專利名稱：一種球幕裝置及其圖像生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種360度的全球體LED屏幕裝置及其圖像形成方法，尤其涉及的是一種全球幕裝置及其圖像生成方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，球幕裝置一直是大型影視娛樂設(shè)施試圖演進的技術(shù)，隨著目前LED顯示技術(shù)的提升，設(shè)置LED球幕已經(jīng)成為可能。LED的360度球幕電影裝置是根據(jù)正方體中心向8個頂點方向發(fā)射射線，把球面切割為6個相等的區(qū)域，并按此方式形成固定架以及外部結(jié)構(gòu)架，將數(shù)片LED燈板和對應(yīng)的驅(qū)動電路板安裝到固定架及外部結(jié)構(gòu)架上，從而形成面向球幕內(nèi)部發(fā)光并播放影像的LED球幕裝置。
但現(xiàn)有的LED球幕裝置中，通常是將成排成列的LED燈和燈板進行裝配，由于目前的圖像技術(shù)都是將平面圖像轉(zhuǎn)換為具有一定弧度的球面圖像，現(xiàn)有的LED燈板顯示就沒有辦法克服LED排列不均勻的問題，同時無法解決弧度的顯示，會造成圖像的畸變嚴(yán)重，因此，現(xiàn)有技術(shù)中一直無法可產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)大規(guī)模的360度LED球幕裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種球幕裝置及其圖像生成方法，方便實現(xiàn)圖像生成以及減少圖像畸變。本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種球幕裝置的圖像生成方法，其采用以下步驟進行圖像矯正
依照對應(yīng)圓弧角度為90度的弧度曲線，對球幕的該弧度曲線平分?jǐn)?shù)段；
根據(jù)需要顯示的平面圖像，同樣將與弧度曲線對應(yīng)的平面圖像之直線平分相同的段
數(shù)；
將所述平面圖像內(nèi)的一第一點之圖像參數(shù)，賦值給該平面圖像平面內(nèi)的一第三點；在所述弧度曲線上與該第一點對應(yīng)待顯示圖像位置的第二點與球心之間連線，落在所述平面圖像之平面內(nèi)的點為該第三點；
將矯正后的平面圖像在該弧度曲線上對應(yīng)LED球幕上顯示。所述的圖像生成方法，其中，所述第二點設(shè)置為LED燈。所述的圖像生成方法，其中，所述球幕裝置設(shè)置為
依照重心與球幕中心重合的正方體向8個頂點方向投射，在球幕上的投射點連線將球幕分成6個面積相等的曲面，每個曲面的弧度為90度；
η等份平分該曲面，得到一個η等分點的分布圖，其中，η為自然數(shù)；
所述LED燈設(shè)置在該分布圖的所述η等分點上。一種采用所述方法的球幕裝置，其中，其設(shè)置包括一由數(shù)個LED燈板拼接的球幕結(jié)構(gòu)，所述LED燈板上的LED燈設(shè)置為第二點的位置，并依相應(yīng)的圖像參數(shù)顯示。所述的球幕裝置，其中，所述球幕結(jié)構(gòu)設(shè)置采用多個LED燈板拼接成的至少一模塊，并將所述模塊固定在一支架上。所述的球幕裝置，其中，所述支架設(shè)置包括多個三角連接器，每一三角連接器設(shè)置在將球幕所分成的8個面積相等曲面區(qū)域內(nèi)，所述曲面區(qū)域由三個相互垂直的沿球面設(shè)置的圓圈架體形成。所述的球幕裝置，其中，在由所述三角連接器分成的曲面子區(qū)域內(nèi)，還設(shè)置有進一步細分的多個拼接的LED燈板。所述的球幕裝置，其中，相鄰的LED燈板拼接夾角為？度。