【文章內容簡介】 變的閾值，這一點是很難做到的。另外，即使兩個投影儀的顏色一樣，兩個子圖像的邊緣距離只有與圖像內部兩個象 素之間的距離相近時，才不會感覺到縫隙，這一點也是很難做到的。根據(jù)人眼對顏色緩慢變化要遲鈍得多的特性，將相鄰的圖像部分重疊，使顏色平滑地從一邊過渡到另一邊，這種方法被稱之為邊緣融合（軟拼）。 具體實現(xiàn)時，可以采取 Alpha Mask 的方法，賦給重疊區(qū)每個象素的亮度一個權值，并使同一位置的權值和為 1。 在討論之前，假定： （ a）所有投影儀的 RGB 三基色的色度是相同的。對于紅色來說就是 17 將 RGB 顏色（ r， 0， 0）轉變到 CIE XYZ 空間時，只有 Y 值不同， x、 z是相同的（對于同一型號的投影儀來說，亮度 Y 的差異比色度 x、 z 的差異要明顯得多； （ b）投影儀的亮度響應（ Luminance Response）對紅綠藍三通道是相互獨立的，即 L（ r， g， b） =L（ r， 0， 0） +L（ 0， g， 0） +L（ 0， 0， b）其中 L（ r， g， b）是對輸入 RGB 值為（ r， g， b）時，投影儀的輸出亮度（ CIE Y）（實際的投影儀并不滿足這個條件，因為每個投影儀都有一個最低亮度（ black offset），即 L（ 0， 0， 0）≠ 0。并且 DLP 投影儀有 4 個通道而不是 3 個。這里為了討論的方便，假設滿足上述條件，實際的 LCD 投影儀也接近此假設； （ c）投影儀內 的每個象素，其亮度響應滿足如下形式： L=k（ c/255）γ， L 為投影儀輸出亮度（ CIE Y）， c 為輸入的 r、 g 或 b， k 與 r為與投影儀相關的常數(shù)； （ d）所有投影儀的所有象素 k 值相同。 有了上面的假設，先來考慮左右兩個圖像重疊的情況。如圖 3 所示，對于重疊區(qū)內的某一象素 P（ d， w）， d 為 P 到重疊區(qū)邊緣的距離， W 為重疊區(qū)的寬度，使用亮度線性插值，則左邊圖像 P 點處的 Alpha 值，右邊圖像 P 點處的 Alpha 值 。將 P點處兩個圖像的亮度相加： 18 相加后的亮度正好等于不重疊時的亮度。由于假定投影儀的三通道是相互獨 立的，上面的算法對于任意的（ r， g， b）都適用。 圖 5 邊緣融合 4 個圖像重疊時，只要分別從兩個方向作線性插值，上述算法仍然適用。 (3)顏色校正 Alpha 值的推導依賴于投影儀的亮度響應滿足 L=k 的形式，然而投影儀并不滿足這種形式，每臺投影儀都有自己獨特的亮度響應曲線。 圖 6 中， g（ c）、 h（ c）分別是兩臺投影儀的實際亮度響應曲線，他們不僅曲線的形狀不同，而且亮度范圍也不一樣。要使投影儀顯示的亮度統(tǒng)一，取兩者的公共亮度區(qū)間作為期望亮度區(qū)間，然后將兩臺 投影儀的實際 19 輸出亮度都映射到 f（ c）所表示的這個公共亮度區(qū)間內 ( ，γ為期望的任意值 )。具體的映射方法：對校正前的輸入象素 P(r,0,0),期望的亮度響應為 f（ r），因此在曲線 g（ c）和 h（ c）上各找到一點 Q1（ r1， 0，0）， Q2（ r2， 0， 0）使得 f(r)=g(r1)=h(r2)，即 、 ，(r1， 0， 0)、 (r2， 0， 0)即為校正后新的輸入值。 圖 6 亮度響應曲線 可以用色度儀分別測出每個顏色通道的每個輸入等級的亮度響應，作圖得到曲線 g（ c）、 h（ c） 。 