專利名稱：利用光學(xué)函數(shù)發(fā)生器的無縫平鋪顯示器的電子校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)顯示器，特別涉及利用多投影儀校準(zhǔn)平鋪顯示器儀產(chǎn)生大的和/或分辨率較高的圖像。
背景技術(shù)：
多投影顯示器多年來已經(jīng)被提出和使用。在二十世紀(jì)五十年代，已經(jīng)開發(fā)了用于電影工業(yè)的“CINERAMA”系統(tǒng)。CINERAMA系統(tǒng)使用三個膠片以利用三個獨(dú)立的投影儀投射三個圖像，接著將三個圖像結(jié)合以形成單個全景圖像。迪斯尼樂園繼續(xù)使用類似的多投影儀系統(tǒng)，其中一圈投影儀在環(huán)繞圓形房間的墻壁的屏幕上投影。
在視頻領(lǐng)域，多投影儀系統(tǒng)在多種專業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)被提出和使用。Herndon的美國專利US 4,103,435和Taylor的美國專利US 3,833,764提出了用于飛行模擬裝置的多投影儀系統(tǒng)，多個視屏相互靠近地設(shè)置以形成大的平鋪圖像顯示器。
基于多投影儀顯示器系統(tǒng)的許多視頻的困難是多個圖像通常不以單個連續(xù)圖像的形式出現(xiàn)在顯示屏上。當(dāng)多個圖像并排地和/或從上到下地投射到單個屏幕上時，通常在圖像之間存在接縫或者重疊區(qū)域，例如一種M×N投影儀陣列，其中M和N用正整數(shù)表示，但是在使用顯示器的重疊和部分時，可設(shè)定分?jǐn)?shù)。根據(jù)個人優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，個人優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)可包括可靠性、故障容差、費(fèi)用和性能，M×N投影儀陣列也可被布置成具有恒定和相同的重疊的形式或者可被布置成具有變化的重疊度的形式。最終的顯示圖像將表現(xiàn)為并排布置的多個圖像并且圖像之間存在縫隙，或者如果使圖像重疊在單個屏幕上，那么在圖像之間存在明線或者帶。在重疊區(qū)域中，來自于每一個投影儀的光將加到其它的投影儀的輸出光上。這也適用于黑輸出電平。理想地，當(dāng)顯示黑圖像時，該重疊區(qū)域應(yīng)該在整個顯示圖像上是非常均勻的黑。但實際上人們通常觀察黑圖像在重疊區(qū)域中變亮。當(dāng)兩個投影儀的圖像重疊時，在圖像的重疊區(qū)域中的光量約為僅存在一個投影儀圖像的區(qū)域中在屏幕上觀察的光量的兩倍；在四個投影圖像重疊的區(qū)域中，光量約為單個投影圖像的四倍等。這樣，屏幕的觀察者通常將看到包含不良產(chǎn)物的輸出圖像。對于白圖像以及對于在黑和白之間的所有圖像會出現(xiàn)相同的效果。通常，黑和白圖像可被概念化為用于構(gòu)成任何含量橫跨這兩個極限的圖像的上和下參考電平。
現(xiàn)有技術(shù)，例如在全景平鋪顯示器中，為了解決重疊問題，需要顯示裝置具有漫射光很低的黑參考電平。這需要CRTs，這是因為CRTs具有自然的反差比并且黑度較深，比諸如LCD投影儀和DMD投影儀的其它常用顯示媒體暗幾倍。盡管深黑顯示器或者僅CRT結(jié)構(gòu)在許多應(yīng)用中能夠很好地工作，但是不能滿足電影、醫(yī)療和其它需要高圖像質(zhì)量和性能的工業(yè)中的要求。在這些高性能應(yīng)用中，反差比要求通常超過1000∶1。電影工業(yè)通常要求1500∶1，醫(yī)療工業(yè)通常要求用于數(shù)字射線照相術(shù)的顯示器具有范圍在2000∶1至4000∶1的范圍內(nèi)的反差比。在CRTs的反差比處于這樣的范圍或者較低的范圍，如在僅CRT結(jié)構(gòu)中所用的任何重疊策略都是無效的。它是反差比除以所用CRTs的數(shù)量。這樣，對于要求反差比為1500∶1的電影應(yīng)用，CRTs的任何重疊將使重疊區(qū)域中的反差比減小至750∶1。任何具有以2×2矩陣形式重疊的四個CRTs的區(qū)域?qū)⒈憩F(xiàn)出四倍的亮度，這樣反差比減小至375∶1。在該工業(yè)中，這是可觀察到的并且通常是不良的。
