復(fù)雜表面的多投影系統(tǒng)的研究.pdf

1、投影系統(tǒng)為人們提供一種更自然的顯示過(guò)程,目前該技術(shù)已從單投影系統(tǒng)發(fā)展到多投影系統(tǒng),從平面投影發(fā)展到復(fù)雜面投影。理論上,通過(guò)投影儀數(shù)量的增加,可以近乎無(wú)限的擴(kuò)充投影面的尺寸和分辨率,從而來(lái)達(dá)到一種沉浸式的用戶體驗(yàn)。在科學(xué)可視化,虛擬現(xiàn)實(shí)以及視感強(qiáng)化等諸多領(lǐng)略,多投影系統(tǒng)都有著廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)多投影系統(tǒng)在復(fù)雜表面進(jìn)行投影的問(wèn)題展開(kāi)了研究。就目前的多投影間光度校準(zhǔn)技術(shù)而言,應(yīng)用最廣有兩種：邊緣融合和光度衰減矩陣(LAM)。對(duì)于邊緣融合算法

2、,無(wú)論投影面是固定或者不固定(如窗簾),其都可以很好的解決投影重疊區(qū)域無(wú)縫拼接。但是,由于其本身算法的局限性,它無(wú)法解決一些環(huán)境因素所造成的負(fù)面影響,如因投影儀之間亮度差別、或因屏幕不規(guī)則所造成的環(huán)境光折射。對(duì)于光度衰減矩陣,當(dāng)投影面為固定的時(shí)候,它能很好地進(jìn)行無(wú)縫拼接。但是對(duì)投影介質(zhì)的固定度和幾何校準(zhǔn)的精確性都有很高的要求。所以,當(dāng)遇到窗簾、幕布等具有輕微擺動(dòng)的懸掛式投影面,或者因?yàn)閹缀涡?zhǔn)算法所產(chǎn)生一些細(xì)微的誤差時(shí),該算法會(huì)產(chǎn)生“重

3、疊區(qū)邊緣光度不一致”的問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之,他們各自的優(yōu)點(diǎn)卻是對(duì)方的缺點(diǎn)。而這些缺點(diǎn)也不能靠簡(jiǎn)單地做兩次不同校準(zhǔn)而解決。本文突破了傳統(tǒng)投影儀應(yīng)用對(duì)于投影表面的約束,改進(jìn)了原有光度校準(zhǔn)算法,能夠解決LAM的缺點(diǎn)并且同時(shí)引進(jìn)邊緣融合的優(yōu)點(diǎn),使其能夠投影在復(fù)雜的真實(shí)場(chǎng)景中,更接近增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的要求,具有積極的研究意義。我們圍繞復(fù)雜投影表面下多投影系統(tǒng)的光度校準(zhǔn)問(wèn)題,使其達(dá)到更好的視覺(jué)效果,主要做了兩方面研究工作：一方面,通過(guò)有限制地做局部光度衰減和加入

4、區(qū)域羽化的方法,我們提出了具有融合效果的全局光度一致性矩陣(blending luminance uniformity matrix),簡(jiǎn)稱BLUM。BLUM擁有邊緣融合和LAM的各自優(yōu)點(diǎn),它成功解決了LAM的“重疊區(qū)邊緣光度不一致”的問(wèn)題,在復(fù)雜表面的多投影系統(tǒng)中達(dá)到全局光度一致性和融合邊緣光度一致性效果的。同時(shí)通過(guò)融合技術(shù)消除了這些光度不一致。邊緣光度不一致的主要原因是幾何校準(zhǔn)的誤差,即便這些誤差是合理的。而引起這些誤差的是一些無(wú)可

5、避免的環(huán)境因素,比如輕微擺動(dòng)的懸掛式投影面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提的方法在重疊區(qū)域邊緣的光度銳變可以通過(guò)BLUM很好地解決。另一方面,LAM因其算法的局限性,為了確保全局光度一致,都是簡(jiǎn)單地采用最小流明值來(lái)計(jì)算各個(gè)像素點(diǎn)的衰減權(quán)值,使得光度校準(zhǔn)后的顯示亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)暗于原始圖像。因此我們提出了一種尋找更合適的通用流明值算法,通過(guò)該值,我們投影效果的亮度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LAM的投影亮度,后者僅僅采用的是最小流明值。在我們的實(shí)驗(yàn)中,數(shù)據(jù)表明大約有占總量3%