The Color Calibration across Multi-Projector Display

Large plane displays are often achieved by combining tiled imaging elements, which give the appearance of a single, seamless display. However, this is difficult to realize in practical use, since differences in color will make the tiles dis-tinct even if the geometric calibration is perfect. The paper presents an approach of color calibration using cubic B- spline. According to the theory of cubic B-spline, we construct the color transfer function of each projector. This ap-proach reduces the color and photometric non-uniformities to achieve seamless tiled multi-projector display well. Finally, we propose the difference between blending region and overlapping region which can help to achieve a better effect of alpha blending.

多色分图层激光扫描自聚焦投影技术

为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制,同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影,设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源,根据二向色镜的位置不同,提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案,并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距,均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真,并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明:在3 m处的投影面上,共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内,且光斑大小均匀,可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。

面向多投影显示墙的画面校正技术

多投影显示墙是缓解对超高分辨率显示屏幕不断增长的需求与单台显示设备分辨率有限性之间矛盾的有效手段,但目前还缺乏规范化的模式和方法以支持高精度、高可靠性的画面校正.提出一种颜色校正方案以解决上述问题.首先介绍多投影显示墙画面校正中存在的主要问题和现有的解决方法;在此基础上,给出了多投影显示墙的画面校正流程和几何校正方法;然后讨论了多投影显示墙画面校正结果的评价标准,提出了投影仪的广义颜色模型和基于搜索技术的视觉无缝方法.该方案使用数码相机实现了高精度的视觉无缝画面校正,从而提高了构造多投影显示墙的效率并降低了维护成本.校正结果在多种类型的投影墙系统中得到验证和应用,对指导多投影显示墙的搭建和维护具有较高的理论与实践价值.

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.

多投影面显示系统亮度均衡的实现

由多个投影面形成的大屏幕显示系统存在诸如不同的投影机之间的亮度响应不一致、拼接重叠区的高亮带以及同一个投影面内的亮度差异等亮度不平衡的问题。针对这些问题,分别采用了直接逼近、二次曲线衰减及μ比例修正算法和相应的实现方法,对这类显示系统的投影面间的亮度匹配、边缘融合以及投影面内的亮度均衡进行实现,并提出亮度偏差对均衡效果进行衡量。

基于数码相机参数还原的多屏拼接几何校正技术

数码相机的几何校正技术已经成为多屏拼接过程中的关键技术,然而传统的线性几何校正结果并不令人满意,新兴的非线性几何校正方法由于过程烦琐而不能得到广泛应用.在传统的线性校正方法的基础上,通过对样本图片的采样和计算获得数码相机的扭曲系数,提出一种基于相机参数还原的多屏拼接几何校正技术,并将其应用于多屏拼接系统,获得了高分辨率图像的显示结果.实验结果表明,文中方法有效地提升了多屏拼接的精度,具有一定的实用性.

基于激光特征点的环幕多通道投影拼接融合

实现了一种基于激光特征点的多通道投影拼接融合软件方法。所用方法为在已知环幕的半径、弧度、高度等几何参数的基础上,在环幕上通过激光点阵列标注出若干特征点,并借助这些特征点求出各个投影仪投影矩阵参数。使用求出的投影参数实现对各个投影仪图像画面的几何校正,并通过色彩融合将多个投影仪的投射图像拼接融合成一副完整的图像显示在环幕上。实验结果表明,该方法解决了操作便捷性和可扩展性的问题,可以稳定有效地实现环幕多投影仪拼接融合。

自动多投影仪非线性几何校正与图像边缘融合方法

为了解决多投影仪拼接系统中的几何变形与图像融合问题,提出了一种新的自动非线性几何校正和图像边缘融合方法.首先定义了屏幕空间与投影仪之间的几何关系和计算方法;然后用智能相机摄取屏幕上的激光点阵与标准网格投影图像,根据摄取的图像特征计算屏幕空间与投影仪之间的投影变换矩阵,由投影变换矩阵计算得到投影图像的双3次几何变形曲面,从而可以反算得到曲面的控制点,实现对投影图像的非线性几何变形;最后给出图像边缘亮度融合算法.实验结果表明,所提出的方法适用于多投影仪拼接的实时仿真系统.