知道了投影儀的每個通道的實際亮度響應曲線，以及公共的期望亮度響應曲線，就可以對每臺投影儀的每個通道建立一個查找表。 20 實時融合顯示（大量圖像數(shù)據(jù)實時計算問題） 在整個投影儀圖像融合顯示過程中，必須要對每一個投影儀圖像的每一象素的顏色、亮度、對比度等信息進行計算處理，計算量非常大，而且所有的計算處理必須在 40ms 以內完成，隨著投影儀數(shù)量的增多，單臺圖像融合服務器顯然是不可能勝任這樣的計算工作，我們采用了計算機網絡技術和分布式計算技術，增加圖像融合工作站，將任務分配給圖像融合服務器和圖像融合工作站 ，讓它們分布式計算。通常每一臺圖像融合服務器或圖像融合工作站負責 4 臺投影儀圖像的計算處理，但為了減輕圖像融合服務器的負擔，一般圖像融合服務器只負責 2～ 3 臺投影儀圖像的計算處理。 圖 7 分布式實時圖像融合顯示系統(tǒng)組成圖 無縫正投影（或 背投影）大屏幕 圖像融合與播放服務器 投影機 ? 投影機 擴展融合工作站 投影機 ? 投影機 ? 擴展融合工作站 投影機 ? 投影機 21 分布式計算的同步問題 本系統(tǒng)使用了時間戳技術來保持所有結點之間的同步，在系統(tǒng)初始化時對圖像融合服務器和圖像融合工作站進行校時，使圖像融合服務器結點和各圖像融合工作站結點的時鐘嚴格保持一致。 這里設圖像融合服務器的時鐘為 Tc，設某個圖像融合工作站結點的時鐘為 Tr，校時的目的就是為了精確的 得出 Toffset=TcTr 的值。 首先測試該圖像融合工作站結點和圖像融合服務器之間的平均反應時間 tdelay=tread+t+twrite，該反應時間由數(shù)據(jù)包的讀出、寫入以及網絡延時三部分構成。圖像融合服務器發(fā)出一個數(shù)據(jù)包，圖像融合工作站結點將該數(shù)據(jù)包立即彈回，送出和收到之間的時間差為 TrecvTsend，由上面的定義不難看出 Trecv Tsend =2tdelay，所以多次測試的結果表示為： ?? ?? Ni se n dre c vd e la y iTiTNt 1 )(2 1 為了避 免由于網絡的抖動引起的偶然誤差，需要統(tǒng)計平均反應時間的方差： ?? ??? Ni d e la ys e n dr e c vd e la y tiTiTtD 1 2])[()( 當 htD delay ?)( 時，認為發(fā)生了偶然誤差，需要重新進行測試。這里 h 是常數(shù)，可以根據(jù)實際的網絡環(huán)境和所需要達到的精度進行調節(jié)。 在獲得了平均網絡反應能力delayt后，圖像融合工作站結點向圖像融合服務器發(fā)送一個帶有自己時鐘 rT 的數(shù)據(jù)包，圖像融合服務器收到數(shù)據(jù)包后立即提取自己的時鐘 cT ，這樣就可以獲得圖像融合服務器和圖像融合工作 22 站結點之間的時鐘偏差delayrcoffset tTTt ???。多次測試的結果為： ?? ??? Ni d e la yrco ffse t tiTiTNt 1 )(1 同樣也需要計算 )(offsettD 的值： ?? ???? Ni o ffs e td e la yrco ffs e t ttiTiTtD 1 2])[()( 并在 39。)( htDoffset ?時認為發(fā)生了偶然誤差 , 重新進行測試 . 該方法的測試結果表明校時后圖像融合服務器和圖像融合工作站結點之間的時鐘誤差僅為 2 毫秒。