【正文】 X 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。)( htDoffset ?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。 在獲得了平均網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)能力delayt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 rT 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 cT ，這樣就可以獲得圖像融合服務(wù)器和圖像融合工作 22 站結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)鐘偏差delayrcoffset tTTt ???。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 TrecvTsend，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： ?? ?? Ni se n dre c vd e la y iTiTNt 1 )(2 1 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： ?? ??? Ni d e la ys e n dr e c vd e la y tiTiTtD 1 2])[()( 當(dāng) htD delay ?)( 時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了偶然誤差，需要重新進(jìn)行測(cè)試。 這里設(shè)圖像融合服務(wù)器的時(shí)鐘為 Tc，設(shè)某個(gè)圖像融合工作站結(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘為 Tr，校時(shí)的目的就是為了精確的 得出 Toffset=TcTr 的值。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。 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。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 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。 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。將 P點(diǎn)處兩個(gè)圖像的亮度相加： 18 相加后的亮度正好等于不重疊時(shí)的亮度。 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。并且 DLP 投影儀有 4 個(gè)通道而不是 3 個(gè)。 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。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）。 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。 圖 3 投影圖像的校正 16 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。整個(gè)融合參數(shù)的確定僅僅需要幾分鐘而已。首先通過(guò)顯示 系統(tǒng)輸出一些樣點(diǎn)和樣線，使用一個(gè)高保真度、高分辨率的照相機(jī)采集到它們?cè)谄聊簧蠈?shí)際的投影圖像，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理技術(shù)計(jì)算獲得每個(gè)投影設(shè)備的偏差矩陣，由此可以計(jì)算出為克服這種偏差所需的對(duì)各個(gè)投影內(nèi)容的變換矩陣，將這些矩陣在投影儀輸出前，首先作用于待輸出的圖像，自動(dòng)計(jì)算出各個(gè)投影圖像的矯正后的各個(gè)像素的數(shù)值，即可獲得排列整齊的大屏幕顯示（參見(jiàn)圖3）。軟件校正的一個(gè)難點(diǎn)是如何準(zhǔn)確的獲取投影圖像的畸變情況，并加以數(shù)學(xué)描述。 圖 2 基于硬件的幾何校正 但是，即便每臺(tái)投影儀裝備有此類精確的校正儀器，這一校正工作還是需要 熟練的技師手工對(duì)每臺(tái)投影儀進(jìn)行校正，這是一個(gè)十分煩瑣和費(fèi)時(shí)的工作；而且當(dāng)投影儀的數(shù)量較大時(shí)，這一工作尤其困難，因?yàn)閷?duì)整個(gè)投影陣列中的任意一臺(tái)投影儀進(jìn)行調(diào)節(jié)，必將影響其相鄰的 4 臺(tái)投影儀的位置，從而影響所有投影儀的位置。從實(shí)現(xiàn)方式來(lái)看，可以分為硬件校正和軟件校正。 簡(jiǎn)單拼接 簡(jiǎn)單重疊 邊緣融合 14 硬邊（簡(jiǎn) 單拼接） 簡(jiǎn)單重疊（亮條） 軟邊（ 邊緣 融合） 圖 1 幾種圖像拼接方法比較 自動(dòng)圖像融合顯示的處理要經(jīng)過(guò)幾何校正、邊緣融合、顏色校正等處理過(guò)程。 邊緣融合的應(yīng)用來(lái)源于模擬仿真 /立體影院系統(tǒng)。 ? 邊緣 融合：與簡(jiǎn)單重疊方法相比，左投影儀的右邊重疊部分的亮度線性衰減，右投影儀的左邊重疊部分的亮度線性增加。如果投影儀邊緣未做亮度增強(qiáng)處理，該接縫顯示為黑色；如果投影儀邊緣做了亮度增強(qiáng)處理，該接縫顯示為白色。 ? 硬邊拼接 (又稱簡(jiǎn)單拼接 )：即兩臺(tái)投影儀的邊沿對(duì)齊，無(wú)重疊部分。 當(dāng)兩臺(tái)或多臺(tái)投影 儀 組合投射一幅 畫(huà) 面時(shí)，會(huì)有一部分影像燈光重疊，邊緣融合的最主要功能就是把兩臺(tái)投影 儀 重疊部分的燈光亮度 色彩 逐漸調(diào)低，使整幅畫(huà)面的亮度 色彩 一致。重疊部分分別作過(guò)顯示淡化的處理，使重疊起來(lái)的部分 亮度色度等和原來(lái)該場(chǎng)景部分相差無(wú)幾。而從目前的制作工藝來(lái)說(shuō)，挑選顏色參數(shù)幾乎一致的投影儀無(wú)疑是困難而且代價(jià)昂貴的。投影儀圖像校正的一個(gè)終極目標(biāo)就是任一用戶僅從投影墻上的圖像不能分辯出這到底是由多少臺(tái)投影儀拼接顯示出來(lái)的。根據(jù)我司的大量市場(chǎng)調(diào)查和技術(shù)查新，項(xiàng)目完成時(shí)可達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 創(chuàng)新點(diǎn)之四： “ 虛擬的 Windows 操 作系統(tǒng)平臺(tái) ” 技術(shù)，使系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用接口。 