為了隱藏這樣的產(chǎn)物，人們已經(jīng)作出了一些努力，一個這樣的示例是將非重疊區(qū)域提升到與重疊區(qū)域相同的亮度。通常利用調(diào)節(jié)輸入視頻視頻信號電平以消除重疊區(qū)域的可見度來實施這樣的方案。但是，該方法降低整個顯示器的反差比，即使在僅單個投影儀投射其圖像內(nèi)容的區(qū)域。并且在多個CRTs或者其它成像裝置重疊它們的圖像的情況下，會對整個顯示器的反差比產(chǎn)生不良影響。
人們希望黑和白電平的強(qiáng)度下降以使重疊圖像產(chǎn)生從中心到邊緣的均勻亮度，包括投射圖像的重疊區(qū)域。實際上，這樣一種理想的亮度分布是難以實現(xiàn)的，顯示器通常會表現(xiàn)為，強(qiáng)度從顯示圖像的中心到邊緣是下降的。為了獲得一種均勻的、從中心到邊緣的亮度分布，需要將在顯示器中心和其它區(qū)域的自然強(qiáng)度限制為與邊緣處相同的數(shù)值。遺憾的是，這將降低顯示器自然亮度并且大大降低系統(tǒng)的圖像亮度轉(zhuǎn)換效率的功率。另一種基于人視覺對低空間頻率變化的不敏感性的方法是使平鋪圖像的邊緣附近的亮度分布降低。在理論上，可通過調(diào)節(jié)輸入到每一個顯示器的視頻以電子的方式實現(xiàn)這樣的分布。可利用圖像內(nèi)容使校正功能倍增并且在提供的多個灰度級上產(chǎn)生均勻的輸出。但是利用該方法，輸入圖像越接近黑態(tài)，實際與理想狀態(tài)的偏差越大。這是由于控制顯示器上的黑態(tài)的輸入視頻實際上不能達(dá)到真正的黑態(tài)。如上所述，這是由于即使當(dāng)顯示黑色時顯示技術(shù)通常傳送或者發(fā)光。
為了克服上述限制，Chen等人的未審訂的被共同受讓的專利申請?zhí)岢?，利用光學(xué)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生空間梯度分布，接著將空間梯度分布用于空間濾波器并接著將空間濾波器設(shè)置在每一個顯示器的成像路徑中任何位置以產(chǎn)生無縫平鋪顯示圖像。
通常，平鋪顯示器需要周期性重新校準(zhǔn)，這是由于它們的投影儀和/或其它硬件的性能會隨著時間而改變。為了解決這個問題，Chen等人的未審訂的被共同受讓的專利申請?zhí)岢?，一種校準(zhǔn)不包括在它們的投影儀中的空間濾波器的平鋪顯示器的方法和設(shè)備。但是，在該未審訂的專利申請中披露的方法和設(shè)備本身不能提供對包括在它們的投影儀中的空間濾波器的平鋪顯示器的校準(zhǔn)，這是由于空間濾波器通常會改變顯示器邊緣周圍的亮度特性。這可影響用于校準(zhǔn)方法的模板顯示。因此，在該領(lǐng)域中，需要一種校準(zhǔn)包括在它們的投影儀中的空間濾波器的平鋪顯示器的方法和設(shè)備。
另外，該未審定的專利申請披露了一種需要多個存儲器和硬件以校準(zhǔn)平鋪顯示器的方法和設(shè)備。因此，在該領(lǐng)域中，還需要一種需要較少的存儲器和硬件并且具有較高的處理速度以產(chǎn)生高分辨率平鋪圖像的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種對具有由多個顯示器產(chǎn)生的多個重疊的不連續(xù)圖像的無縫平鋪顯示圖像進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，對于在平鋪顯示器中所用的每一個投影儀，該方法產(chǎn)生一種從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。對于每一個用于捕捉顯示圖像的攝像機(jī)，該方法產(chǎn)生一種從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)，以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。該方法需要產(chǎn)生一種能夠?qū)ζ戒侊@示器中的每一個顯示圖像進(jìn)行有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。該方法還需要將高分辨率的圖像輸入到平鋪顯示器處理器中以形成平鋪顯示器的平鋪圖像，并且對輸入的高分辨率圖像進(jìn)行分割以形成基于平鋪顯示器中所用的圖像陣列的平鋪圖像。該方法需要利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)對分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲，以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。該方法需要對每一個預(yù)扭曲的圖像應(yīng)用空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)，以有效地調(diào)配平鋪顯示圖像中的色彩。
