【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大大降低。整個(gè)融合參數(shù)的確定僅僅需要幾分鐘而已。因此，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的圖像融合方法具有方便、快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。 圖3 投影圖像的校正 圖4 基于照相機(jī)的校正系統(tǒng)(2)邊緣融合經(jīng)過(guò)幾何校正，投影幕上得到的圖像是非扭曲的。相鄰的兩個(gè)子圖像有兩種排列方法：圖像不重疊，讓它們緊密地排列在一起；相鄰的圖像部分重疊。第一種方法被稱之為硬拼，處理簡(jiǎn)單，但會(huì)形成一條無(wú)法消除的縫，因?yàn)槿说囊曈X(jué)特性對(duì)顏色的突變非常敏感，所以兩臺(tái)投影儀之間的色差必須小于人眼對(duì)于突變的閾值，這一點(diǎn)是很難做到的。另外，即使兩個(gè)投影儀的顏色一樣，兩個(gè)子圖像的邊緣距離只有與圖像內(nèi)部?jī)蓚€(gè)象素之間的距離相近時(shí)，才不會(huì)感覺(jué)到縫隙，這一點(diǎn)也是很難做到的。根據(jù)人眼對(duì)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(guò)渡到另一邊，這種方法被稱之為邊緣融合（軟拼）。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采取Alpha Mask的方法，賦給重疊區(qū)每個(gè)象素的亮度一個(gè)權(quán)值，并使同一位置的權(quán)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(duì)于紅色來(lái)說(shuō)就是將RGB顏色（r，0，0）轉(zhuǎn)變到CIE XYZ空間時(shí)，只有Y值不同，x、z是相同的（對(duì)于同一型號(hào)的投影儀來(lái)說(shuō)，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(yīng)（Luminance Response）對(duì)紅綠藍(lán)三通道是相互獨(dú)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(duì)輸入RGB值為（r，g，b）時(shí)，投影儀的輸出亮度（CIE Y）（實(shí)際的投影儀并不滿足這個(gè)條件，因?yàn)槊總€(gè)投影儀都有一個(gè)最低亮度（black offset），即L（0，0，0）≠0。并且DLP投影儀有4個(gè)通道而不是3個(gè)。這里為了討論的方便，假設(shè)滿足上述條件，實(shí)際的LCD投影儀也接近此假設(shè)；（c）投影儀內(nèi)的每個(gè)象素，其亮度響應(yīng)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(guān)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(shè)，先來(lái)考慮左右兩個(gè)圖像重疊的情況。如圖3 所示，對(duì)于重疊區(qū)內(nèi)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(diǎn)處的Alpha值，右邊圖像P點(diǎn)處的Alpha值。將P點(diǎn)處兩個(gè)圖像的亮度相加：相加后的亮度正好等于不重疊時(shí)的亮度。由于假定投影儀的三通道是相互獨(dú)立的，上面的算法對(duì)于任意的（r，g，b）都適用。 圖5 邊緣融合4 個(gè)圖像重疊時(shí)，只要分別從兩個(gè)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(dǎo)依賴于投影儀的亮度響應(yīng)滿足L=k的形式，然而投影儀并不滿足這種形式，每臺(tái)投影儀都有自己獨(dú)特的亮度響應(yīng)曲線。圖6中，g（c）、h（c）分別是兩臺(tái)投影儀的實(shí)際亮度響應(yīng)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(tái)投影儀的實(shí)際輸出亮度都映射到f（c）所表示的這個(gè)公共亮度區(qū)間內(nèi)(，γ為期望的任意值)。具體的映射方法：對(duì)校正前的輸入象素P(r,0,0),期望的亮度響應(yīng)為f（r），因此在曲線g（c）和h（c）上各找到一點(diǎn)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(yīng)曲線可以用色度儀分別測(cè)出每個(gè)顏色通道的每個(gè)輸入等級(jí)的亮度響應(yīng)，作圖得到曲線g（c）、h（c）。知道了投影儀的每個(gè)通道的實(shí)際亮度響應(yīng)曲線，以及公共的期望亮度響應(yīng)曲線，就可以對(duì)每臺(tái)投影儀的每個(gè)通道建立一個(gè)查找表。實(shí)時(shí)融合顯示（大量圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算問(wèn)題）無(wú)縫正投影（或背投影）大屏幕圖像融合與播放服務(wù)器投影機(jī)…投影機(jī)擴(kuò)展融合工作站投影機(jī)…投影機(jī)…擴(kuò)展融合工作站投影機(jī)…投影機(jī)在整個(gè)投影儀圖像融合顯示過(guò)程中，必須要對(duì)每一個(gè)投影儀圖像的每一象素的顏色、亮度、對(duì)比度等信息進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算量非常大，而且所有的計(jì)算處理必須在40ms以內(nèi)完成，隨著投影儀數(shù)量的增多，單臺(tái)圖像融合服務(wù)器顯然是不可能勝任這樣的計(jì)算工作，我們采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)，增加圖像融合工作站，將任務(wù)分配給圖像融合服務(wù)器和圖像融合工作站，讓它們分布式計(jì)算。通常每一臺(tái)圖像融合服務(wù)器或圖像融合工作站負(fù)責(zé)4臺(tái)投影儀圖像的計(jì)算處理，但為了減輕圖像融合服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，一般圖像融合服務(wù)器只負(fù)責(zé)2～3臺(tái)投影儀圖像的計(jì)算處理。圖7 分布式實(shí)時(shí)圖像融合顯示系統(tǒng)組成圖分布式計(jì)算的同步問(wèn)題本系統(tǒng)使用了時(shí)間戳技術(shù)來(lái)保持所有結(jié)點(diǎn)之間的同步，在系統(tǒng)初始化時(shí)對(duì)圖像融合服務(wù)器和圖像融合工作站進(jìn)行校時(shí)，使圖像融合服務(wù)器結(jié)點(diǎn)和各圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘嚴(yán)格保持一致。這里設(shè)圖像融合服務(wù)器的時(shí)鐘為T(mén)c，設(shè)某個(gè)圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘為T(mén)r，校時(shí)的目的就是為了精確的得出Toffset=TcTr的值。