專利名稱：一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多屏幕顯示及控制，特別是涉及一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
在以拼接為主的顯示及控制技術(shù)中，用于實(shí)現(xiàn)圖像無縫融合顯示的無縫拼接技術(shù)是其中的重要技術(shù)之一。無縫拼接技術(shù)是一種特殊的、要求比較高的投影顯示應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)多屏圖像融合在一起，并將拼接縫隙縮至最小以至于完全重合的拼接技術(shù)。近幾年來，隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，無縫拼接技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于展覽展示、視覺娛樂、廣告等領(lǐng)域。
從拼接效果方面來看，無縫拼接技術(shù)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段硬邊拼接、重疊拼接和軟邊融合拼接。硬邊拼接有明顯分割線(即通常所說的物理拼縫)，無法實(shí)現(xiàn)全景一體化顯示；重疊拼接是兩臺投影機(jī)投出的圖像在拼合處以疊加的方式重疊，這種拼接存在著“亮帶效果”，拼接后的圖像沒有一體化的感覺，有明顯的“拼接感”，雖然這種重疊拼接沒有物理拼接縫，但是有光學(xué)亮帶，不能達(dá)到完美的“無縫”效果；軟邊融合拼接通過邊緣融合技術(shù)的處理，既實(shí)現(xiàn)了兩邊的完全融合，又消除了重疊拼接引起的過亮區(qū)域，并且軟邊融合拼接可以適應(yīng)平面、柱面、球面等各種曲面形狀的拼接，具有更加廣泛的適用性。
目前，實(shí)現(xiàn)軟邊融合拼接的處理方法有一種方法是硬件解決方案，通過內(nèi)置無縫拼接技術(shù)的高端投影機(jī)或者通過外置無縫拼接處理器均可實(shí)現(xiàn)超大幅畫面的無縫融合。采用內(nèi)置無縫拼接技術(shù)的高端投影機(jī)雖然達(dá)到了很好的顯示效果，但是其缺點(diǎn)是成本太高，對市場的大量應(yīng)用產(chǎn)生了制約；另外，精密的高端設(shè)備伴隨著復(fù)雜的操作和調(diào)試過程，調(diào)試所費(fèi)時間也較長。采用外置無縫拼接處理器同樣面臨著成本高的缺點(diǎn)，同時還有支持通道數(shù)量少的缺點(diǎn)。另一方法是軟件解決方案，針對現(xiàn)場展示環(huán)境，對影片片源的每幀作變形處理，結(jié)合物理“遮光片”的方式進(jìn)行畫面拼接融合。這種方法的缺點(diǎn)是，一旦展示環(huán)境產(chǎn)生變化，或者展示地點(diǎn)需要改變，就必須對播放片源重新作相關(guān)的處理工作，因此，對于系統(tǒng)的維護(hù)和更新產(chǎn)生了極大的困難。
通常，畫面的融合都用以下的原理在單屏圖像畫面上疊加一層蒙版圖像，蒙版圖像與單屏畫面圖像大小一致，并且蒙版圖像由0～255不同灰度的像素組成。在多個投影畫面圖像互相疊加的融合區(qū)，左屏蒙版圖像在融合區(qū)灰度級呈拋物線性遞減，右屏蒙版圖像在融合區(qū)灰度級呈拋物線性遞增，通過參數(shù)來控制拋物線狀的融合曲線，使左右兩屏畫面在融合區(qū)亮度呈平滑的過渡。
由于通常影片的亮度隨影片內(nèi)容是不斷變化的，如果用固定的融合曲線去融合整部影片，會出現(xiàn)在播放暗畫面時融合區(qū)偏暗，在播放亮畫面時融合區(qū)偏亮的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法，該方法先采用貝塞爾(Bezier)網(wǎng)格對多屏幕畫面進(jìn)行變形，以使其投影能適用于不規(guī)則幕；然后通過控制端對多屏幕畫面進(jìn)行變形校正，完成自動拼接；最后通過控制融合曲線完成畫面邊緣的自動融合；在播放過程中，通過控制端對播放端進(jìn)行多屏幕畫面的同步播放控制，其特征在于，所述的融合曲線的參數(shù)由自動融合預(yù)處理得到，所述的自動融合預(yù)處理包括以下步驟a.播放端投影自動拼接好的多屏圖像；b.控制端的攝像機(jī)采集播放端投影的多屏幕畫面；c.從攝像機(jī)采集的圖像畫面中，裁切出融合區(qū)圖像；d.將融合區(qū)圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖(GrayImage)；e.將融合區(qū)圖像的GrayImage通過邊緣檢測算法轉(zhuǎn)化為圖像復(fù)雜度圖(EdgeImage)；f.處理步驟e中得到的GrayImage，求出融合區(qū)圖像在水平方向上的亮度分布信息；g.處理步驟e中得到的EdgeImage，求出融合區(qū)圖像在水平方向上的復(fù)雜度分布信息；h.設(shè)定融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)；i.根據(jù)融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)，剔除GrayImage中無效部分；j.剔除無效部分后的融合區(qū)灰度圖像，判斷融合區(qū)亮度是否均勻；如果均勻，則執(zhí)行步驟1；如果不均勻，則執(zhí)行步驟k；k.重新調(diào)整融合曲線參數(shù)，然后執(zhí)行步驟b；1.記錄融合曲線參數(shù)；m.判斷整部影片是否預(yù)處理完畢，如果成功，則退出；如果不成功，則將投影的當(dāng)前畫面，切換為下一張所需融合預(yù)處理的畫面。
