CN101017316A - 一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，该方法先对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行校正，完成多屏幕画面的自动拼接；最后对画面边缘进行边缘融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制，该方法基于贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形和校正。与现有技术相比，具有低成本的优点，并且利用摄像机自动的完成多个屏幕的校正，避免了复杂的人工操作，使维护调试工作更方便；客户机/服务器(C/S)模式，可以方便的增加通道的数量，具有良好的扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及多屏幕显示及控制，特别是涉及一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法。
背景技术
在以拼接为主的显示及控制技术中，用于实现图像无缝融合显示的无缝拼接技术是其中的重要技术之一。无缝拼接技术是一种特殊的、要求比较高的投影显示应用，可以实现多屏图像融合在一起，并将拼接缝隙缩至最小以至于完全重合的拼接技术。近几年来，随着软硬件技术的发展，无缝拼接技术已广泛的应用于展览展示、视觉娱乐、广告等领域。
从拼接效果方面来看，无缝拼接技术经历了三个发展阶段：硬边拼接、重叠拼接和软边融合拼接。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；软边融合拼接通过边缘融合技术的处理，既实现了两边的完全融合，又消除了重叠拼接引起的过亮区域，并且软边融合拼接可以适应平面、柱面、球面等各种曲面形状的拼接，具有更加广泛的适用性。
目前，实现软边融合拼接的处理方法有：一种方法是硬件解决方案，通过内置无缝拼接技术的高端投影机或者通过外置无缝拼接处理器均可实现超大幅画面的无缝融合。采用内置无缝拼接技术的高端投影机虽然达到了很好的显示效果，但是其缺点是：成本太高，对市场的大量应用产生了制约；另外，精密的高端设备伴随着复杂的操作和调试过程，调试所费时间也较长。采用外置无缝拼接处理器同样面临着成本高的缺点，同时还有支持通道数量少的缺点。另一方法是软件解决方案，针对现场展示环境，对影片片源的每帧作变形处理，结合物理“遮光片”的方式进行画面拼接融合。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，该方法先对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行校正，完成多屏幕画面的自动拼接；最后对画面边缘进行边缘融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制，其特征在于，该方法基于贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形和校正。
所述的变形包括以下步骤：
a.首先构造Bezier网格曲面；
b.将影片的每帧画面以纹理的方式，贴到Bezier网格曲面上；
c.通过控制Bezier网格曲面的关键控制点，将画面变形为所需的形状。
所述的校正包括以下步骤：
A.用户通过使用控制端软件拖选自动校正选框来确定每个屏幕画面需要变形校正的目标位置的坐标；
B.对待校正屏的Bezier曲面进行控制点复位；
C.待校正屏所对应的播放端投影标定图像一(Image1)；
D.根据投影的标定图像一，得出投影图像与摄像机采集的图像之间的映射比例系数；
E.待校正屏所对应的播放端投影标定图像二(Image2)；
F.通过播放端投影的标定图像二，定位所需校正的Bezier曲面的关键控制点在摄像机采集图像中的坐标；
G.求出Bezier曲面关键控制点与目标位置坐标之间的差值；
H.根据在步骤G求出的差值，判断所有控制点是否已达目标位置，如果成功，执行步骤J；如果不成功，执行步骤I；
I.对待校正的Bezier曲面控制点的坐标进行修正，然后执行步骤E；
J.判断是否所有屏幕都已校正完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则执行步骤K；
K.将待校正屏改为下一个屏幕，然后执行步骤B。
所述的控制端包括计算机、摄像机，所述的摄像机与计算机内的图像采集卡相连接，用于采集屏幕图像，所述的播放端包括若干相同数量的计算机和投影仪，每台计算机内的图形加速卡各与一台投影仪相连接；所述的控制端和播放端采用客户机/服务器(C/S)模式，将计算机组建成局域网络。
所述的不规则幕包括弧幕、环幕、球幕或双曲面幕。
与现有技术相比，本发明具有低成本的优点，并且利用摄像机自动的完成多个屏幕的校正，避免了复杂的人工操作，使维护调试工作更方便；户机/服务器(C/S)模式，可以方便的增加通道的数量，具有良好的扩展性。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的变形的原理示意图；
图3为本发明的校正的流程图；
图4为本发明的标定图像一(Image1)的示意图；
