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,通過投影儀數(shù)量的增加,可以近乎無限的擴充投影面的尺寸和分辨率,從而來達到一種沉浸式的用戶體驗。在科學(xué)可視化,虛擬現(xiàn)實以及視感強化等諸多領(lǐng)略,多投影系統(tǒng)都有著廣泛的應(yīng)用。本文針對多投影系統(tǒng)在復(fù)雜表面進行投影的問題展開了研究。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)。對于邊緣融合算法

2、,無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)域無縫拼接。但是,由于其本身算法的局限性,它無法解決一些環(huán)境因素所造成的負面影響,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。對于光度衰減矩陣,當(dāng)投影面為固定的時候,它能很好地進行無縫拼接。但是對投影介質(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的懸掛式投影面,或者因為幾何校準(zhǔn)算法所產(chǎn)生一些細微的誤差時,該算法會產(chǎn)生“重

3、疊區(qū)邊緣光度不一致”的問題。簡而言之,他們各自的優(yōu)點卻是對方的缺點。而這些缺點也不能靠簡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)用對于投影表面的約束,改進了原有光度校準(zhǔn)算法,能夠解決LAM的缺點并且同時引進邊緣融合的優(yōu)點,使其能夠投影在復(fù)雜的真實場景中,更接近增強現(xiàn)實的要求,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)問題,使其達到更好的視覺效果,主要做了兩方面研究工作：一方面,通過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),簡稱BLUM。BLUM擁有邊緣融合和LAM的各自優(yōu)點,它成功解決了LAM的“重疊區(qū)邊緣光度不一致”的問題,在復(fù)雜表面的多投影系統(tǒng)中達到全局光度一致性和融合邊緣光度一致性效果的。同時通過融合技術(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可

5、避免的環(huán)境因素,比如輕微擺動的懸掛式投影面。實驗結(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,都是簡單地采用最小流明值來計算各個像素點的衰減權(quán)值,使得光度校準(zhǔn)后的顯示亮度遠遠暗于原始圖像。因此我們提出了一種尋找更合適的通用流明值算法,通過該值,我們投影效果的亮度要遠遠高于LAM的投影亮度,后者僅僅采用的是最小流明值。在我們的實驗中,數(shù)據(jù)表明大約有占總量3%