所述的球幕裝置，其中，所述支架外還設(shè)置有立柱，支撐在赤道位置的圓圈架體上；在所述支架內(nèi)還設(shè)置有掛接LED燈板的模塊支撐架。所述的球幕裝置，其中，所述球幕內(nèi)與所述立柱平行設(shè)置有直升電梯，并設(shè)置該直升電梯的墻壁為透明材質(zhì)。 本發(fā)明所提供的一種球幕裝置及其圖像生成方法，由于采用了圖像矯正處理，以實現(xiàn)了在球形屏幕上的圖像還原，尤其適合于360度LED球幕裝置的圖像顯示實現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明球幕裝置分成為6個曲面的球幕示意圖。圖2為本發(fā)明球幕裝置的η等份平分曲面弧長示意圖。圖3為本發(fā)明圖像生成方法原理示意圖。圖4為本發(fā)明球幕裝置的LED排布示意圖。圖5為本發(fā)明球幕裝置的LED排布細分區(qū)域示意圖。圖6為本發(fā)明球幕裝置的圖像生成方法原理示意圖。圖7為本發(fā)明球幕裝置的圖像矯正示意圖。圖8為本發(fā)明球幕裝置在球幕上的LED顯示示意圖。圖9為本發(fā)明球幕裝置的安裝支架示意圖。圖10為本發(fā)明球幕裝置的安裝支架外部另一角度示意圖。圖11為本發(fā)明球幕裝置安裝方式之第一較佳實施例的示意圖。圖12為本發(fā)明球幕裝置安裝方式之第二較佳實施例的示意圖。圖13為LED球幕的其他實現(xiàn)方式示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，將對本發(fā)明的各較佳實施例進行更為詳細的說明。在本發(fā)明球幕裝置的較佳實施例中，如圖I和圖2所示，根據(jù)重心與球幕中心重合的正方體向8個頂點方向發(fā)射射線，投射到球幕上去的投射點之間連線，可把球面切割為6個相等的曲面區(qū)域，然后再在這些曲面區(qū)域中進一步細分出η個模塊，由每個模塊分別制作成異型的LED顯示屏，組成整個LED360度的球幕裝置。由于模塊數(shù)量太多，所以其中必須有m個模塊再組成一個更大模塊，裝配到一個箱體中，形成單元化結(jié)構(gòu)，這樣才能使安裝時間減少，并減少誤差，同時裝配的箱體單元還要求大小適合，方便移動吊裝。m個(可以為4，9，16……等等的平方倍數(shù))模塊組成的一個更大模塊可以安裝在一個箱體里，此箱體可以是由金屬或者塑料等材質(zhì)制作而成。本發(fā)明說明書中的m和η都是用來計數(shù)的自然數(shù)，根據(jù)實際需要確定其數(shù)值。本發(fā)明所述球幕裝置的支架內(nèi)設(shè)置有LED燈板以及由多個LED燈板構(gòu)成的模塊或箱體，從而形成360度全球幕裝置。本發(fā)明所述球幕裝置不同于普通的球幕裝置，其采用了LED顯示屏幕，即將LED燈依照算法要求，密布到球幕內(nèi)側(cè)。為方便加工和實際裝配，需要將LED燈按照細分原則，形成多塊LED燈板，并排列在該LED燈板上。本發(fā)明LED燈的排列方式采用適應(yīng)圖像算法實現(xiàn)，也就是其排布方式并非按照平面的行列排布方式，而是依照視覺效果的要求，同時適配本發(fā)明的圖像矯正方法，依照視覺的要求，在球幕內(nèi)側(cè)均布，從而減少圖像的畸變，簡化圖像的播放方式。本發(fā)明的LED燈排布示意圖請參見圖3、圖4和圖5所示的，每個LED燈的位置是依照圖像從球幕中心投射的角度進行均布設(shè)置的。本發(fā)明LED燈形成的LED燈板本身是平面設(shè)置的，但依據(jù)預(yù)定的角度相互之間拼接，并延展，從而覆蓋整個球幕。其拼接的角度是根據(jù)圖I和圖2所示的細分算法設(shè)置實現(xiàn)而具有的，具 體為120-180度，較好的可以是135度。