從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述中可以明顯地看出本發(fā)明的其它方面，附圖構(gòu)成了說明書的一部分。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的用于校準(zhǔn)和產(chǎn)生一個2×2圖像陣列的平鋪顯示器的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明所涉及的用于無縫平鋪顯示器系統(tǒng)的電子校準(zhǔn)方法的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生一種從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生一種從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生一種空間亮度變換函數(shù)的流程圖。
圖6示出了用于幾何失真校準(zhǔn)的9×9點陣圖形。
圖7示出了當(dāng)使用在顯示器的成像路徑中的空間濾波器時所得到的點陣圖形。
圖8示出了用于圖1中所示系統(tǒng)中的平鋪顯示器處理器的框圖的一個實施例。
圖9是表示本發(fā)明所涉及的校準(zhǔn)方法的框圖。
具體實施例方式
在下列參考附圖的詳細(xì)描述中，其中附圖是說明書的一部分，僅用于說明本發(fā)明的特定實施例。這些實施例在這里已經(jīng)被充分描述，足以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，應(yīng)該理解的是，這些實施例是可組合的，或者可使用其它的實施例，并且在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上、邏輯上和電子方面的變型。因此，下面的詳細(xì)描述表示對本發(fā)明的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由附屬的權(quán)利要求及其等同形式限定的。
特別是，該文獻(xiàn)描述一種在平鋪顯示器系統(tǒng)上進(jìn)行電子校準(zhǔn)以減小屏幕到攝像機(jī)與投影儀到屏幕之間的幾何失真和色彩失真，從而能夠有效地調(diào)配平鋪顯示器的顯示圖像中的色彩的方法和設(shè)備。
圖1是表示本發(fā)明所涉及的平鋪顯示器系統(tǒng)100的一個實施例的示意圖，該圖僅是示例性的，不是對本發(fā)明的限定。系統(tǒng)100包括能夠?qū)D像投射到顯示屏110上的2×2投影儀陣列120。2×2投影儀陣列120中的每一個投影儀包括能夠在屏幕110上產(chǎn)生無縫平鋪顯示圖像的空間濾波器160?？臻g濾波器160包括能夠產(chǎn)生無縫平鋪顯示圖像的空間梯度分布?？臻g濾波器160可設(shè)置在2×2投影儀陣列120中的每一個投影儀和屏幕110之間的成像路徑中的任何位置處。攝像機(jī)130與平鋪顯示器處理器140相連。在一個實施例中，攝像機(jī)130可是一個或者多個攝像機(jī)。
在圖1中所示的系統(tǒng)100中，投影儀120是這樣布置的，即，使顯示在屏幕上的圖像具有基本類似的尺寸、重疊150和微小的空間失真。通常，該手動粗調(diào)是快速的和容易的。為了實現(xiàn)無縫的平鋪顯示圖像，在圖像被送至2×2投影儀陣列120之前，每一個圖像必須被進(jìn)一步校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)是對投影儀120和攝像機(jī)130的細(xì)調(diào)。通常是通過對投影儀120、屏幕110和攝像機(jī)130進(jìn)行電子校準(zhǔn)來實現(xiàn)的。電子校準(zhǔn)的目的是使屏幕110上的平鋪圖像對準(zhǔn)，從一個平鋪圖像到另一個平鋪圖像使平鋪圖像無縫地混合并且減少在手動粗調(diào)后必然留下的任何亮度和色度偏差。盡管可通過改變每一個投影儀120中的光學(xué)部件對平鋪顯示器系統(tǒng)100進(jìn)行局部校準(zhǔn)，但是通常會受到時間、溫度和其它因素變化的影響，使手動粗調(diào)方法不能實際應(yīng)用。圖1中所示的平鋪顯示器系統(tǒng)100利用下面描述的圖像處理技術(shù)能夠自動地校準(zhǔn)、控制和提供無縫平鋪顯示器。
