CN106604003B - 一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***，所述方法包括：获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，将所述需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。本发明通过将投影设备的画面用OpenGL进行二次处理后，使得投影出来的画面可以很好的矫正直接投影到曲面幕布上的畸变，实现了短焦投影无法将图像投影于曲面幕布上，一方面扩展了短焦投影设备的使用范围，另一方面给用户带来更好的观看效果。

Description

一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***

技术领域

本发明涉及投影设备技术领域，特别涉及一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***。

背景技术

短焦投影和曲面屏都已经成为当前的热点。短焦投影具有很短的投射比，从离屏幕表面几英寸处即可将画面投射到大屏幕上。不会出现在投影机前走动挡住投影画面的情况。曲面幕布因其弧度完全符合人体眼球的工程学要求，使得观看的体验更自然，可以实现更优良的可视角度和更出众的临场感。然而由于光学的因素短焦投影在一般的幕布上可以投影出正常的画面，投影到曲面幕布的时候图像会发生扭曲。从而短焦投影无法将图像投影于曲面幕布上，限制了短焦投影设备的使用范围。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***，以解决现有短焦投影无法将图像投影于曲面幕布上，限制短焦投影设备的使用范围的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其包括：

获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；

模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其中，所述获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度具体包括;

获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格；

根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P（X,Y,Z），并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其中，所述顶点坐标P（X,Y,Z）为：

X=r*cosθ；Y=r*sinθ;Z=z；

其中，r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0与曲面幕布的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面幕布的高度。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其中，所述将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型具体包括：

将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其中，所述模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上具体包括：

模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

将渲染后的需要投影的图像投射与曲面幕布上。

一种短焦投影实现曲面幕布投影的***，其包括：

获取模块，用于获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

贴图模块，用于将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；

投影模块，用于模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述获取模块具体包括：

获取单元，用于获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

建立单元，用于在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格；

生成单元，用于根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P（X,Y,Z），并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述顶点坐标P（X,Y,Z）为：

X=r*cosθ；Y=r*sinθ;Z=z；

其中，r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0与曲面幕布的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面幕布的高度。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述贴图模块具体包括：

划分单元，用于将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

创建单元，用于建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

贴图单元，用于根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述投影模块具体包括：

渲染单元，用于模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

投影单元，用于将渲染后的需要投影的图像投射与曲面幕布上。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***，所述方法包括：获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，将所述需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。本发明通过将投影设备的画面用OpenGL进行二次处理后，使得投影出来的画面可以很好的矫正直接投影到曲面幕布上的畸变，实现了短焦投影无法将图像投影于曲面幕布上，一方面扩展了短焦投影设备的使用范围，另一方面给用户带来更好的观看效果。

附图说明

图1为本发明提供的短焦投影实现曲面幕布投影的方法较佳实施的流程图。

图2为本发明提供的短焦投影实现曲面幕布投影的***的结构原理图。

具体实施方式

本发明提供一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法及***，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

请参照图1，图1为本发明提供的短焦投影实现曲面幕布投影方法的较佳实施例的流程图。所述方法包括：

S100、获取所述曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度。

具体地，所述获取曲面幕布的相关参数指的是获取所述曲面幕布的弧度、半径和高度。所述曲面幕布的相关参数可以预先存储于短焦投影设备内，也是可以是用户在使用所述短焦投影设备机曲面幕布时设置的曲面幕布的相关参数。值得说明的，所述曲面幕布的高度指的是曲面幕布显示区域平面的高度。

当获取到曲面幕布的相关参数以后，可以根据所述曲面幕布的相关参数在所述曲面幕布上建立三维模块，以便于后续采用OpenGL软件对投影图像进行处理。在本实施例中，所述获取所述曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型可以包括如下步骤：

S101、获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

S102、在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格。

S103、根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P（X,Y,Z），并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

具体地，所述曲面幕布的曲面可以看做圆柱上的一部分，从而当测量曲面幕布的由曲面幕布的弧度、半径和高度构成的相关参数，如曲面幕布的弧度是11.27度、半径为12192毫米、显示区域平面的高度1245毫米。然后利用曲面幕布的弧度、半径和高度参数，可以曲面幕布内建立的柱面坐标系上，并在所述柱面坐标系内建立曲面模型对应的曲面模型。

