面向复杂显示表面的多投影校正技术研究

摘要

随着投影显示技术的快速发展,利用多台投影仪来构建大尺寸高分辨率显示系统已经成为一个备受关注的研究热点。多投影显示技术被认为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重要手段。基于多投影显示墙的显示系统在科学可视化、协同工作、会议展示以及教育娱乐等方面取得了广泛的应用。
　　构建多投影显示系统,需对多投影的画面进行校正,在显示屏幕上实现无缝显示。对于多投影显示系统画面校正的研究工作主要分为几何校正和颜色校正。目前大多数的相关研究工作主要关注于如何在平面或简单曲面进行多投影的几何校正与颜色校正。对于如何在复杂显示表面,例如异型屏幕、大规模异型屏幕上面如何进行图像校正,相关的工作还比较少。
　　本文在总结前人对于多投影画面校正研究的基础上,对一些现有技术做了改进。本文给出了一种适合小型异型屏幕的校正技术,该技术使用投影仪作为光源,投射网格,通过网格变形技术构建了规整的全局网格,然后给每台投影仪分配一个显示网格。利用相机可以得到全局网格和显示网格在相机坐标系下的位置关系,从而计算了投射网格的顶点纹理坐标信息,该纹理坐标信息可以用来最终完成几何校正。同时,本文使用Bezier样条技术对边缘融合曲线做实时调整,确保多台投影仪的边缘区域过渡自然。该技术相对前人对屏幕物理贴标的方式更灵活,也避免了由于屏幕贴标对屏幕的损伤。
　　对于大规模异型显示屏幕,基于相机的方法也表露了部分局限性,本文改进了之前的方法,提出了全画布空间技术和交互式编辑技术巧妙的解决了多投影图像的分割以及画面校正等问题。同时,采用交互式遮罩编辑技术,可以将投影画面在异型屏幕以外的部分遮住。本文实现了该系统,并在上海世博会世博博物馆360度环绕屏幕中成功实施了系统。实验数据表明,全空间画布技术和交互式编辑技术在不损失校正精度的前提下,可以较快的完成大规模异型显示屏幕的校正工作,取得了良好的视觉效果。