圖2是表示在平鋪顯示器系統(tǒng)上進(jìn)行電子校準(zhǔn)以產(chǎn)生無縫平鋪顯示圖像的方法200的流程圖。方法200包括確定屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)210。圖3示出了一種確定屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)的方法210。方法210包括在屏幕310上顯示預(yù)定的模板。顯示預(yù)定的模板可包括將實際的預(yù)定模板設(shè)置在屏幕上?；蛘撸ㄟ^由平鋪顯示器處理器產(chǎn)生預(yù)定的模板和顯示在屏幕上來實現(xiàn)顯示預(yù)定的模板。在該實施例中，預(yù)定模板是諸如在圖6中所示的9×9點陣圖形600的點陣圖形。接下來的步驟320和330包括利用攝像機(jī)捕捉顯示的預(yù)定模板的圖像和確定捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。確定捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性的步驟包括將捕捉圖像與預(yù)定的期望模板比較以確定捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。接下來的步驟340可包括將預(yù)定的模板從屏幕移除。接下來的步驟350包括產(chǎn)生可用于捕捉的平鋪顯示圖像的屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
方法200中的步驟220利用先前確定的屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)210確定顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)。圖4示出了一種確定顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)的方法220。方法220包括將空間濾波器設(shè)置在投影儀和屏幕之間的圖像路徑中的任何位置以調(diào)制光，產(chǎn)生無縫平鋪顯示器410。接下來的步驟420包括利用投影儀將第一預(yù)定圖像子集顯示在屏幕上。投影儀可是一個或者多個投影儀，而攝像機(jī)可是一個或者多個攝像機(jī)。在該示例中，第一預(yù)定圖像是諸如在圖6中所示的9×9點陣圖形600的預(yù)定點陣圖形。第一預(yù)定圖像子集可是諸如在圖7中所示的7×7點陣圖形700。這是由于在空間濾波器上應(yīng)用空間亮度分布以產(chǎn)生無縫平鋪顯示器而導(dǎo)致的。接下來的步驟可包括應(yīng)用屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)以在屏幕到攝像機(jī)的幾何性質(zhì)方面對捕捉圖像進(jìn)行校正。接下來的步驟430包括利用攝像機(jī)捕捉部分顯示的第一預(yù)定圖像。接下來的步驟440包括產(chǎn)生由于空間濾波器包含在投影儀和屏幕之間而沒有被顯示在屏幕上的第一預(yù)定圖像的剩余部分。產(chǎn)生第一預(yù)定圖像的剩余部分可包括利用外推函數(shù)產(chǎn)生9×9點陣中由于在投影儀和屏幕之間的圖像路徑中的空間濾波器而沒有被顯示的邊緣點。外推函數(shù)可是多項式函數(shù)的最小二乘擬合。用于產(chǎn)生邊緣點的外推函數(shù)可基于諸如二次或者多次多項式函數(shù)或者三次樣條函數(shù)。接著，使捕捉的第一預(yù)定圖像子集與所產(chǎn)生的第一預(yù)定圖像的剩余部分結(jié)合以形成第一預(yù)定圖像的合成形式450。接下來的步驟460包括通過將所形成的第一預(yù)定圖像與預(yù)定的期望比較來確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性。接下來的步驟470包括產(chǎn)生可用于投影儀的輸入視頻信號的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)以減少不需要的投影儀特性。利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。可周期性地重復(fù)捕捉、確定和處理的步驟。