所述曲面模型构建过程指的是将所述曲面幕布划分为若干网格，获取所有网格的顶点坐标数组的过程，其具体可以为：首先将曲面水平切割成m份，垂直切割成n份，其中，m和n为正整数。即将曲面幕布划分为m*n个网格，并且所述网格为每条边的弧长相等。在将曲面幕布划分为m*n个网格后，依照柱面坐标系内顶点坐标运算方法，获取每个网格的顶点的坐标P(X,Y,Z)，其中，X=r*cosθ；Y=r*sinθ;Z=z;r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0于曲面屏幕的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面屏幕的高度。这里以上述曲面幕布的相关参数为对r、θ和z的取值做进一步说明，所述r为曲面半径，即r=12192毫米；θ取值从0~11.27度，z取值从0-1245。获取的所有网格顶点坐标构成所述曲面模型的顶点坐标数组。

S200、将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型。

具体地，所述将需要投影的图像作为二维纹理指的是将所述需要投影的图像作为所述曲面模型的三维模型的纹理。所述将二维纹理图像贴图值曲面模型具体是将获取所述二维纹理的纹理坐标，之后根据所述通过纹理坐标将通过纹理坐标与模型顶点坐标数组的对应关系，将二维纹理图像贴图至曲面模型。其具体可以包括如下步骤：

S201、将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

S202、建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

S203、根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

所述将需要投影的图像划分为m行n列个网格指的是将要投影的图像水平和垂直切割成于与曲面模型相同的份数，即水平切割成m份，垂直切割成n份，形成m*n个每条边的都弧长相等的网格。由于纹理坐标与纹理对象大小无关，从而纹理坐标使用规范化的值为[0,1]，采用uv表示。相应地，在OpenGL中纹理坐标宽从0-1,高也是从0-1，并按照OpenGL的纹理规则，创建与曲面幕布三维模型顶点一一对应的纹理坐标数组，根据所述纹理坐标数组和顶点坐标数组，将2D纹理图像进行三维化处理，使得将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。值得说明的，所述OpenGL（Open Graphics Library，开源图形库）图形程序接口，可以调用底层图形库对图像进行处理。

S300、模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。

具体地，首先在OpenGL模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系，之后根据所述位置关系去曲面模型进行渲染，进而对作为纹理贴图与曲面模型内的需要投影的图像进行处理，并将处理后的图像投影与曲面幕布上。

示例性的，所述模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上具体可以包括：

S301、模拟短焦投影机与曲面屏幕的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

S302将渲染后的需要投影的图像投射与曲面屏幕上。

所述模拟短焦投影机与曲面屏幕的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染具体可以为：首先将短焦投影作为camera（相机），曲面幕布的位置作为物体，短焦投影的朝向为相机的视觉向量，根据相机、物体和相机的视觉向量通过Matrix.setLookAtM (float[]rm,int rmoffset,float eyeX,float eyeY,float eyeZ,float centerX, float centerY, float centerZ, float upX, float upY, float upZ)设置相机矩阵。所述第一组（eyeX，eyeY，eyeZ）为相机在三维坐标系的位置，第二组（centerX，centerY，centerZ）为物体在三维坐标系的位置；第三组（upX，upY，upZ）相机向上的三维坐标。

进一步，所述短焦投影到曲面幕布的应用相当于opengl中观察一个曲面的表面。短焦投影的镜头等同于opengl中透视投影视锥体的camera位置。短焦投影中曲面屏的上边缘等同于opengl中透视投影视锥体的top。短焦投影中曲面屏的下边缘等同于opengl中透视投影视锥体的bottom。左边缘等同于opengl中透视投影视锥体的left。右边缘等同于opengl中透视投影视锥体的right。短焦投影的镜头到曲面幕布平面的距离等同于opengl中透视投影视锥体的near。从而设曲面幕布为camera的近裁剪面，短焦投影镜头到曲面的距离为摄像机的近裁剪面距离,通过Matrix.frustumM (float[] m, int offset, floatleft, float right, float bottom, float top, float near, float far)设置透视投影的视锥体矩阵。在***中调整opengl和三维模型的相关参数，来模拟现实中短焦投影和曲面幕布的关系。将要投影的画面经过opengl二次处理后再进行投影。将处理后的画面投影到曲面幕布上，正好可以矫正原来投影在曲面屏上的畸变。使得在曲面幕布上可以进行正常的观看。值得说明的，所述投影过程是可逆的，那么把二次处理之后的画面投影到曲面上，就得到了视角正常的画面。