本發(fā)明所述的經(jīng)過算法處理后所形成的LED屏幕，相對如果采用其他實現(xiàn)方式的LED屏幕，如圖13所示的LED排布方式，是以切西瓜皮式的分割，會帶來越到球心處越不規(guī)則的結(jié)果，導(dǎo)致圖像變形嚴(yán)重。請參見圖3和圖6所示，本發(fā)明所述球幕裝置中，在其各LED燈板后連接著驅(qū)動程序，用于圖像播放，為實現(xiàn)圖像在球幕裝置播放時防止圖像的畸變視覺效果，本發(fā)明球幕裝置中還采用了圖像矯正方法。由于LED屏幕播放時，驅(qū)動程序采用的是投影原理，也即圖像在轉(zhuǎn)換為球幕上的曲面Q上播放時，在平面P上的圖像依照投影播放原理，其第一點A點的圖像，將播放到曲面Q的Α’ ’點位置，從而造成如圖7所示的圖像中，A的腰部將向外彎曲畸變，不符合圖像的正常視覺效果。而本發(fā)明圖像矯正方法中，依照圓弧角度對應(yīng)90度的弧度曲線，可以對球幕的弧度曲線進行平分成數(shù)段，如圖6所示，即曲面Q被平分成數(shù)段，具體地可以是18段，45度弧度曲線對應(yīng)了 1-8個分割點的九段；同時對應(yīng)的將待顯示的圖像即平面P的直線也對應(yīng)平分成相同的段數(shù)；將所述平面圖像內(nèi)的第三點Α’之圖像參數(shù)，賦值給一第一點平面P的A點位置；該第三點通過以下方式確定，依照LED驅(qū)動顯示程序的投影原理，與該第一點A對應(yīng)、在所述弧度曲線上的待顯示圖像第二點即曲面Q的Α’點與球心之間連線，落在所述平面圖像即平面P內(nèi)的點即為該第三點，即Α’。第一點及其在所述曲面Q上對應(yīng)的位置可以根據(jù)相同弧度長度與相同直線長度而進行同比例計算，例如A點為直線上離中點左側(cè)第三段左端，則在曲面Q上的待顯示圖像對應(yīng)位置Α’也是距離弧度曲線中點左側(cè)第三段左端。由于曲面顯示器于平面顯示器有著本質(zhì)的區(qū)別，所以曲面顯示器直接播放平面畫面會造成圖像變形而無法還原人的視場，使人不能產(chǎn)生真實的視覺感覺。圖6中所示平面P有18段等長的線段，如果要顯示在曲面Q上同樣是18段等距線段。但如果平面P有一點A即第一點(平面P實際上是渲染或拍攝時形成的平面圖像)，觀察者站在圓心位置觀察時，根據(jù)光線沿直線傳播的原理，就會看到平面P的A點顯示在曲面Q上A 〃的位置顯示(曲面Q實際上是在LED球幕上播放的圖像)。而依照LED驅(qū)動顯示的算法原理，實際上曲面Q上A1的位置才是A點的正確顯示位置。所以要再利用光線沿直線傳播的原理，反求出曲面Q上A'視覺上對應(yīng)的應(yīng)該是平面P的A'點的位置，然后本發(fā)明圖像矯正方法預(yù)先將平面P上的Α’點顏色等像素信息賦值給到平面P的A點位置上，這樣在LED驅(qū)動顯示程序的工作原理下，就能得到方便球幕上顯示的矯正后之正確顯示圖像。如圖7左圖是要顯示的平面圖像，經(jīng)過矯正后得出圖7右邊的圖像，而最后在曲面上顯示的就是圖8所示圖像。需要說明的是，上述本發(fā)明圖像矯正方法中，其弧度曲線和直線進行平分的段數(shù)越多，其計算量越大，但圖像的畸變越小，因此，需要根據(jù)所采用的硬件處理系統(tǒng)之處理能力設(shè)置處理的層級，以便既能處理的速度快，又實現(xiàn)圖像的矯正滿足視覺要求。本發(fā)明上述圖像矯正方法主要示例了一個90度的弧度曲線實現(xiàn)過程，根據(jù)曲面的處理要求，依照行列的排列方式每一行都依照此方式進行處理，即可形成矯正的平面圖像。同時，如前述本發(fā)明球幕裝置的實施例方式中，可將本發(fā)明所有的球幕裝置依照中心與球心重合的正方體向外放射，形成6個面積相等的球幕區(qū)域，每一球幕區(qū)域即采用上述圖像矯正方式進行預(yù)先矯正，從而可以采用6個攝像機從六個角度進行拍攝后，采用本發(fā)明的圖像矯正方法后即可依照現(xiàn)有的LED屏幕圖像播放方式進行360度全球幕的影像播放。