多投影仪无缝拼接显示中的颜色校正技术比较研究

基于多投影仪的无缝拼接显示是对图形、图像、视频等进行大范围、高分辨率显示的一种有效实现方式。多投影仪无缝拼接显示的一个关键是解决颜色失调问题,而现有的颜色失调原因的分析结果可归纳为投影仪输出颜色的变化特性和投影屏幕与投影环境的影响两个方面。近年来,为解决该问题已提出了多种颜色校正技术,而根据解决颜色失调问题的原理和实现方法的不同,这些技术可分为基于边缘融合的校正技术、基于单一投影光源的校正技术和基于颜色/亮度输出匹配的校正技术3类,并对这3类技术在无缝拼接显示效果、可维护性和可扩展性等方面的优缺点进行了较详细分析,该领域下一步的研究将会朝着兼顾不同投影机类型、不同形状和反射特性的投影屏幕和考虑运动中观察者的实时颜色校正方向发展。

基于投影仪-相机系统的多投影颜色校正技术

为了消除多投影大屏幕显示系统的颜色差异对虚拟现实系统仿真环境沉浸感和真实感的影响,提出了一种基于投影仪-相机系统的颜色校正优化方法,综合考虑校正系统中相机和投影仪的非线性影响。针对以往算法中忽略相机影响的问题,提出基于Pedro图像分割的高动态范围图像合成优化算法,引入新的权重函数,建立相机输入输出像素映射关系;结合相机的非线性响应关系,利用YUV与RGB色彩空间的转换模型结合函数逼近的方法对投影仪亮度和色度同时校正,生成投影仪颜色查找表,并利用着色语言实现颜色校正的GPU渲染。最后以三通道环形多投影屏幕为实验平台验证本算法的有效性。

双视点3D视频文件的裸眼立体组合投影实时显示算法

基于Client/Server结构和sort-last并行绘制策略,提出双视点3D视频文件的裸眼立体组合投影实时显示算法.首先在服务端全屏播放左右或上下格式的3D视频文件,以不低于25帧/s的速率在线截屏并按JPEG格式压缩后转发给12个Client PC.每个Client PC接收每一帧截屏图像后,利用Fragment Shader和多渲染目标(MRT)通过一遍绘制完成2个单视点子图像的裁剪、缩放、奇偶条纹倾斜绘制,经几何和亮度校正,并将2个子图像交织后再向前投影到光栅显示屏幕.该屏幕的投影表面为3.6 m×1.6 m,单台投影仪分辨率为1024×768,投影系统的分辨率为3584×1536.实验结果表明,该算法的显示帧率≥24帧/s,且当条纹倾斜角度为10°时裸眼立体显示效果最好.

多投影仪拼接显示的实现

介绍了一种基于PC和普通投影仪实现多屏幕无缝拼接的方法,该方法利用一台摄像机使系统快速、准确的校正。分析了系统的结构和用到的关键技术,包括几何校正、边缘融合、颜色校正。

基于结构光的多投影显示系统图像对准算法

为了解决多投影显示系统的图像对准问题,提出了一种基于结构光投影技术的对准算法.该算法通过求取等相位线的交点来建立投影机图像与相机拍摄图像间的映射关系,对于投影机图像上任一像素点,有水平和垂直2个相位值.在相机图像的水平相位展开图中找出与该点水平相位值相等的离散坐标点的位置,拟合出一条水平等相位线,同理,可以得到它的一条垂直等相位线;求出水平和垂直等相位线的交点,即为该点对应于相机图像中的像素点.该算法无需知道显示墙的解析表达式和相机的内部参数,适用于任意光滑的曲面显示墙.对准后图像与原始图像的对比实验表明:峰值信噪比达到27.904,结构相似度为0.972 4,说明该算法能有效提高图像的对准精度.

