本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種基于多投影系統(tǒng)的光照補(bǔ)償方法，使用相機(jī)-投影機(jī)系統(tǒng)建立幾何映射關(guān)系，采用HDR方法恢復(fù)相機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系，并由此恢復(fù)出投影機(jī)的相對亮度響應(yīng)關(guān)系。通過特殊設(shè)計(jì)的投影圖案及計(jì)算流程，使用已經(jīng)標(biāo)定過的相機(jī)與投影機(jī)計(jì)算不同設(shè)備間的顏色耦合關(guān)系，利用投影機(jī)光線與投影表面的夾角來合理分配不同投影機(jī)間的能量。得出以上的參數(shù)后，對目標(biāo)圖像進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，保證目標(biāo)圖像在系統(tǒng)所能提供的補(bǔ)償范圍內(nèi)，同時最大化的利用系統(tǒng)的亮度。經(jīng)過校正后，多臺投影機(jī)可以共同合作對目標(biāo)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于投影顯示
，具體涉及到。
技術(shù)介紹
隨著投影機(jī)性能的不斷提升以及計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)的不斷發(fā)展，投影技術(shù)被更多的應(yīng)用于展覽展示、文物復(fù)原、大型娛樂等領(lǐng)域。采用投影技術(shù)，可以搭建出其他顯示設(shè)備所不能提供的大分辨率、大尺寸圖像，創(chuàng)造出更多具有震撼力的顯示效果。投影表面通常為較為理想的漫反射表面，具有統(tǒng)一的反射率，幾何形狀是平面或者簡單曲面。隨著投影技術(shù)的發(fā)展，各種日常表面也被用于投影，在相關(guān)應(yīng)用中，投影機(jī)投射出的光線受到環(huán)境光與投影表面的影響，往往會造成幾何上的扭曲及顏色方面的偏差。造成顏色偏差的因素包括投影表面的反射率，以及交叉反射、鏡面反射、折射和散焦等光學(xué)效應(yīng)，這些因素的復(fù)雜程度決定了偏差大小。光照補(bǔ)償?shù)哪康木褪窍@些幾何、顏色方面的偏差，使得系統(tǒng)在非理想表面上能夠投影出接近于目標(biāo)圖像的畫面。基于多投影系統(tǒng)的顏色補(bǔ)償技術(shù)可以有效處理投影表面的幾何、反射率等因素引入的幾何與顏色偏差。造成顏色偏差的因素包括投影表面的反射率，以及交叉反射、鏡面反射、折射和散焦等光學(xué)效應(yīng)，這些因素的復(fù)雜程度決定了偏差大小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供，能夠通過分析投影機(jī)與相機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系，投影機(jī)與相機(jī)間的顏色耦合關(guān)系，對目標(biāo)圖像的自適應(yīng)調(diào)整，再將其存于圖形流水線中通過恢復(fù)的顏色參數(shù)進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:，包括以下步驟:步驟一、根據(jù)不同的應(yīng)用場合求取相機(jī)與投影機(jī)像素間的幾何映射關(guān)系；步驟二、求取相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線；步驟三、根據(jù)步驟二得到的相機(jī)亮度響應(yīng)關(guān)系來求解投影機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系；步驟四、分別投影具有一定亮度的紅色，綠色，藍(lán)色圖像，對應(yīng)于每個輸入，使用相機(jī)拍攝多幅圖像，并拍攝一幅輸入為黑色時的投影圖像；步驟五、根據(jù)步驟一得到的幾何映射關(guān)系及步驟四中拍攝的圖像求取相機(jī)與投影機(jī)間不同通道的耦合關(guān)系；步驟六、根據(jù)投影機(jī)入射角度與表面法線間的夾角計(jì)算不同投影機(jī)的補(bǔ)償權(quán)重；步驟七、根據(jù)步驟一、五、六中求取中的幾何、顏色耦合關(guān)系以及補(bǔ)償權(quán)重計(jì)算對應(yīng)的投影機(jī)輸入值為O與255時對應(yīng)的目標(biāo)圖像亮度，作為目標(biāo)圖像補(bǔ)償范圍，查找目標(biāo)圖像的最小值與最大值，將其映射到目標(biāo)補(bǔ)償范圍中；步驟八、將幾何映射關(guān)系，投影機(jī)與相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線以及相互間的顏色耦合關(guān)系以偏移圖的方式存儲于三維渲染流水線中，通過一維或者二維查找的方式實(shí)時的對經(jīng)過調(diào)整的目標(biāo)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。