所述的控制端包括計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)，所述的攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像采集卡相連接，用于采集屏幕圖像，所述的播放端包括若干相同數(shù)量的計(jì)算機(jī)和投影儀，每臺計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖形加速卡各與一臺投影儀相連接；所述的控制端和播放端采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式，將計(jì)算機(jī)組建成局域網(wǎng)絡(luò)。
所述的不規(guī)則幕包括弧幕、環(huán)幕、球幕或雙曲面幕。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，并且采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)無需作現(xiàn)場測算及相應(yīng)片源處理，在影片正式播放前，由攝像機(jī)自動測算出融合曲線的控制參數(shù)，達(dá)到了良好的畫面顯示效果；客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式，可以方便的增加通道的數(shù)量，具有良好的擴(kuò)展性。


圖1為邊緣融合的原理示意圖；圖2為本發(fā)明的示意圖；圖3為本發(fā)明的自動融合預(yù)處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖2、3所示，本發(fā)明把多個擁有獨(dú)立投影設(shè)備的小屏幕組合成一個大屏幕，投影到弧幕、環(huán)幕、球幕和雙曲面幕等不規(guī)則幕上，實(shí)現(xiàn)整體畫面的同步播放，并通過計(jì)算機(jī)軟件處理，由自動融合預(yù)處理得到邊緣融合所需要的動態(tài)參數(shù)，并且通過控制端定時對播放端進(jìn)行多屏幕畫面的同步控制。本發(fā)明由多臺普通PC、多臺普通投影儀和和一臺攝像機(jī)組成，作為播放端的PC的圖形加速卡各連接一臺投影儀，另一臺PC作為控制端通過局域網(wǎng)絡(luò)來對播放端進(jìn)行同步控制，一臺攝像機(jī)連接到控制端PC的圖像采集卡上用于采集屏幕圖像。
本發(fā)明采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式，將普通的PC組建成局域網(wǎng)絡(luò)，控制端PC機(jī)定時發(fā)送查詢消息給播放端PC，播放端PC立即將當(dāng)前的播放幀數(shù)反饋給控制端；控制端PC根據(jù)反饋的信息進(jìn)行同步控制判斷，并將控制命令傳遞給各播放端PC；播放端PC再根據(jù)控制命令進(jìn)行播放狀態(tài)的調(diào)整。
本發(fā)明采用自動融合預(yù)處理技術(shù)，在影片正式播放前，利用攝像機(jī)對融合區(qū)畫面進(jìn)行分析，每隔幾幀自動的調(diào)整并記錄融合曲線的參數(shù)；在影片正式播放時，根據(jù)記錄的參數(shù)動態(tài)的調(diào)整融合曲線，使影片從始至終都能實(shí)現(xiàn)很好的融合。
圖3為本發(fā)明自動融合預(yù)處理方法的具體流程。系統(tǒng)在影片正式播放前，每隔若干幀執(zhí)行自動融合預(yù)處理，完成多屏的融合處理。以下對圖中的各步驟進(jìn)行詳細(xì)描述在步驟801中，播放端投影拼接好的多屏圖像。然后執(zhí)行步驟802；在步驟802中，攝像機(jī)采集播放端投影的多屏畫面。然后執(zhí)行步驟803；在步驟803中，從攝像機(jī)采集的圖像畫面中，裁切出融合區(qū)圖像。然后執(zhí)行步驟804；在步驟804中，將融合區(qū)圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖GrayImage。然后執(zhí)行步驟805；在步驟805中，將融合區(qū)圖像的灰度圖GrayImage通過邊緣檢測算法轉(zhuǎn)化為圖像復(fù)雜度圖EdgeImage。然后執(zhí)行步驟806；在步驟806中，分析步驟804中得到的GrayImage，計(jì)算出融合區(qū)圖像在水平方向上的亮度分布信息。然后執(zhí)行步驟807；在步驟807中，分析步驟805中得到的EdgeImage，計(jì)算出融合區(qū)圖像在水平方向上的復(fù)雜度分布信息。然后執(zhí)行步驟808；
