CN102081284A - 一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，包括以下步骤：设定相邻投影图像之间的投影重叠区域尺寸值；根据投影机数目、分辨率和所述投影重叠区域尺寸值基于像素分割每一帧图像；设定各个投影机的红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值；计算各个图像中每个像素点到此图像边界的边界距离；根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值计算各个像素点的颜色权重值；根据所述颜色通道的敏感度权值和像素点的颜色权重值，计算获得投影重叠区域的像素衰减权值向量；将图像重叠区域中各个像素点的红、绿、蓝颜色值分别乘以各自像素衰减权值向量。本发明克服现有多台投影技术中图像重叠区域显示缺陷，实现了多台投影机图像在重叠区域的平滑过渡，大大提供了画面的整体视觉效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种投影机图像显示方法，具体涉及一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法。
背景技术
高分辨率，高亮度的大屏幕显示越来越广泛地应用于科学计算可视化、工业设计、虚拟制造、军事仿真、娱乐等领域。目前广泛使用的大屏幕显示***或者采用大的屏幕显示墙，或者采用高性能的投影仪，成本十分昂贵。因此，采用多个投影机阵列无缝拼接的高分辨率大屏幕显示***，也就越来越受欢迎。
多投影机拼接显示的***结构图如图1-2所示，利用多个投影机组成的投影机阵列拼接可以实现屏幕的显示，利用四台投影机组成的投影阵列的无缝拼接显示效果图，中间的线是标记出的重叠区域。但是，多台投影机在投影拼接过程中，两台投影机或多台投影机的重叠部分由于同时有多台投影机投射同样强度的光线，导致这个区域颜色与未重叠区域明显不同，不能做到无缝拼接，使得正常观看受影响。
现在技术往往采用以下技术方案处理重叠区域，但是均存在各自的不足：
（1）硬边融合：如附图3所示即两台投影仪的边沿对齐，无重叠部分。该方法实现简单，计算量少；但硬件安装困难，且很难安装到无缝的状态，在两个投影机的连接部分，会有明显的拼接缝隙；
（2）简单重叠：即两台投影仪的画面有部分重叠，但没有做颜色与亮度的衰减处理。该方法实现简单，计算量少，尽管在投影区域的重叠部分不会有缝隙，但叠加区域明显比其他非叠加区域亮度高，影响正常观看。
（3）融合区域亮度减半叠加：是将投影机的重叠区域，投影时，投影的亮度直接减为原来的一半，理论上，两个投影机重叠后的亮度值正好是原来单个投影机的亮度值。这种方式，这种简单的衰减方式，重叠区域的颜色与亮度受两个投影机硬件、投影空间环境的灯光、投影距离的影响很大，叠加区域明显比单个投影机投影的亮度低，颜色有明显的偏差，同时在叠加区域的边缘有明显的分隔线。
发明内容
本发明目的是提供一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，该方法克服现有多台投影技术中图像重叠区域显示缺陷，实现了多台投影机图像在重叠区域的平滑过渡，大大提供了画面的整体视觉效果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，包括以下步骤：
步骤一．设定相邻投影图像之间的投影重叠区域尺寸值；
步骤二．根据投影机数目、分辨率和所述投影重叠区域尺寸值基于像素分割每一帧图像；
步骤三．根据各台投影机所投射的网格将各个投影机所投射的图像重叠区域大小调整为所述投影重叠区域尺寸值；
步骤四．将各个投影机的红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值分别设置为：红色通道敏感度权值范围为0.8 – 1.6；绿色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2；蓝色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2；
步骤五．依次计算各个图像中每个像素点到此图像边界的边界距离dj(x,y)，其中j∈（L,T,R,B），(x,y)是像素点在所述此图像内坐标，L表示图像左边缘，T表示图像上边缘，R表示图像右边缘，B表示图像下边缘；
步骤六．根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值判断所述像素点是否在图像重叠区域内，如果未在图像重叠区域内，则不处理即像素点的颜色权重值设置为1；否则，根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值计算各个像素点的颜色权重值，具体公式如下：
