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使用投影机进行无缝拼接的技能解析

利用投影机进行无缝拼接的技术解析-目前,有不少应用得益于高清晰度显示器。但遗憾的是,现有的投影技术仍局限在XGA或 SXGA级的像素分辨率上。所幸的是,我们可以将多台低档次的商用投影机叠合在一起方法,

  导言

  现在,有不少运用(如沉溺式虚拟现实和科技可视化核算等)得益于高清晰度显现器。但惋惜的是,现有的投影技能仍限制在XGA(1024×768)或 SXGA(1280×1024)级的像素分辨率上,并且在编撰本文时,后者的价格还恰当贵重。所幸的是,咱们能够将多台低层次的商用投影机叠合在一起方 法,每台投影机各由一台不同的核算机驱动,或由同一台核算机中不同的图形通道来驱动。

  选用商用投影机时遇到的榜首个问题是,这些投影机不同于那些较贵重的机型,它们都不具有对拼接显现的内置支撑。此外,它们的光学系统的结构使得你不行能以 像素完美(或挨近)的办法,可靠地调整多台投影机。由于拼接显现并不是像素完美的,所以终究成果只能是,图画之间要么有一个缝隙,要么有一条两倍亮度的接 缝;这两种状况都是令人讨厌的,尤其是对那些以摇摄办法拍照的内容或那些跳过缝隙的被拍照目标来说,更是如此。解决办法便是让两个图画之间有恰当可观的重 叠,然后调整堆叠区中的像素,使得堆叠部分尽或许地不行见。这种做法之所以可行,是由于这样做之后,任何细小的投影机校准不妥或镜头像差仅表现为图画稍微 含糊,而不会呈现尖利的接缝或缝隙。

  堆叠

  处理进程的榜首步便是使两个图画堆叠,本文中将运用悉尼一座标志性建筑物的内部全景图。堆叠区的像素将在整个堆叠区中进行交融处理,也便是说,两个图画将 褪色成黑色。这种一般办法恰当适用于任何数目的图画,也适用于那些或许并非以矩形办法摆放的图画。此处所用的投影机是XGA(1024×768)的,堆叠 区中是256个像素。堆叠部分不必定恰好是2次幂,但由于运用纹路和OpenGL对图画进行了混合处理,所以2次幂是最有用的。堆叠程度取决于所需求的伽 玛校对量(参看下文)和混合功用的动态规模。在本例中,用128个像素就无法取得与256像素堆叠相同好的成果。所以,终究的图画宽度为 2×1024-256 = 1792个像素,高度为768个像素。

  

  下 图暗示了这两个投影图画,果然如此,堆叠区的亮度大于正常图画,由于它受两台投影机的一起效果。用于展现这一全景图的运用程序,是一个本机开发的、用于观 看立体全景图的预看程序,是针对OpenGL基图形编写的。用OpenGL生成这两个堆叠图画是十分简单的,由于你只需求在视锥中做相应的改动即可。请注 意,这儿显现的图画,是在暗室里拍照的这些图画的数字相片,展现这些相片有必定难度,由于这些相片的色彩看上去有点褪色。

  交融

  混合便是将一个图画中坐落堆叠区中的每个像素都乘以某个值,然后使妥当它被迭加到另一个图画中其对应的像素上时,能得到希望的像素值。这很简单运用一个取 值规模介于0和1之间的函数f(x)来完结:例如右侧图画中的像素乘以f(x),左边图画中相应的像素则乘以1-f(x)。下面给出本文中运用的函数。有 许多或许的挑选,但咱们之所以挑选这个函数,是由于它答应咱们实验从线性到高度曲折的准确函数方式。

  

  

  该 函数的图形表明如下。请注意,图中的坐标现已被归一化成0(表明边际混合区的开端)和1(表明边际混合区的完毕)。以右侧图画为例,榜首列中的像素被乘以 0(没有影响),混合区右边际(第255列)上的像素则被乘以1。靠左图画的混合函数则为1 ——曲线如下。在混合区的中点上,曲线通过0.5,它表明每个图画中的像素对终究的像素值的奉献持平。准确的曲率取决于参数“p”,当p=1时,混合是线 性的;跟着p值的添加,在0.5邻近的跃变越来越峻峭,p=1很或许导致混合区的边际上呈现可见的阶跃。本文件中的一切比如均选用p=2。

  

  边 缘混合是通过放置一个多边形来完结的,上述的边际混合函数被表明成一个灰度级一维结构。这一结构成的多边形通过恰当的混合(OpenGL中的说法),使之 能修整图画缓冲存储器中的像素。这种办法的长处就在于,它可随意地适于任何OpenGL运用程序,原因在于它是在正常的几许绘图完结之后进行的一项后处理 作业。下图暗示了整个混合区上的掩蔽区结构。

  下面的图画是在(带双显现器)核算机上所看到之图画的屏幕转储,即乘以上述掩蔽函数后的全景图画。终究取得的投影图画如下,但其间为什么有一个灰色条呢?

  

  伽玛校对

  上述混合函数之所以不行,前面的图画中之所以有一个灰色条,是由于咱们到现在为止所介绍的办法,仅仅添加像素值,而真实需求做的是,添加图画的亮度级。用 于操控像素怎么映射成亮度的主函数,便是所谓的显现器的伽玛函数,其典型值介于1.8到2.2之间。伽玛便是像素值与输出亮度的相关;假如G表明伽玛函 数,则输出亮度便是像素值(被归一化为介于0到1之间)的G次幂。

  

  走运的是,这能够运用选用伽玛的倒数次幂很简单地予以校对。所以,图画像素的完好改换是函数f(x)1/G和f(1-x)1/G。

  

  下面是通过伽玛校对后的边际混合图画。请注意,一般说来,需求对每个r、g、b值进行伽玛校对,由于它们运用的投影机各不相同。

  进一步完善

  下面是一个通过批改的边际混合函数,它供给混合区中心的某些亮度操控。“a”的取值规模为0到1,假如它大于0.5,则混合区的中心变亮;假如它小于0.5,则混合区的中心变暗。

  

  投影机黑电平

  

  混合区在多大程度上变得不行见,最首要的限制要素便是投影机生成黑电平的程度。CRT投影机一般具有最大的黑电平,但这种投影机因其它原因(体积巨大、需求 校准、低照度等)而并不受人欢迎;LCD投影机一般具有很差的黑电平;DLP投影机比较好(这些实验中运用的都是DLP投影机)。制造商发布的有关黑电平 的首要目标是对比度,编撰本文之时,有不少投影机的标称对比度约为1500:1到2000:1;有些投影机的标称对比度高达3000:1乃至 3500:1。一般说来,投影机亮度和对比度之间存在某种交流联系,大多数用户想要亮度较大的投影机,但要以较差的黑电平为价值。

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