procesorów do poszczególnych bloków korektora BK,. Parametry transformacji stanowią podstawę do przekształcenia przez procesor P, wejściowego sygnału wideo IN, na sygnał wyjściowy OUTi. Wszystkie one powstają w wyniku działania programów zainstalowanych na mikrokontrolerach w układach AO i BK,.

Procesor P, steruje także pracą generatora G,, który wysyła do niego, poprzez multiplekser MW,, podobraz kalibracyjny OK,. Podobraz ten poprzez koder wideo KW, i wyjście OUT, podawany jest na projektor PR,.

Podczas korekty stosowane są operacje geometryczne i operacje arytmetyczne. Operacje geometryczne to takie, w których położenie piksela zmieniane jest zgodnie z zadanym wzorem matematycznym. Operacje arytmetyczne służą do wyznaczenia nowej barwy piksela i obliczana jest na podstawie wartości pikseli z obrazu przed korekcją.

Claims (2)

1. Sposób korekcji wielkoformatowych obrazów wysokiej rozdzielczości złożonych z podobrazów, generowanych przez osobne urządzenia wyświetlające (PRi), w którym położenie i barwę piksela podobrazu zmienia się na podstawie wartości pikseli z obrazu przed korekcją, zgodnie z zadanym wzorem matematycznym określającym transformację, przy czym parametry transformacji oblicza się w kalibracji, w której wyświetla się obraz kalibracyjny (ABCD) podzielony na podobrazy (OK,), który rejestruje się za pomocą z sensora (SO), uzyskując obraz zarejestrowany (A'B'C'D'), który poddaje się analizie za pomocą analizatora (AO), i oblicza się parametry transformacji przez porównywanie obrazu kalibracyjnego (ABCD), jako wzorcowego, z obrazem zarejestrowanym (A'B'C'D'), znamienny tym, że transformacje przeprowadza się indywidualnie dla każdego z urządzeń wyświetlających (PR) w odpowiadającym mu bloku korektora (BK), w którym obraz wejściowy (IN) dekoduje się w dekoderze wideo (DK), następnie przeprowadza się transformację na zdekodowanym obrazie za pomocą procesora (Pi) i ponownie koduje za pomocą kodera wideo (KW) i wyprowadza zakodowany obraz wyjściowy (OUT) do urządzenia wyświetlającego (PR), przy czym przed wyświetleniem obrazu wejściowego (IN), wykonując kalibrację urządzenia wyświetlającego (PR), kieruje się za pomocą multipleksera wideo (MW) na wejście procesora (P) kalibracyjny podobraz (OK) z generatora (G), dla każdego z urządzeń wyświetlających, a ponadto kalibrację przeprowadza się, wyznaczając macierz przekształceń dla poszczególnych rodzajów zniekształceń.

2. Urządzenie do korekcji wielkoformatowych obrazów wysokiej rozdzielczości zawierające ekran oraz sensor i urządzenia wyświetlające, w którym sensor (SO) jest połączony elektrycznie z analizatorem obrazu (AO), którego wyjścia (WYi, WY2, ..., WYn) są połączone z wejściem sterującym (SS1, SS2, ..., SSn) bloków korektorów (BK1, BK2, ..., BKn), a ich wejścia wideo (IN1, IN2, ..., INn) stanowią wejścia urządzenia, przy czym wyjścia bloków korektorów (OUT1, OUT2, ..., OUTn) są połączone z urządzeniami wyświetlającymi (PR), których wyjścia optyczne nakierowane są na poszczególne podobrazy (OK) wyświetlanego obrazu wielkoformatowego, znamienne tym, że każdy blok korektora (BK) zawiera na wejściu dekoder wideo (DK), którego wyjście jest połączone poprzez pierwsze wejście multipleksera wideo (MW) z procesorem (P), którego wyjście jest połączone z wyjściem wideo (OUTi) poprzez koder wideo (KW), zaś wyjścia procesora (P) połączone są z wejściem sterującym (Si) multipleksera (MW) i z generatorem (G), natomiast wyjście generatora (G) połączone jest z drugim wejściem multipleksera wideo (MW).