C(x,y) = a0 + … + ai*(dj(x,y)/W)1/i + …；其中，C(x,y) 为像素点的颜色权重值；a0 , ai 是多项式修正系数，此系数范围在0.0f – 1.0f之间，并且a0 + … + ai + … = 1；dj(x,y)是像素点的边界距离；W是投影重叠区域尺寸值；
步骤七．根据所述颜色通道的敏感度权值和像素点的颜色权重值，计算获得投影重叠区域的像素衰减权值向量Rk(x,y)，其计算公式为：
Rk(x,y) = Ek * C(x,y)；
其中(x,y)是该像素点在其投影图像中的坐标，Rk(x,y)是一个三维的向量，分量分别对应该像素点的红色、绿色、蓝色颜色权重分量值，k∈(r,g,b); r,g,b表示红绿蓝三中颜色通道；
步骤八．将图像重叠区域中各个像素点的红、绿、蓝颜色值分别乘以各自像素衰减权值向量，从而获得实际像素点的颜色值，并同时投影显示。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述步骤三进一步包括：将不同投影机各自的红、绿、蓝颜色分量分别校正为相应的标准值。
2、上述方案中，所述步骤一中投影重叠区域尺寸值可设置为64像素或者128像素或者192像素或者256像素。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明现对重叠区域的像素点采用非线性衰减方式，由多台投影机图像叠加显示，让观看者看不到投影机之间的拼接部分，做到平滑过渡，使得叠加区域与单投影机投影出相同效果；其次，对红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值区别对待，避免了对三个颜色通道统一处理时，人眼观察得到的颜色强度不均的情况；再次，根据各台投影机所投射的网格将各个投影机所投射的图像重叠区域大小调整为所述投影重叠区域尺寸值，这种调整方式使得重叠区域的范围更为准确，使得投影图像不会产生重影、错位等现象；再次，将颜色通道的敏感度权值和像素点的颜色权重值结合起来对重叠区域的像素点颜色进行设置，使得重叠区域过渡平滑，颜色均匀，看不出明显的颜色差异，给观察者的感觉就是一个整体投影机投影出来的图像，感觉不到是多台投影机的存在。
附图说明
附图1为多台投影机装置结构示意图；
附图2为投影图像重叠区域示意图；
附图3为现有硬边融合示意图；
附图4为本发明方法流程示意图；
附图5为本发明红、绿、蓝光谱图示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，如附图4-5所示，包括以下步骤：
步骤一．设定相邻投影图像之间的投影重叠区域尺寸值。
步骤二．根据投影机数目、分辨率和所述投影重叠区域尺寸值基于像素分割每一帧图像，例如：例如3台投影机的水平拼接方式中，重叠区域如果选择256像素，每台投影机的分辨率为1024*768，则最大可以拼接显示一个分辨率为2560*768的大尺寸桌面。这一步就是将这个2560*768尺寸的帧图像，分割为三个重叠的1024*768尺寸的图像他们的这三个图像的相对于原图像左上角的偏移分别是（0,0），（768,0），（1536,0）。
步骤三．根据各台投影机所投射的网格将各个投影机所投射的图像重叠区域大小调整为所述投影重叠区域尺寸值。
步骤四．将各个投影机的红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值分别设置为：红色通道敏感度权值范围为0.8 – 1.6；绿色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2；蓝色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2。
步骤五．依次计算各个图像中每个像素点到此图像边界的边界距离dj(x,y)，其中j∈（L,T,R,B），(x,y)是像素点在所述此图像内坐标，L表示图像左边缘，T表示图像上边缘，R表示图像右边缘，B表示图像下边缘。
步骤六．根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值判断所述像素点是否在图像重叠区域内，如果未在图像重叠区域内，则不处理即像素点的颜色权重值设置为1；否则，根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值计算各个像素点的颜色权重值，具体公式如下：
C(x,y) = a0 + … + ai*(dj(x,y)/W)1/i + …；其中，C(x,y) 为像素点的颜色权重值；a0 , ai 是多项式修正系数，此系数范围在0.0f – 1.0f之间，并且a0 + … + ai + … = 1；dj(x,y)是像素点的边界距离；W是投影重叠区域尺寸值。