創(chuàng)新點(diǎn)之二： 基于 PC 集群的分布式計(jì)算技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的快速實(shí)時(shí)性。 分布式計(jì)算的 同步控制： 在多投影儀融合顯示過(guò)程中，各投影儀協(xié)作完成一 個(gè) 超大屏幕、高亮度、高分辨率的圖像顯示，可是各投影儀是分別輸出的，為了避免圖像畫(huà)面的跳躍抖動(dòng)，必須對(duì)多個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的圖像輸出進(jìn)行同步控制。 實(shí)時(shí)融合顯示： 在整個(gè)多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， 11 計(jì)算量非常大，而且每一次的所有計(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)算工作量。因此，多投影儀重疊區(qū)域的顏色亮度是影響組合顯示質(zhì)量最關(guān)鍵的問(wèn)題。因此本項(xiàng)目系統(tǒng)必須在投影儀的位置大致對(duì)齊的條件下，能夠快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)幾何形狀矯正。而且由于場(chǎng)地的限制，有時(shí)根本就無(wú)法產(chǎn)生矩形的圖像。 10 第二章 技術(shù)方案論述 一、項(xiàng)目技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)或創(chuàng)新點(diǎn)論述，項(xiàng)目完成時(shí)達(dá) 到的技術(shù)水平；（一）、項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)： 自動(dòng)幾何形狀矯正技術(shù)： 在多投影儀組合顯示中，投影儀只有與投影幕垂直時(shí)才能得到矩形的圖像，否則就會(huì)產(chǎn)生梯形失真，而實(shí)際上各臺(tái)投影儀是不可能與投影幕嚴(yán)格垂直的，如果這樣要求，那就非常不利于實(shí)際使用。 目前該項(xiàng)目已完成了市場(chǎng)調(diào)查分析及需求分析，技術(shù)上將重點(diǎn)研究自動(dòng)幾何形狀矯正技術(shù)和 邊緣融合技術(shù) ，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系和方法，制訂嚴(yán)格的質(zhì)量目標(biāo)和質(zhì)量保證計(jì)劃。 與傳統(tǒng)拼接大屏幕技術(shù)相對(duì)比，這一融合技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平： 對(duì)比內(nèi)容 無(wú)縫數(shù)字大屏幕顯示技術(shù) 傳統(tǒng) DLP 拼接屏技術(shù) 采用的技術(shù) 計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理技術(shù) 圖像幾何拼接（電視墻硬拼接技術(shù)） 視覺(jué)效果 無(wú)縫、高清 有拼接縫 輻射性 無(wú) 有 物理及光學(xué)拼縫 無(wú) 有 功耗及散熱 小 大 工作原理 圖像邊緣自動(dòng)融合 人工拼接 顯示方式 正投背投均可 僅背投 圖像分割方式 隨意組合、自動(dòng)分割 專用圖像分割機(jī) 設(shè)備空間占用 小 大 可視化處理 可以 不能完全實(shí)現(xiàn) 可擴(kuò)展性 可根據(jù)需求任意擴(kuò)展 受分割系統(tǒng)硬件限制 冗余顯示 可以 不可以 運(yùn)行成本 低 高 性價(jià)比 高 低 維護(hù)成本及方式 成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便 成本高、維護(hù)周期長(zhǎng) 9 通過(guò)以上對(duì)比分析，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將對(duì)所在領(lǐng)域的同類型或不同類型技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響 ，也將推動(dòng)這一領(lǐng)域內(nèi)顯示技術(shù)的進(jìn)一步提高。 三、項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)性，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)作用； 《無(wú)縫數(shù)字大屏幕顯示系統(tǒng)》是采用多投影圖像融合處理的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其無(wú)縫拼接的，系統(tǒng)采用的 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)是將 攝像技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像融合像素進(jìn)行智能化、自動(dòng)化的分布式數(shù)字分析，該技術(shù)為圖像處理技術(shù)提供了一個(gè)全新的理念。 某些品牌一年僅燈泡的更換費(fèi)用（以十塊屏為例）就高達(dá)七、八萬(wàn)人民幣 ，因此很多用戶雖急需這一系統(tǒng)，但因價(jià)格等因素而最終望而卻步。 GIS 地理信息系統(tǒng)、 GPS 衛(wèi)星定位導(dǎo)航等高新管理技術(shù)與手段的出現(xiàn)再一次對(duì)大屏幕顯示技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)：雖然傳統(tǒng) DLP 大屏幕拼縫技術(shù)在一定程度上也可以實(shí)現(xiàn)超大畫(huà)面、真彩、高分辨率的視覺(jué)效果，拼縫技術(shù)也從原來(lái)的一厘米拼邊、五毫米拼縫到目前的三毫米拼縫，但不論怎么減少，這樣的物理拼縫是不能從根本上消除的，并直接影響使用者的應(yīng)用效果。 因此該項(xiàng)目符合國(guó)家對(duì)數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)政策。 我公司研發(fā)的《無(wú)縫數(shù)字大屏幕顯示系統(tǒng)》是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的采用圖像融合技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)等研究設(shè)計(jì)而成的，是綜合采用了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟件、分布式計(jì)算、計(jì)