0039]如此，將平面P內(nèi)的所有像素點的圖像參數(shù)一一進行校正，即形成如圖7所示的圖像矯正效果，A的腰部會向外略微凸起。而依照該矯正后的圖像在球幕裝置上顯示后，即可得到圖8所示的圖像，近乎完美地還原成符合視覺效果的方正圖像，從而使得處于本發(fā)明球幕裝置中央觀景臺上的觀眾可以觀看符合實際視覺效果的圖像。在所述球幕裝置的第二點上，設(shè)置有用于圖像顯示的LED燈。當(dāng)然，實際上，依照現(xiàn)有的LED燈顯示驅(qū)動程序，上述經(jīng)過矯正的圖像在投影顯示的時候，就會投影到球幕恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?，從而實現(xiàn)符合實際視覺效果的球幕內(nèi)圖像。本發(fā)明球幕裝置中，所述LED燈的燈板驅(qū)動程序可以設(shè)置在支架上，并可以用來播放預(yù)先錄制好的視頻，形成情境模擬世界。
本發(fā)明所述球幕裝置中，每一模塊又由一個或多個LED燈板拼接而成。所述箱體需要固定在模塊支撐架Iio上，如圖10所示，將LED燈板或模塊預(yù)先拼接裝配形成的箱體固定在外鋼結(jié)構(gòu)架即支架120上，所以外鋼結(jié)構(gòu)架須采用足夠強度的承力結(jié)構(gòu)，如圖9所示，所述模塊支撐架110從支架120上向內(nèi)延伸設(shè)置；所述支架120外側(cè)設(shè)置有一立柱130用來支撐所述支架120。本發(fā)明所述支架120適配球幕裝置的結(jié)構(gòu)，設(shè)置由三個相互垂直、沿球面設(shè)置的圓圈架體構(gòu)成，其架體須具有足夠的承重力度。較好的是設(shè)置其中一個圓圈架體為赤道位置，并連接在立柱130上；其他兩個圓圈架體分別相互垂直并同時垂直于該赤道位置的圓圈架體，如圖9所示。在由上述三個圓圈架體111構(gòu)成的支架上，可以形成8個面積相等曲面區(qū)域140，每個曲面區(qū)域由三個圓圈架體的一部分圍合而成，因此，在用于圍合曲面區(qū)域的每個圓圈架體部分中點向曲面區(qū)域的中心連接設(shè)置有三角連接器141，從而進一步形成承力的支撐結(jié)構(gòu)。在由該三角連接器分成的曲面子區(qū)域內(nèi)，就設(shè)置有進一步細分的多個拼接的LED燈板，如此形成的支撐結(jié)構(gòu)才能夠形成較大空間的球幕裝置，達到其承力要求。本發(fā)明所述球幕裝置中，可以設(shè)置觀看平臺150在球幕的中央，并設(shè)置成透明的方式，如圖11所示，此時在球幕內(nèi)可以裝置一個透明平臺，從中間兩端的模塊進入，或者從中間4個模塊進入。也可以采用在所述球幕中豎向貫穿整個球幕，如圖12所示，設(shè)置所述觀看平臺150為直升電梯，并設(shè)置該直升電梯的墻壁為透明材質(zhì)，以便觀看球幕內(nèi)的LED燈圖像顯示，通過在中間加裝的上下升降器，可將觀眾運載到中間部分進行體驗。在本發(fā)明球幕裝置的內(nèi)部可以加入通風(fēng)、音響等聲光電設(shè)備，以及搖擺、噴霧、噴水等效果以增加觀眾的娛樂性感受。 應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種球幕裝置的圖像生成方法，其采用以下步驟進行圖像矯正 依照對應(yīng)圓弧角度為90度的弧度曲線，對球幕的該弧度曲線平分?jǐn)?shù)段； 根據(jù)需要顯示的平面圖像，同樣將與弧度曲線對應(yīng)的平面圖像之直線平分相同的段數(shù)； 將所述平面圖像內(nèi)的一第一點之圖像參數(shù)，賦值給該平面圖像平面內(nèi)的一第三點；在所述弧度曲線上與該第一點對應(yīng)待顯示圖像位置的第二點與球心之間連線，落在所述平面圖像之平面內(nèi)的點為該第三點； 