其中步驟二中將投影機(jī)的某一顏色通道投影從0-255亮度的圖像，通過相機(jī)拍攝，相機(jī)光圈固定，在不同曝光條件下各拍攝多張圖像，平滑后根據(jù)幾何映射關(guān)系求取對應(yīng)亮度區(qū)域在相機(jī)中的響應(yīng)值，最后使用Debevec的優(yōu)化方法求解。其中步驟三中將投影機(jī)的某個通道依次輸出不同亮度圖像，相機(jī)選取合適的曝光時間拍攝此圖像，平滑并求取平均值后求出對應(yīng)于此輸入的相對照度值，從而繪制出投影機(jī)的亮度響應(yīng)曲線。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)提出的顏色校正的工作流程圖。【具體實(shí)施方式】一種基于多投影系統(tǒng)的顏色補(bǔ)償方法包括以下幾個步驟:1、根據(jù)不同的應(yīng)用場合求取相機(jī)與投影機(jī)像素間的幾何映射關(guān)系。2、求取相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線。通常采用Debevec提出的方法Recovering highdynamic range radiance maps from photographs.Proceedings of ACM SIGGRAPH.NewYork:ACM Press, 1997:369-378。通過投影包含不同亮度的標(biāo)定圖像，可以對此過程進(jìn)行優(yōu)化。具體做法是:讓投影機(jī)的某一顏色通道投影從0-255亮度的圖像，通過相機(jī)拍攝，相機(jī)光圈固定，在不同曝光條件下各拍攝五張圖像。平滑后根據(jù)幾何映射關(guān)系求取對應(yīng)亮度區(qū)域在相機(jī)中的響應(yīng)值。再使用Debevec的優(yōu)化方法求解。3、使用求解出的相機(jī)亮度響應(yīng)關(guān)系來求解投影機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系。具體做法是:讓投影機(jī)的某個通道依次輸出不同亮度圖像，相機(jī)選取合適的曝光時間拍攝此圖像，平滑并求取平均值后求出對應(yīng)于此輸入的相對照度值。從而繪制出投影機(jī)的亮度響應(yīng)曲線。4、分別投影具有一定亮度的紅色，綠色，藍(lán)色圖像。對應(yīng)于每個輸入，使用相機(jī)拍攝5幅圖像。另外拍攝一幅輸入為黑色時的投影圖像。5、根據(jù)幾何映射關(guān)系與步驟4中拍攝的標(biāo)定圖案求取相機(jī)與投影機(jī)間不同通道的親合關(guān)系。6、根據(jù)投影機(jī)入射角度與表面法線間的夾角計(jì)算不同投影機(jī)的補(bǔ)償權(quán)重；7、使用1、5、6中求取中的幾何、顏色耦合關(guān)系以及補(bǔ)償權(quán)重計(jì)算對應(yīng)的投影機(jī)輸入值為O與255時對應(yīng)的目標(biāo)圖像亮度，作為目標(biāo)圖像補(bǔ)償范圍，查找目標(biāo)圖像的最小值與最大值，將其映射到目標(biāo)補(bǔ)償范圍中。8、將幾何映射關(guān)系，投影機(jī)與相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線以及相互間的顏色耦合關(guān)系以偏移圖的方式存儲于三維渲染流水線中，通過一維或者二維查找的方式實(shí)時的對經(jīng)過調(diào)整的目標(biāo)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。本專利技術(shù)在具體實(shí)施時采用以下的方法(I)幾何校正模塊:對于平面或近似平面，通過投影棋盤格，獲取單應(yīng)矩陣或者貝塞爾曲面以求取幾何映射關(guān)系；對于結(jié)構(gòu)相對規(guī)則的曲面，通過表面特征點(diǎn)擬合貝塞爾曲面以求取幾何映射關(guān)系；對于幾何形狀復(fù)雜無規(guī)則的表面，通過結(jié)構(gòu)光掃描來求取幾何映射關(guān)系。(2)相機(jī)與投影機(jī)響應(yīng)曲線恢復(fù)模塊:通過投影不同亮度的圖案，在不同曝光時間下拍攝投影圖案，通過最優(yōu)化方法來計(jì)算不同照度值、曝光值與相機(jī)輸出值間的關(guān)系，恢復(fù)相機(jī)每個通道的亮度響應(yīng)關(guān)系。使用已經(jīng)標(biāo)定過的相機(jī)拍攝對應(yīng)不同輸入值的投影圖像，以此計(jì)算投影機(jī)每個通道的亮度相應(yīng)曲線。為了確保測量準(zhǔn)確性，同時縮短測量時間，對于每臺投影機(jī)的每個顏色通道，一共投影16幅圖像，每幅圖像包含四個亮度，取接近投影中心部分的區(qū)域，平滑后求取區(qū)域平均值以計(jì)算對應(yīng)于改輸入值的相對亮度。(3)相機(jī)與投影機(jī)的顏色耦合矩陣求取模塊:投影4-5幅目標(biāo)圖像，根據(jù)投影機(jī)的輸入值與相機(jī)的輸出值，求取出顏色耦合矩陣中的每一項(xiàng)。