步骤七．根据所述颜色通道的敏感度权值和像素点的颜色权重值，计算获得投影重叠区域的像素衰减权值向量Rk(x,y)，其计算公式为：
Rk(x,y) = Ek * C(x,y)；
其中(x,y)是该像素点在其投影图像中的坐标，Rk(x,y)是一个三维的向量，分量分别对应该像素点的红色、绿色、蓝色颜色权重分量值，k∈(r,g,b); r,g,b表示红绿蓝三中颜色通道。
步骤八．将图像重叠区域中各个像素点的红、绿、蓝颜色值分别乘以各自像素衰减权值向量，从而获得实际像素点的颜色值，并同时投影显示。
所述步骤三进一步包括：将不同投影机各自的红、绿、蓝颜色分量分别校正为相应的标准值；防止由于不同的投影机投影出来的图像会有色差，从而采取对几个投影机投影出的图像颜色进行校正。
所述步骤一中投影重叠区域尺寸值可设置为64像素或者128像素或者192像素或者256像素。
本实施例此边缘融合方法在多投影机拼接显示时对叠加区域的融合处理方法。边缘融合是整个投影拼接流程中至关重要的一个环节，这个环节处理的好坏决定了整个拼接融合最后的效果，是拼接融合成功与否的重要评价准则。
边缘融合要做的工作就是处理重叠区域的颜色偏差，使得重叠区域的颜色与单个投影机投影出来的图像颜色一致，给人的感觉就是整个投影屏幕都是有一台投影机或一个现实设备显示出来的一样。让观看者看不到投影机之间的拼接部分，做到平滑过渡，这就是边缘融合的目标。由于两个或多个投影仪投影的重叠区域存在多个投影重复叠加投影，比单个投影仪投影的区域的颜色强度要高，出现明显的色差。我们需要对重叠部分进行颜色衰减，边缘融合的工作就是对投影到重叠区域的投影机图像颜色进行，在每个投影机投影到屏幕之前进行颜色衰减，使得两台或都台投影机投影的重叠部分颜色强度与单台投影机投影的颜色强度一致，做到肉眼分辨不出是经过拼接的投影显示，做到无缝拼接的大尺寸屏幕显示。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于多个投影图像拼接的边缘融合方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一．设定相邻投影图像之间的投影重叠区域尺寸值；
步骤二．根据投影机数目、分辨率和所述投影重叠区域尺寸值基于像素分割每一帧图像；
步骤三．根据各台投影机所投射的网格将各个投影机所投射的图像重叠区域大小调整为所述投影重叠区域尺寸值；
步骤四．将各个投影机的红、绿、蓝三中颜色通道的敏感度权值分别设置为：红色通道敏感度权值范围为0.8 – 1.6；绿色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2；蓝色通道敏感度权值范围为0.4 – 1.2；
步骤五．依次计算各个图像中每个像素点到此图像边界的边界距离dj(x,y)，其中j∈（L,T,R,B），(x,y)是像素点在所述此图像内坐标，L表示图像左边缘，T表示图像上边缘，R表示图像右边缘，B表示图像下边缘；
步骤六．根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值判断所述像素点是否在图像重叠区域内，如果未在图像重叠区域内，则不处理即像素点的颜色权重值设置为1；否则，根据所述边界距离和投影重叠区域尺寸值计算各个像素点的颜色权重值，具体公式如下：
C(x,y) = a0 + … + ai*(dj(x,y)/W)1/i + …；其中，C(x,y) 为像素点的颜色权重值；a0 , ai 是多项式修正系数，此系数范围在0.0f – 1.0f之间，并且a0 + … + ai + … = 1；dj(x,y)是像素点的边界距离；W是投影重叠区域尺寸值；
步骤七．根据所述颜色通道的敏感度权值和像素点的颜色权重值，计算获得投影重叠区域的像素衰减权值向量Rk(x,y)，其计算公式为：
Rk(x,y) = Ek * C(x,y)；
其中(x,y)是该像素点在其投影图像中的坐标，Rk(x,y)是一个三维的向量，分量分别对应该像素点的红色、绿色、蓝色颜色权重分量值，k∈(r,g,b); r,g,b表示红绿蓝三中颜色通道；
步骤八．将图像重叠区域中各个像素点的红、绿、蓝颜色值分别乘以各自像素衰减权值向量，从而获得实际像素点的颜色值，并同时投影显示。
2.根据权利要求1所述的边缘融合方法，其特征在于：所述步骤四进一步包括：将不同投影机各自的红、绿、蓝颜色分量分别校正为相应的标准值。
3.根据权利要求1所述的边缘融合方法，其特征在于：所述步骤一中投影重叠区域尺寸值可设置为64像素或者128像素或者192像素或者256像素。
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