图5为本发明的标定图像二(Image2)的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1～5所示，本发明把多个拥有独立投影设备的小屏幕组合成一个大屏幕，将多屏幕画面投影到弧幕、环幕、球幕和双曲面幕等不规则幕上，并通过计算机软件处理，对多屏幕画面进行变形校正，实现投影画面的自动拼接。本发明由多台普通PC、多台普通投影仪和和一台摄像机组成，作为播放端的PC的图形加速卡各连接一台投影仪，另一台PC作为控制端通过局域网络来对播放端进行同步控制，一台摄像机连接到控制端PC的图像采集卡上用于采集屏幕图像。
本发明通过下列步骤实现画面的变形：第一步，首先构造Bezier网格曲面。第二步，将影片的每帧画面以纹理的方式，贴到Bezier网格曲面上。第三步，通过控制Bezier网格曲面的关键控制点，将画面变形为所需的形状。按照本发明的画面变形方法，可将投影画面适用于弧幕、环幕、球幕和双曲面幕等不规则幕，并且整个变形过程都为实时的。图2为画面变形的原理示意图。
在单个画面变形的基础上，本发明采用利用摄像机图像采集和分析，完成多个屏幕画面的变形校正，整个过程无需人工参与，自动的完成自动拼接。
图3为的变形校正的具体流程，对图中的各步骤进行详细描述；
在步骤501中，用户通过使用控制端软件拖选自动拼接选框来确定每个屏幕画面需要变形校正的目标位置的坐标。然后执行步骤501；
在步骤502中，待校正屏的Bezier曲面进行控制点复位。然后执行步骤503；
在步骤503中，待校正屏所对应的播放端投影标定图像Image1，Image1如图6所示。然后执行步骤504；
在步骤504中，根据投影的标定图像Image1，计算出投影图像与摄像机采集的图像之间的映射比例系数。然后执行步骤505；
在步骤505中，待校正屏所对应的播放端投影标定图像Image2，Image2如图7所示。然后执行步骤506；
在步骤506中，通过播放端投影的标定图像Image2，定位所需校正的Bezier曲面的关键控制点在摄像机采集图像中的坐标。然后执行步骤507；
在步骤507中，计算Bezier曲面关键控制点与目标位置坐标之间的差值d，目标位置的坐标已在步骤501中求出。然后执行步骤508；
在步骤508中，根据在507步骤中求出的d值，判断所有控制点是否已达目标位置，如果成功，执行步骤510；如果不成功，执行步骤509；
在步骤509中，对待校正的Bezier曲面控制点的坐标进行修正。然后执行步骤505；
在步骤510中，判断是否所有屏幕都已校正完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则执行步骤511；
在步骤511中，将待校正屏改为下一个屏幕。然后执行步骤502；
Claims (5)
1.一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，该方法先对多屏幕画面进行变形，以使其投影能适用于不规则幕；然后通过控制端对多屏幕画面进行校正，完成多屏幕画面的自动拼接；最后对画面边缘进行边缘融合；在播放过程中，通过控制端对播放端进行多屏幕画面的同步播放控制，其特征在于，该方法基于贝塞尔(Bezier)网格对多屏幕画面进行变形和校正。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，其特征在于，所述的变形包括以下步骤：
a.首先构造Bezier网格曲面；
b.将影片的每帧画面以纹理的方式，贴到Bezier网格曲面上；
c.通过控制Bezier网格曲面的关键控制点，将画面变形为所需的形状。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，其特征在于，所述的校正包括以下步骤：
A.用户通过使用控制端软件拖选自动校正选框来确定每个屏幕画面需要变形校正的目标位置的坐标；
B.对待校正屏的Bezier曲面进行控制点复位；
C.待校正屏所对应的播放端投影标定图像一(Imagel)；
D.根据投影的标定图像一，得出投影图像与摄像机采集的图像之间的映射比例系数；
E.待校正屏所对应的播放端投影标定图像二(Image2)；
F.通过播放端投影的标定图像二，定位所需校正的Bezier曲面的关键控制点在摄像机采集图像中的坐标；
G.求出Bezier曲面关键控制点与目标位置坐标之间的差值；
H.根据在步骤G求出的差值，判断所有控制点是否已达目标位置，如果成功，执行步骤J；如果不成功，执行步骤I；
I.对待校正的Bezier曲面控制点的坐标进行修正，然后执行步骤E；
J.判断是否所有屏幕都已校正完毕，如果成功，则退出；如果不成功，则执行步骤K；
K.将待校正屏改为下一个屏幕，然后执行步骤B。
4.根据权利要求1所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，其特征在于，所述的控制端包括计算机、摄像机，所述的摄像机与计算机内的图像采集卡相连接，用于采集屏幕图像，所述的播放端包括若干相同数量的计算机和投影仪，每台计算机内的图形加速卡各与一台投影仪相连接；所述的控制端和播放端采用客户机/服务器(C/S)模式，将计算机组建成局域网络。
5.根据权利要求1所述的一种适用于不规则幕的多屏幕播放变形校正方法，其特征在于，所述的不规则幕包括弧幕、环幕、球幕或双曲面幕。
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