基于反向条纹投影的多投影显示系统几何校准

多投影器大屏幕显示系统的一项关键技术是如何实现多个投影器的精确校准。本文提出一种基于反向条纹投影原理的,简单、快速、高精度的校准方法。该方法通过投影正弦条纹测量屏幕相位分布,建立投影器和摄像机像素之间的几何传递关系,然后根据期望图像为每个投影器产生各自的投影图像。该方法仅需一部摄像机,并且无须对它或投影器进行标定,屏幕也无须是平面。实验结果表明,在摄像机方向观察可以得到几何校准良好的图像,校准精度可达到亚像素级。

多通道投影显示系统同步算法研究

为了解决由于渲染节点负载不均衡导致的图像不同步问题,提出了2种同步算法,即基于反馈确认和推算定位的同步方法以及基于纹理图像切割的同步算法。前者综合利用反馈确认、最大相关等待时间和推算定位等策略来实现多通道图像渲染的同步;后者首先读取一幅大的纹理图像,然后把其按照纹理坐标切割后分配给各个视景客户端使用。以3通道多投影显示系统为例给出了这2种算法的理论推导和基于Visual C++与OpenGL的程序实现。对比实验结果表明:这2种同步算法在提高视景画面的实时性和一致性方面达到了比较好的同步效果。

利用多视点自由立体显示系统实时显示GIS信息

为了达成显示动态三维地理信息系统(Geographic Information System,GIS)场景的立体视差和运动视差的目的。本文讲述了如何利用投影仪阵列构成的多视点自由立体投影显示系统,重点阐述了三维GIS信息的在PC端的同步传输以及投影图像的校正。并以此方法构建的系统在展示GIS信息时得到了较好的裸眼立体视觉体验。

大曲率多通道投影显示墙几何校正

为了解决大曲率多通道投影系统中几何畸变严重的问题,提出了一种二次几何校正算法。该算法首先对视景画面的顶点坐标进行几何校正,在此基础上再对画面的纹理坐标进行几何校正。给出了算法的理论推导和基于Visual C++与Open GL的程序实现。以3通道投影显示系统为例,将二次校正算法与其它几何校正算法进行了对比实验。实验结果表明:二次几何校正算法可针对大曲率高畸变视场实现很好的图像拼接,具有较强的扩展性和实际应用价值。

多投影几何校正误差评估分析

近年来,投影拼接显示技术在展览展示、产品发布、虚拟仿真等领域得到了广泛的应用,但是目前还缺少完整的投影拼接几何校正误差评估方法.在深入分析多投影几何校正特点的基础上提出了一套较为完整的误差评估方法,分为自相关投影拼接误差(投影机自身几何校正之后所产生的误差)以及互相关投影拼接误差(多台投影机之间叠加区域的配准误差);首先提出了自相关投影拼接误差的关键参数——重投影误差(描述了每台投影机投影图像中每个像素点与预期投影位置的接近程度),并使用平均重投影误差、最大重投影误差以及关键点配准误差完善自相关投影拼接误差的评估体系;然后提出了互相关投影拼接误差的关键参数——叠加区域误差(表示投影机之间叠加区域对应像素点之间的匹配程度),并使用平均叠加区域误差、最大叠加区域误差完善互相关投影拼接误差的评估体系;最后使用该方法对平面投影、曲面投影、自由表面投影拼接的几何校正误差进行了分析.理论分析和实验结果表明,提出的误差评估方法能够有效地评估投影几何校正的精度.

多投影显示系统的几何校正及边缘融合技术研究与实现

多投影显示系统是解决人们对高分辨率显示需求与单台显示设备分辨率有限之间矛盾的有效方法.在使用普通数码相机对多投影显示系统进行几何校正的基础上,采用非线性融合函数对相邻投影图像进行边缘融合,实现了多台投影仪的无缝拼接显示.该系统仪器设备成本低廉,软件操作简单快捷,能够有效应用于大屏幕显示,为用户提供高分辨率、超大视域范围的沉浸式体验.

一种面向VR多投影环幕设备的可视化结果显示方法

传统显示设备难以满足大规模复杂数据可视化结果显示的需求,而VR多投影环幕显示设备提供的沉浸式显示环境可以良好地应对复杂数据可视化显示的使用情景。提出一种面向VR多投影环幕设备的可视化结果显示方法,通过设计多投影环境中兼容2D与3D显示的渲染流程,解决了传统方法中出现的画面渲染模糊问题。同时,该方法通过3D运动模拟计算以及交互射线计算解决了在新渲染流程下的立体显示和交互坐标转换问题。实验结果表明,该方法有效地提高了多投影环境中可视化结果画面的清晰度,并支持立体显示与交互。