[发明专利]一种基于多投影系统的光照补偿方法

说明书

技术领域

本技术属于投影显示技术领域，具体涉及到一种基于多投影系统的光照补偿方法。

背景技术

随着投影机性能的不断提升以及计算机图形图像技术的不断发展，投影技术被更多的应用于展览展示、文物复原、大型娱乐等领域。采用投影技术，可以搭建出其他显示设备所不能提供的大分辨率、大尺寸图像，创造出更多具有震撼力的显示效果。投影表面通常为较为理想的漫反射表面，具有统一的反射率，几何形状是平面或者简单曲面。随着投影技术的发展，各种日常表面也被用于投影，在相关应用中，投影机投射出的光线受到环境光与投影表面的影响，往往会造成几何上的扭曲及颜色方面的偏差。造成颜色偏差的因素包括投影表面的反射率，以及交叉反射、镜面反射、折射和散焦等光学效应，这些因素的复杂程度决定了偏差大小。光照补偿的目的就是消除这些几何、颜色方面的偏差，使得系统在非理想表面上能够投影出接近于目标图像的画面。

基于多投影系统的颜色补偿技术可以有效处理投影表面的几何、反射率等因素引入的几何与颜色偏差。造成颜色偏差的因素包括投影表面的反射率，以及交叉反射、镜面反射、折射和散焦等光学效应，这些因素的复杂程度决定了偏差大小。

发明内容

本发明提供一种基于多投影系统的光照补偿方法，能够通过分析投影机与相机的亮度响应关系，投影机与相机间的颜色耦合关系，对目标图像的自适应调整，再将其存于图形流水线中通过恢复的颜色参数进行实时补偿。

本发明的技术方案如下：

一种基于多投影系统的光照补偿方法，包括以下步骤：

步骤一、根据不同的应用场合求取相机与投影机像素间的几何映射关系；

步骤二、求取相机的亮度响应曲线；

步骤三、根据步骤二得到的相机亮度响应关系来求解投影机的亮度响应关系；

步骤四、分别投影具有一定亮度的红色，绿色，蓝色图像，对应于每个输入，使用相机拍摄多幅图像，并拍摄一幅输入为黑色时的投影图像；

步骤五、根据步骤一得到的几何映射关系及步骤四中拍摄的图像求取相机与投影机间不同通道的耦合关系；

步骤六、根据投影机入射角度与表面法线间的夹角计算不同投影机的补偿权重；

步骤七、根据步骤一、五、六中求取中的几何、颜色耦合关系以及补偿权重计算对应的投影机输入值为0与255时对应的目标图像亮度，作为目标图像补偿范围，查找目标图像的最小值与最大值，将其映射到目标补偿范围中；

步骤八、将几何映射关系，投影机与相机的亮度响应曲线以及相互间的颜色耦合关系以偏移图的方式存储于三维渲染流水线中，通过一维或者二维查找的方式实时的对经过调整的目标图像进行补偿。

其中步骤二中将投影机的某一颜色通道投影从0-255亮度的图像，通过相机拍摄，相机光圈固定，在不同曝光条件下各拍摄多张图像，平滑后根据几何映射关系求取对应亮度区域在相机中的响应值，最后使用Debevec的优化方法求解。

其中步骤三中将投影机的某个通道依次输出不同亮度图像，相机选取合适的曝光时间拍摄此图像，平滑并求取平均值后求出对应于此输入的相对照度值，从而绘制出投影机的亮度响应曲线。

附图说明

图1是本发明提出的颜色校正的工作流程图。

具体实施方式

一种基于多投影系统的颜色补偿方法包括以下几个步骤：

1、根据不同的应用场合求取相机与投影机像素间的几何映射关系。

2、求取相机的亮度响应曲线。通常采用Debevec提出的方法Recovering high dynamic range radiance maps from photographs[C].Proceedings of ACM SIGGRAPH.New York:ACM Press,1997:369-378。通过投影包含不同亮度的标定图像，可以对此过程进行优化。具体做法是：让投影机的某一颜色通道投影从0-255亮度的图像，通过相机拍摄，相机光圈固定，在不同曝光条件下各拍摄五张图像。平滑后根据几何映射关系求取对应亮度区域在相机中的响应值。再使用Debevec的优化方法求解。

3、使用求解出的相机亮度响应关系来求解投影机的亮度响应关系。具体做法是：让投影机的某个通道依次输出不同亮度图像，相机选取合适的曝光时间拍摄此图像，平滑并求取平均值后求出对应于此输入的相对照度值。从而绘制出投影机的亮度响应曲线。