將矯正后的平面圖像在該弧度曲線上對應(yīng)LED球幕上顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像生成方法，其特征在于，所述第二點設(shè)置為LED燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像生成方法，其特征在于，所述球幕裝置設(shè)置為 依照重心與球幕中心重合的正方體向8個頂點方向投射，在球幕上的投射點連線將球幕分成6個面積相等的曲面，每個曲面的弧度為90度； η等份平分該曲面，得到一個η等分點的分布圖，其中，η為自然數(shù)； 所述LED燈設(shè)置在該分布圖的所述η等分點上。
4.一種采用如權(quán)利要求I所述方法的球幕裝置，其特征在于，其設(shè)置包括一由數(shù)個LED燈板拼接的球幕結(jié)構(gòu)，所述LED燈板上的LED燈設(shè)置為第二點的位置，并依相應(yīng)的圖像參數(shù)顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球幕裝置，其特征在于，所述球幕結(jié)構(gòu)設(shè)置采用多個LED燈板拼接成的至少一模塊，并將所述模塊固定在一支架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球幕裝置，其特征在于，所述支架設(shè)置包括多個三角連接器，每一三角連接器設(shè)置在將球幕所分成的8個面積相等曲面區(qū)域內(nèi)，所述曲面區(qū)域由三個相互垂直的沿球面設(shè)置的圓圈架體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的球幕裝置，其特征在于，在由所述三角連接器分成的曲面子區(qū)域內(nèi)，還設(shè)置有進一步細分的多個拼接的LED燈板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的球幕裝置，其特征在于，相鄰的LED燈板拼接夾角為120 180 度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的球幕裝置，其特征在于，所述支架外還設(shè)置有立柱，支撐在赤道位置的圓圈架體上；在所述支架內(nèi)還設(shè)置有掛接LED燈板的模塊支撐架。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的球幕裝置，其特征在于，所述球幕內(nèi)與所述立柱平行設(shè)置有直升電梯，并設(shè)置該直升電梯的墻壁為透明材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球幕裝置及其圖像生成方法，其采用以下步驟進行圖像矯正依照對應(yīng)圓弧角度為90度的弧度曲線，對球幕的該弧度曲線平分?jǐn)?shù)段；根據(jù)需要顯示的平面圖像像素，同樣將與弧度曲線對應(yīng)的平面圖像之直線平分相同的段數(shù)；將所述平面圖像內(nèi)的一第一點之圖像參數(shù)，賦值給該平面圖像平面內(nèi)的一第三點；在所述弧度曲線上與該第一點對應(yīng)待顯示圖像位置的第二點與球心之間連線，落在所述平面圖像之平面內(nèi)的點為該第三點。本發(fā)明球幕裝置及其圖像生成方法由于采用了圖像矯正處理，以實現(xiàn)了在球形屏幕上的圖像還原，尤其適合于360度LED球幕裝置的圖像顯示實現(xiàn)。
文檔編號G03B21/56GK102819177SQ20121030768
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者章樂平, 楊兵 申請人:深圳市遠望淦拓科技有限公司