首先測(cè)試該圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)和圖像融合服務(wù)器之間的平均反應(yīng)時(shí)間tdelay=tread+tnet+twrite，該反應(yīng)時(shí)間由數(shù)據(jù)包的讀出、寫(xiě)入以及網(wǎng)絡(luò)延時(shí)三部分構(gòu)成。圖像融合服務(wù)器發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包，圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)將該數(shù)據(jù)包立即彈回，送出和收到之間的時(shí)間差為T(mén)recvTsend，由上面的定義不難看出Trecv Tsend =2tdelay，所以多次測(cè)試的結(jié)果表示為：為了避免由于網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)引起的偶然誤差，需要統(tǒng)計(jì)平均反應(yīng)時(shí)間的方差：當(dāng)時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了偶然誤差，需要重新進(jìn)行測(cè)試。這里h是常數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和所需要達(dá)到的精度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在獲得了平均網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)能力后，圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)向圖像融合服務(wù)器發(fā)送一個(gè)帶有自己時(shí)鐘的數(shù)據(jù)包，圖像融合服務(wù)器收到數(shù)據(jù)包后立即提取自己的時(shí)鐘，這樣就可以獲得圖像融合服務(wù)器和圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘偏差。多次測(cè)試的結(jié)果為：同樣也需要計(jì)算的值：并在時(shí)認(rèn)為發(fā)生了偶然誤差, 重新進(jìn)行測(cè)試.該方法的測(cè)試結(jié)果表明校時(shí)后圖像融合服務(wù)器和圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘誤差僅為2毫秒。這樣的誤差在幀率低于100時(shí)人眼是無(wú)法感覺(jué)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(jīng)達(dá)到了相當(dāng)不錯(cuò)的效果。數(shù)字大屏幕顯示系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的銜接問(wèn)題本系統(tǒng)提供了一個(gè)虛擬WINDOWS / UNIX／LINUX操作系統(tǒng)窗口，通過(guò)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(tái)下工作的各種網(wǎng)絡(luò)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(huà)面實(shí)時(shí)地在大屏幕上顯示出來(lái)。本系統(tǒng)提供了一個(gè)RGB顯示接口，通過(guò)該顯示接口可以把其他特殊應(yīng)用系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)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(huà)面實(shí)時(shí)地在大屏幕上顯示出來(lái)。（1）VGA視頻陣列切換機(jī)利用VGA視頻陣列切換機(jī)可以方便地接受WINDOWS/UNIX／LINUX操作系統(tǒng)平臺(tái)下工作的各種網(wǎng)絡(luò)通信管理系統(tǒng)（例如，SDH、PCM、RPR、RF、TXDD、西門(mén)子、廣哈、時(shí)鐘、調(diào)度臺(tái)等等）輸出VGA視頻信號(hào)；接著通過(guò)選擇，輸出其中的1~4路VGA信號(hào)至‘視頻信號(hào)解壓、采集、畫(huà)面分割子系統(tǒng)’；然后，由該子系統(tǒng)對(duì)輸入的VGA信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、畫(huà)面分割；最后，可以把高分辨率的畫(huà)面實(shí)時(shí)地在大屏幕上顯示出來(lái)。從而既保持了原有各個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物理上的隔離，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了大屏幕圖像融合顯示系統(tǒng)與現(xiàn)有各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的柔性銜接。（2）遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以方便地與‘畫(huà)面分割子系統(tǒng)’服務(wù)器提供的虛擬網(wǎng)絡(luò)控制臺(tái)和“虛擬操作系統(tǒng)平臺(tái)”連接。通過(guò)視頻圖像實(shí)時(shí)解壓軟件或者硬件解壓卡，可以把通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)地在大屏幕上顯示出來(lái)。 另外，本系統(tǒng)也可以接收16路模擬監(jiān)控視頻信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。在大屏幕上顯示的圖像可以自由拖動(dòng)、無(wú)級(jí)縮放。（3）視頻圖像播放系統(tǒng)通過(guò)“畫(huà)面分割子系統(tǒng)”服務(wù)器上提供的視頻信號(hào)接口和“虛擬操作系統(tǒng)平臺(tái)”，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(hào)，在大屏幕上播放。（4）獨(dú)立的PC機(jī)圖像通過(guò)“畫(huà)面分割子系統(tǒng)”服務(wù)器上提供的“虛擬操作系統(tǒng)平臺(tái)”，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。（5）遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用通過(guò)“畫(huà)面分割子系統(tǒng)”服務(wù)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(tái)”，系統(tǒng)可以用于遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，直接在大屏幕上播放器多媒體講稿，顯示各個(gè)會(huì)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)圖像。投影機(jī)的安裝與調(diào)整大屏幕幾何尺寸的設(shè)置連接和調(diào)整數(shù)碼照相機(jī)初始化屏幕畫(huà)面照片DVI顯示卡的配置服務(wù)器配置程序的