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[ 融合技术原理 ]

技术说明:
A. 二次绘制技术
二次绘制技术是将要输出的图像先绘制到一幅纹理上,然后将纹理贴到一组面上再次绘制输出。目前Windows操作系统下的Direct3D和OpenGL都支持二次绘制技术。使用二次绘制的好处是在第二次绘制时,可以通过调整面的几何形状改变输出图像的几何形状进而实现几何校正,第二次绘制时还可以借助3D硬件提供的纹理反走样功能提高图像输出质量。
B.自动颜色校正
自动颜色校正的目标是解决全屏幕颜色不一致性问题。全屏幕颜色不一致可能由屏幕的不均匀性、投影机内部不均匀性、投影机之间颜色不一致性以及融合带上的亮带和偏色等诸多因素导致。实施自动颜色校正的核心是准确测量投影机的亮度响应曲线(输入颜色和输出亮度对应曲线),这通常需要严格的测量环境和专业的光度测量设备(例如光度计)。获得投影机的亮度响应曲线后,就可以在图像送到投影机输出前,施加亮度响应曲线的逆变换,将投影机处理成一个具有线性亮度响应曲线的显示设备。
  为了避免使用昂贵的亮度测量设备,无缝拼接系统使用一部可以控制光圈和快门的数码相机作为测量设备。因为普通数码相机的响应曲线一般不是线性的,无法直接根据拍照得到的亮度值获得投影输出亮度值。系统采用HDR技术,通过对一幅模板图像在不同的光圈和快门下拍摄多幅图片,经专门算法处理后得到近似的数码相机响应曲线。这样根据数码相机的输出结果可以算出输入亮度,进而得到投影机在屏幕上的输出亮度。
  在投影机的亮度响应曲线是线性、数码相机响应曲线是已知的条件下,进行全屏幕均匀一致的颜色校正只需要在投影机全部关闭时拍摄一幅黑屏图像,在所有投影机输出最亮颜色时拍摄一幅白屏图像,即可以得到屏幕上任意位置与最暗位置处亮度的线性变换参数(α,β);在线处理时,对屏幕每个像素的输出颜色施加亮度变换即可实现全屏均匀一致的颜色校正。
  实施自动颜色校正的前提条件是亚像素级的几何校正。无缝拼接系统通过亚像素级的自动几何校正,支持使用自动颜色校正处理。
  全屏幕颜色校正的本质是将屏幕上所有位置处的亮度输出调节成与亮度输出最暗的地方相一致,颜色校正的副作用是明显降低了图像显示的动态范围,图像显示效果变差。另一方面,自动颜色校正结果对测量环境敏感,不容易获得理想结果,并且操作一次的时间很长。因此我们建议用户谨慎选择自动颜色校正功能,在全屏幕亮度不均匀的时候优先考虑修整屏幕和更换投影机(灯泡)。
C.自动几何校正
当采用异型投影屏幕(例如柱面幕或球面幕)时,采用手动曲面校正工具进行拼接配置的过程相当复杂,人工操作时间长,几何校正精度低,屏幕均匀性差。采用自动几何校正工具可以起到事半功倍的效果。
  无缝拼接系统软件提供了基于USB接口的数码照相机及数码摄像机拍照的自动几何校正工具,只需要面对屏幕架设一部相机,即可以快速、高效的提取屏幕拼接参数,实现高精度,全屏幕均匀一致的几何校正。
自动几何校正的过程如下:
 
  市面常见的数码相机的分辨率可以达到水平4000像素左右,水平不超过3通道,垂直不超过2通道可以不用移动相机,在一个位置拍摄即可满足精度要求。
  无缝拼接系统软件的自动校正功能具有可伸缩性,即支持单台相机多次移动位置拍摄,然后对处理得到的数据进行拼接,拼接的次数是没有限制。对于超大规模(例如360度环幕)拼接融合工程,可以很容易地使用可伸缩自动几何校正,快速实现高精度拼接融合配置。
  目前自动几何校正支持的数码相机有尼康和佳能的数码单反相机,支持具有DirectShow或TWIN驱动的数码摄像机。
D.自动投影机颜色校准
即使是同一型号的新投影机,它们之间的颜色也是有差异的,颜色偏色现象比较普遍。一般作拼接融合工程都是对多台投影机进行筛选,挑出颜色差异小的投影机放在一起工作,这给拼接融合工程带来了很大不变,况且随着投影机使用时间的推移,颜色差异可能会逐渐变大。最好的解决方案是可以直观、简洁地调整投影机的输出颜色,是各投影机之间保持一致。高级的投影机可能带有颜色调整功能,通过调整每一个颜色分量的Gamma曲线调整投影机的颜色输出,但这种调整缺乏直观性,必须由专业技术人员操作,是否能调整为一致还不能保证。 
  可以采用软件的办法对输入到投影机的颜色作变换,达到调整投影机输出颜色的效果。使用软件调整的前提条件是拼接融合的在线处理过程允许对图像输出作颜色变换,在基于二次绘制技术,采用显卡实现拼接融合处理的系统中,可以很容易使用PixelShader技术实现图像输出时的颜色变换。   
  无缝拼接系统软件提供自动投影机颜色校准功能。采用一只USB数码摄像头动态采集投影机的输出颜色,得到相邻投影机之间的颜色对照表,通过对所有对照表的综合,得到一致性投影机颜色变换表。两个投影机之间的颜色校准最坏情况不超过5分钟,10分钟之内就可以完成3个投影机的颜色校准.
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