這樣的誤差在 幀率低于 100 時人眼是無法感覺到這種誤差的存在的，我們的原型系統(tǒng)的幀率維持在 70 左右，已經達到了相當不錯的效果。 數(shù)字大屏幕顯示系統(tǒng)與應用系統(tǒng)的銜接問題 本系統(tǒng)提供了一個虛擬 WINDOWS / UNIX／ LINUX 操作系統(tǒng)窗口，通過該“虛擬操作系統(tǒng)窗口”可以方便地與現(xiàn)有 WINDOWS / UNIX／LINUX 操作系統(tǒng)平臺下工作的各種網絡通信管理系統(tǒng)（例如， NEC、 DDN、PCM 等等）銜接。該虛擬 WINDOWS / UNIX／ LINUX 操作系統(tǒng)窗口可以方便地使用各種高分辨率圖像顯示硬件和軟件，從而把高分辨 率的畫面實時地在大屏幕上顯示出來。 本系統(tǒng)提供了一個 RGB 顯示接口，通過該顯示接口可以把其他特殊應用系統(tǒng)在計算機屏幕上顯示的圖像直接輸入到本系統(tǒng)的圖像采集、分割子系統(tǒng)，從而可以把畫面實時地在大屏幕上顯示出來。 （ 1） VGA 視頻陣列切換機 利用 VGA 視頻陣列切換機可以方便地接受 WINDOWS/UNIX／ 23 LINUX 操作系統(tǒng)平臺下工作的各種網絡通信管理系統(tǒng)（例如， SDH、 PCM、RPR、 RF、 TXDD、西門子、廣哈、時鐘、調度臺等等）輸出 VGA 視頻信號；接著通過選擇，輸出其中的 1~4 路 VGA 信號至‘視頻信號解壓、 采集、畫面分割子系統(tǒng)’；然后，由該子系統(tǒng)對輸入的 VGA 信號進行實時數(shù)據(jù)采集、畫面分割；最后，可以把高分辨率的畫面實時地在大屏幕上顯示出來。從而既保持了原有各個網絡系統(tǒng)的物理上的隔離，同時又實現(xiàn)了大屏幕圖像融合顯示系統(tǒng)與現(xiàn)有各類網絡應用系統(tǒng)的柔性銜接。 （ 2） 遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng) 遠程圖像監(jiān)控 系統(tǒng)網絡可以方便地與‘畫面分割子系統(tǒng)’服務器提供的虛擬網絡控制臺和“虛擬操作系統(tǒng)平臺”連接。通過視頻圖像實時解壓軟件或者硬件解壓卡，可以把通過網絡傳送來的監(jiān)控畫面實時地在大屏幕上顯示出來。 另外，本系統(tǒng)也可以接收 16 路模擬 監(jiān)控視頻信號，進行實時顯示。在大屏幕上顯示的圖像可以自由拖動、無級縮放。 （ 3） 視頻圖像播放系統(tǒng) 通過“畫面分割子系統(tǒng)”服務器上提供的視頻信號接口和“虛擬操作系統(tǒng)平臺”， 視頻圖像播放系統(tǒng) 可以接收高清電視、 DVD、 VCD、 VCR 模擬的或者數(shù)字的影視信號，在大屏幕上播放。 （ 4） 獨立的 PC 機圖像 通過“畫面分割子系統(tǒng)”服務器上提供的“虛擬操作系統(tǒng)平臺”，可以直接使用 Microsoft 公司提供的媒體播放器 MediaPlayer 在大屏幕上觀察各種格式的圖片。 24 （ 5）遠程會議系統(tǒng)應用 通過“畫面分割子系統(tǒng)”服務器上提 供的數(shù)字或者模擬的視頻接口，以及“虛擬操作系統(tǒng)平臺”，系統(tǒng)可以用于遠程視頻會議系統(tǒng)，直接在大屏幕上播放器多媒體講稿，顯示各個會場的現(xiàn)場圖像。 （二）、工藝流程： 投影機的安裝與調整 大屏幕幾何尺寸的設置 連接和調整數(shù)碼照相機