在方法200中的下一個步驟230是確定用于提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。圖5示出了一種確定空間亮度變換函數(shù)的方法230。該方法230包括利用在平鋪顯示器系統(tǒng)中所用的每一個投影儀順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像的步驟510。順序地顯示平面場圖像包括利用不同的灰度以紅綠藍(lán)三原色顯示平面場圖像。在另一個實施例中，順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像還限定強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級，和輸入對應(yīng)于所限定的強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級的信號。在確定空間亮度變換函數(shù)中的接下來的步驟520和530包括利用在平鋪顯示器系統(tǒng)中所用的攝像機(jī)捕捉所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像，以及相對于最高和最低的平面場圖像使捕捉的平面場圖像正?；＠闷聊坏綌z像機(jī)的空間變換函數(shù)在屏幕到攝像機(jī)失真方面對捕捉的強(qiáng)度可變的平面場圖像進(jìn)行校正。使捕捉的平面場圖像正?；蛇M(jìn)一步包括利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)使平面場圖像在直角坐標(biāo)系中幾何地扭曲，在像素位置x和y處的攝像機(jī)測量亮度為L(x，y)。相對于最高值和最低值使灰度級和攝像機(jī)亮度正常化。在一個實施例中，最高的和最低的灰度值分別為255和0。利用下列等式使攝像機(jī)亮度正常化L‾(x,y)=L(x,y)-Lmin(x,y)Lmax(x,y)-Lmin(x,y)]]>其中Lmax(x，y)和Lmin(x，y)為在Dref＝255和0處捕捉的亮度。正?；椒ê喕怂惴ú⑶铱蛇m用于諸如24或者30比特的不同色深度的較簡單的硬件設(shè)計。正?；€可使變化較快的部件(諸如光源、光學(xué)積分器或者聚光器)與變化較慢的部件(諸如非均勻光閥傳輸和投影儀光學(xué)系統(tǒng))分離。
接下來的步驟540和550包括在所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處確定伽馬校正線性化亮度，以及通過利用Lref，center＝Scenter(Dref)＝Dref′計算參考灰度級，從而利用在所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處的伽馬校正線性化亮度使平面場圖像正?；?，其中D′ref是在伽馬校正空間中的參考灰度級，并且Scenter-1(D‾ref′)=D‾ref]]>是用于將圖像從伽馬校正空間變換到原始空間的反函數(shù)。反伽馬函數(shù)通常用不連續(xù)的數(shù)值表示，例如，對于紅綠藍(lán)每一種顏色，色深度為8或者10比特。輸入D′ref和相應(yīng)的輸出D′ref的數(shù)值以不連續(xù)的形式在諸如伽馬校正函數(shù)查閱表的硬件中實現(xiàn)以簡化硬件實現(xiàn)。通常，難以利用硬件計算諸如上述類型的數(shù)學(xué)函數(shù)的逆。利用表能夠簡化硬件設(shè)計和實現(xiàn)。輸入和輸出的不連續(xù)的數(shù)值可被存儲在存儲器中。盡管L(x，y)相對于D′ref在中心位置處被線性化，但是在平鋪顯示的中心位置Scenter處的相同的伽馬變換函數(shù)不對其它位置線性化，即，L‾ref(x,y)=Sx,y(D‾ref)=Sx,y(Sc-1(D‾ref′))=tx,y(D‾ref′).]]>換言之，Sx,ySc-1=tx,y≠1,]]>其中Sx，y是關(guān)于像素位置(x，y)的伽馬變換函數(shù)。