在步驟808中，設(shè)定融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)，此參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值。然后執(zhí)行步驟809；在步驟809中，根據(jù)融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)，剔除GrayImage中無效部分。然后執(zhí)行步驟810；在步驟810中，根據(jù)步驟809剔除無效部分后的融合區(qū)灰度圖像，判斷融合區(qū)亮度是否均勻；如果均勻，則執(zhí)行步驟812；如果不均勻，則執(zhí)行步驟811；在步驟811中，重新調(diào)整融合曲線參數(shù)。然后執(zhí)行步驟802；在步驟812中，記錄融合曲線參數(shù)。然后執(zhí)行步驟813；在步驟813中，判斷整部影片是否預(yù)處理完畢，如果成功，則退出；如果不成功，則將投影的當(dāng)前畫面，切換為下一張所需自動融合的畫面。然后執(zhí)行步驟801。
權(quán)利要求
1.一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法，該方法先采用貝塞爾(Bezier)網(wǎng)格對多屏幕畫面進(jìn)行變形，以使其投影能適用于不規(guī)則幕；然后通過控制端對多屏幕畫面進(jìn)行變形校正，完成自動拼接；最后通過控制融合曲線完成畫面邊緣的自動融合；在播放過程中，通過控制端對播放端進(jìn)行多屏幕畫面的同步播放控制，其特征在于，所述的融合曲線的參數(shù)由自動融合預(yù)處理得到，所述的自動融合預(yù)處理包括以下步驟a.播放端投影自動拼接好的多屏圖像；b.控制端的攝像機(jī)采集播放端投影的多屏幕畫面；c.從攝像機(jī)采集的圖像畫面中，裁切出融合區(qū)圖像；d.將融合區(qū)圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖(GrayImage)；e.將融合區(qū)圖像的GrayImage通過邊緣檢測算法轉(zhuǎn)化為圖像復(fù)雜度圖(EdgeImage)；f.處理步驟e中得到的GrayImage，求出融合區(qū)圖像在水平方向上的亮度分布信息；g.處理步驟e中得到的EdgeImage，求出融合區(qū)圖像在水平方向上的復(fù)雜度分布信息；h.設(shè)定融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)；i.根據(jù)融合區(qū)圖像的亮度和復(fù)雜度的篩選參數(shù)，剔除GrayImage中無效部分；j.剔除無效部分后的融合區(qū)灰度圖像，判斷融合區(qū)亮度是否均勻；如果均勻，則執(zhí)行步驟1；如果不均勻，則執(zhí)行步驟k；k.重新調(diào)整融合曲線參數(shù)，然后執(zhí)行步驟b；l.記錄融合曲線參數(shù)；m.判斷整部影片是否預(yù)處理完畢，如果成功，則退出；如果不成功，則將投影的當(dāng)前畫面，切換為下一張所需融合預(yù)處理的畫面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法，其特征在于，所述的控制端包括計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)，所述的攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像采集卡相連接，用于采集屏幕圖像，所述的播放端包括若干相同數(shù)量的計(jì)算機(jī)和投影儀，每臺計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖形加速卡各與一臺投影儀相連接；所述的控制端和播放端采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式，將計(jì)算機(jī)組建成局域網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法，其特征在于，所述的不規(guī)則幕包括弧幕、環(huán)幕、球幕或雙曲面幕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于不規(guī)則幕的多屏幕播放自動融合預(yù)處理方法，該方法先采用貝塞爾(Bezier)網(wǎng)格對多屏幕畫面進(jìn)行變形，以使其投影能適用于不規(guī)則幕；然后通過控制端對多屏幕畫面進(jìn)行變形校正，完成自動拼接；最后通過控制融合曲線完成畫面邊緣的自動融合；在播放過程中，通過控制端對播放端進(jìn)行多屏幕畫面的同步播放控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有低成本的優(yōu)點(diǎn)，并且采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)無需作現(xiàn)場測算及相應(yīng)片源處理，在影片正式播放前，由攝像機(jī)自動測算出融合曲線的控制參數(shù)，達(dá)到了良好的畫面顯示效果；客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式，可以方便的增加通道的數(shù)量，具有良好的擴(kuò)展性。
文檔編號H04N5/74GK101017315SQ20071003751
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者季斐翀, 陸濤, 周暖云, 夏季 申請人:上海水晶石信息技術(shù)有限公司