本发明还提供了一种短焦投影实现曲面幕布投影的***，如图2所示。其包括：

获取模块100，用于获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

贴图模块200，用于将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；

投影模块300，用于模拟投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述获取模块具体包括：

获取单元，用于获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

建立单元，用于在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格；

生成单元，用于根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P（X,Y,Z），并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述顶点坐标P（X,Y,Z）为：

X=r*cosθ；Y=r*sinθ;Z=z；

其中，r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0与曲面幕布的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面幕布的高度。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述贴图模块具体包括：

划分单元，用于将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

创建单元，用于建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

贴图单元，用于根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其中，所述投影模块具体包括：

渲染单元，用于模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

投影单元，用于将渲染后的需要投影的图像投射与曲面幕布上。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其特征在于，其包括：

获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；

模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上；

其中，所述模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理具体为：在OpenGL模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系，根据所述位置关系在***中调整OpenGL和曲面模型的相关参数，来模拟现实中短焦投影和曲面幕布的关系，以将要投影的画面经过OpenGL二次处理后再进行投影，其中，所述OpenGL模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系为曲面幕布为短焦投影机的近裁剪面，短焦投影镜头到曲面的距离为摄像机的近裁剪面距离。

2.根据权利要求1所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其特征在于，所述获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度具体包括；

获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格；

根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P(X，Y，Z)，并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

3.根据权利要求2所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其特征在于，所述顶点坐标P(X，Y，Z)为：

X＝r＊cosθ；Y＝r＊sinθ；Z＝z；

其中，r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0与曲面幕布的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面幕布的高度。

4.根据权利要求1所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其特征在于，所述将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型具体包括：

将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

5.根据权利要求1所述短焦投影实现曲面幕布投影的方法，其特征在于，所述模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上具体包括：

模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

将渲染后的需要投影的图像投射于曲面幕布上。

6.一种短焦投影实现曲面幕布投影的***，其特征在于，其包括：

获取模块，用于获取曲面幕布的相关参数，并根据所述相关参数建立所述曲面幕布对应的曲面模型，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

贴图模块，用于将需要投影的图像作为二维纹理图像贴图至曲面模型；

投影模块，用于模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对纹理图像进行处理，并将处理后的图像投影于曲面幕布上；

其中，所述投影模块具体用于在OpenGL模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系，根据所述位置关系在***中调整OpenGL和曲面模型的相关参数，来模拟现实中短焦投影和曲面幕布的关系，以将要投影的画面经过OpenGL二次处理后再进行投影，其中，所述OpenGL模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系为曲面幕布为短焦投影机的近裁剪面，短焦投影镜头到曲面的距离为摄像机的近裁剪面距离。

7.根据权利要求6所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其特征在于，所述获取模块具体包括：

获取单元，用于获取曲面幕布的相关参数，其中，所述相关参数包括曲面幕布的弧度、半径以及高度；

建立单元，用于在所述曲面幕布上建立柱面坐标系，并将所述曲面幕布划分为m行n列个网格；

生成单元，用于根据曲面幕布的相关参数在柱面坐标系内分别获取所述m行n列个网格的顶点坐标P(X，Y，Z)，并根据所述顶点坐标生成曲面模型。

8.根据权利要求7所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其特征在于，所述顶点坐标P(X，Y，Z)为：

X＝r＊cosθ；Y＝r＊sinθ；Z＝z；

其中，r为曲面半径，θ为P点与原点连线的弧度且其处于0与曲面幕布的弧度之间；z为P点高度且z小于曲面幕布的高度。

9.根据权利要求6所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其特征在于，所述贴图模块具体包括：

划分单元，用于将需要投影的图像划分为m行n列个网格；

创建单元，用于建立与曲面模型各顶点坐标一一对应的纹理坐标；

贴图单元，用于根据所述顶点坐标与纹理坐标将所述需要投影的图像贴图至曲面模型。

10.根据权利要求6所述短焦投影实现曲面幕布投影的***，其特征在于，所述投影模块具体包括：

渲染单元，用于模拟短焦投影机与曲面幕布的位置关系对具有需要投影图像贴图的曲面模型进行渲染；

投影单元，用于将渲染后的需要投影的图像投射与曲面幕布上。

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