接下來的步驟560產(chǎn)生可用于模擬每一個經(jīng)過正常化的平面場圖像和確定用于提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。在偏離中心的位置處的伽馬變換函數(shù)的偏差，tx，y通常是慢變函數(shù)并且可利用空間函數(shù)的線性組合L‾(x,y)=tx,y(D‾′)=Σi=0mβi(D‾′)fi(x,y)]]>使其近似，其中βi(D′)是相應(yīng)函數(shù)fi(x，y)的空間系數(shù)。這些空間函數(shù)可是全局函數(shù)或者局部函數(shù)，這取決于投影系統(tǒng)的性能。在該實施例中，空間函數(shù)被表示為局部雙線性函數(shù)L‾(x,y)=tx,y(D‾′)=Σi=0mβi(D‾′)fi(x,y)=β0(D‾′)x+β1(D‾′)y+β2(D‾′)xy+β3(D‾′),,]]>其中f0(x，y)＝x，f1(x，y)＝y(tǒng)，f2(x，y)＝xy，f3(x，y)＝1以及m＝3。另外，空間系數(shù)βi(D′)可被表示為亮度函數(shù)的線性組合。接下來的步驟570包括通過將亮度表示為像素位置(x，y)和圖像數(shù)值D′來確定空間亮度變換函數(shù)。可利用二次函數(shù)以解析的方式將空間亮度變換函數(shù)表示為L‾(x,y)=tx,y(D‾′)=Σj=0n(Σi=0mcijfj(x,y))(D‾′)j,]]>其中cij是空間亮度系數(shù)。接著，可使在任何像素位置(x，y)處的圖像數(shù)值D′被推導(dǎo)為亮度L的標(biāo)準(zhǔn)二次函數(shù)。在利用查閱表進(jìn)行伽馬校正后，準(zhǔn)備在投影儀處使用數(shù)值D(x，y)。其它除了二次函數(shù)以外的數(shù)學(xué)分布，諸如較高階的多項式函數(shù)也可用于表示空間亮度變換函數(shù)。
確定空間亮度變換函數(shù)還可包括將空間函數(shù)應(yīng)用于每一個平面場圖像的預(yù)定部分，并且確定每一個平面場圖像的每一個預(yù)定部分的空間函數(shù)的第一組系數(shù)(空間系數(shù)βi(D′))和確定將有效地調(diào)配平鋪顯示器中的色彩的用于第一組系數(shù)的第二組系數(shù)(亮度系數(shù)cij)。
可變強(qiáng)度的平面場圖像可包括灰度可變的紅綠藍(lán)單色平面場圖像?？勺儚?qiáng)度被選擇以使兩個相鄰取樣強(qiáng)度之間的亮度差足夠小以可線性插入在可變強(qiáng)度之間。另外，在該實施例中，最高和最低平面場圖像指的是灰度光強(qiáng)分別為255和0的平面場圖像。
在方法200中的接下來的步驟240包括將高分辨率的原始圖像輸入到平鋪顯示器系統(tǒng)中。步驟250包括對輸入的原始圖像進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整根據(jù)平鋪顯示器中的圖像陣列分割高分辨率圖像以形成平鋪圖像并且還可包括在每一個被分割的圖像上加入預(yù)定的重疊區(qū)域。接下來的步驟可包括將斜坡函數(shù)應(yīng)用于每一個被分割的圖像的重疊區(qū)域以確保在重疊區(qū)域中色彩亮度混合的適當(dāng)比例。在一個代表性的系統(tǒng)中，高分辨率的原始圖像的分辨率為2560×2048像素并且四個分割的圖像的每一個的分辨率為1280×1024像素。
在方法200中的接下來的步驟260包括使每一個分割的平鋪圖像預(yù)扭曲，包括利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理每一個分割的平鋪圖像以向每一個投影儀提供第一變換輸入視頻信號，從而減少不需要的投影儀特性。
在方法200中的接下來的步驟270包括將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像以有效地調(diào)配平鋪顯示圖像中的色彩。這可通過取消所提供的每一個預(yù)扭曲的圖像的正?；⑶覍⒉殚啽碛糜诿恳粋€被取消正常化的圖像以向每一個投影儀提供第二變換輸入視頻信號。
圖8示出了平鋪顯示器處理器140的框圖，包括主要部件和與投影儀120和攝像機(jī)130的互連部分。處理器140包括分析器810、比較器820和存儲器830。分析器810包括圖像合成器840、圖像扭曲裝置850和圖像調(diào)配裝置860。如圖8中所示，投影儀120和攝像機(jī)130與平鋪顯示器處理器140相連。