(4)投影機(jī)補(bǔ)償權(quán)重計(jì)算模塊:根據(jù)投影機(jī)入射光線與投影表面間的夾角，計(jì)算出每個投影機(jī)對目標(biāo)表面點(diǎn)的影響大小，并由此分配每臺投影機(jī)的補(bǔ)償權(quán)重。(5)目標(biāo)圖像自適應(yīng)調(diào)整與實(shí)時補(bǔ)償模塊:通過已經(jīng)求取的幾何、顏色及權(quán)重?cái)?shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)補(bǔ)償范圍，將目標(biāo)圖像映射到此范圍中。將幾何映射關(guān)系，投影機(jī)與相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線以及相互間的顏色耦合關(guān)系以偏移圖的方式存儲于三維渲染流水線中，通過一維或者二維查找的方式實(shí)時的對目標(biāo)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。雖然參考優(yōu)選實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行描述，但以上所述實(shí)例并不構(gòu)成本專利技術(shù)保護(hù)范圍的限定，任何在本專利技術(shù)的精神及原則內(nèi)的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本專利技術(shù)的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。【主權(quán)項(xiàng)】1.，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)不同的應(yīng)用場合求取相機(jī)與投影機(jī)像素間的幾何映射關(guān)系； 步驟二、求取相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線； 步驟三、根據(jù)步驟二得到的相機(jī)亮度響應(yīng)關(guān)系來求解投影機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系； 步驟四、分別投影具有一定亮度的紅色，綠色，藍(lán)色圖像，對應(yīng)于每個輸入，使用相機(jī)拍攝多幅圖像，并拍攝一幅輸入為黑色時的投影圖像； 步驟五、根據(jù)步驟一得到的幾何映射關(guān)系及步驟四中拍攝的圖像求取相機(jī)與投影機(jī)間不同通道的耦合關(guān)系； 步驟六、根據(jù)投影機(jī)入射角度與表面法線間的夾角計(jì)算不同投影機(jī)的補(bǔ)償權(quán)重；步驟七、根據(jù)步驟一、五、六中求取中的幾何、顏色耦合關(guān)系以及補(bǔ)償權(quán)重計(jì)算對應(yīng)的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于多投影系統(tǒng)的光照補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、根據(jù)不同的應(yīng)用場合求取相機(jī)與投影機(jī)像素間的幾何映射關(guān)系；步驟二、求取相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線；步驟三、根據(jù)步驟二得到的相機(jī)亮度響應(yīng)關(guān)系來求解投影機(jī)的亮度響應(yīng)關(guān)系；步驟四、分別投影具有一定亮度的紅色，綠色，藍(lán)色圖像，對應(yīng)于每個輸入，使用相機(jī)拍攝多幅圖像，并拍攝一幅輸入為黑色時的投影圖像；步驟五、根據(jù)步驟一得到的幾何映射關(guān)系及步驟四中拍攝的圖像求取相機(jī)與投影機(jī)間不同通道的耦合關(guān)系；步驟六、根據(jù)投影機(jī)入射角度與表面法線間的夾角計(jì)算不同投影機(jī)的補(bǔ)償權(quán)重；步驟七、根據(jù)步驟一、五、六中求取中的幾何、顏色耦合關(guān)系以及補(bǔ)償權(quán)重計(jì)算對應(yīng)的投影機(jī)輸入值為0與255時對應(yīng)的目標(biāo)圖像亮度，作為目標(biāo)圖像補(bǔ)償范圍，查找目標(biāo)圖像的最小值與最大值，將其映射到目標(biāo)補(bǔ)償范圍中；步驟八、將幾何映射關(guān)系，投影機(jī)與相機(jī)的亮度響應(yīng)曲線以及相互間的顏色耦合關(guān)系以偏移圖的方式存儲于三維渲染流水線中，通過一維或者二維查找的方式實(shí)時的對經(jīng)過調(diào)整的目標(biāo)圖像進(jìn)行補(bǔ)償。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉越，陳鋒，楊濤，林一，魏小東，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。