圖9示出了分割原始輸入視頻信號的一個實施例。在該實施例中，原始輸入視頻信號具有2560×2048像素的高分辨率。在該實施例中，平鋪顯示器系統(tǒng)100具有2×2平鋪顯示陣列。在該實施例中，在將分割的圖像送至各個投影儀120以進(jìn)一步處理之前，包括圖像合成器840的分析器810將所接收的高分辨率原始圖像分割成四個預(yù)定尺寸的圖像。每一個分割的圖像包含如圖1中所示的特定的重疊區(qū)域150(重疊區(qū)域150取決于投影儀的設(shè)置和所需的高寬比布置)。在圖9中所示的該實施例中，四個分割的圖像的每一個都具有由四個投影儀910中的每一個投射的1280×1024像素的分辨率。在分割后，圖像合成器840將斜坡函數(shù)應(yīng)用于重疊區(qū)域150以確保每一個分割圖像的色彩亮度混合的適當(dāng)比例。
圖像扭曲裝置850接收來自于圖像合成器840的分割圖像并且在將分割圖像送至如圖9中所示的圖像調(diào)配裝置860之前對每一個分割圖像進(jìn)行預(yù)扭曲。進(jìn)行預(yù)扭曲以排列在相鄰?fù)队皟x120中的像素并且校正投影儀120、攝像機(jī)130和屏幕110中的光學(xué)或者機(jī)械失真。在一個實施例中，圖像扭曲裝置850利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)提供第一變換的輸入視頻信號以如步驟240、250、260和270中所述的減少一個或者多個不需要的投影儀性能，從而使所接收的分割圖像預(yù)扭曲。如下面所述的，利用屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)計算顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)。
每一個投影儀120將預(yù)定模板顯示在屏幕110上。在一個實施例中，預(yù)定的模板是設(shè)置在屏幕110上的實際模板。在另一個實施例中，預(yù)定的模板是由平鋪顯示器處理器140產(chǎn)生的并且被每一個投影儀120投射。接著，攝像機(jī)130捕捉顯示的預(yù)定模板的圖像。在一個實施例中，預(yù)定的模板是預(yù)定的點陣圖形。在圖4中所示的實施例中，預(yù)定的點陣圖形是9×9點陣圖形。接著，分析器810確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。在一個實施例中，平鋪顯示器處理器包括比較器820。在該實施例中，比較器820將捕捉的圖像與預(yù)定的期望模板進(jìn)行比較以確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性，諸如梯形畸變、枕形失真和桶形失真。接著，分析器810識別可用于每一個投影儀120的輸入視頻信號的屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)以減少不需要的攝像機(jī)特性。
每一個包括空間濾波器160的投影儀120在屏幕110上顯示第一預(yù)定圖像的子集。每一個攝像機(jī)130用于捕捉顯示在屏幕110上的第一預(yù)定圖像的子集。接著，分析器810通過應(yīng)用如在步驟210中所述的屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)對捕捉的圖像在屏幕到攝像機(jī)的幾何失真方面進(jìn)行分析和校正。接著，分析器810產(chǎn)生可用于每一個投影儀120的輸入視頻信號的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)以如步驟220中所述的減少不需要的投影儀特性。接著，圖像扭曲裝置850利用所產(chǎn)生的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)提供第一變換輸入視頻信號以減少一個或者多個不需要的投影儀特性，從而對輸入視頻信號進(jìn)行預(yù)扭曲。接著，利用空間亮度變換函數(shù)使分割的和預(yù)扭曲的圖像被濾波通過圖像調(diào)配裝置860以在每一個投影儀120的每一個像素位置處通過搜索進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳驶旌稀＠萌缭诓襟E230中所述的色彩失真校準(zhǔn)方法計算空間亮度變換函數(shù)。按照下列階段進(jìn)行圖像調(diào)配1.將空間亮度變換函數(shù)的反函數(shù)D‾′(x,y)=tx,y-1(Iinput(x,y)255)]]>用于預(yù)扭曲的第一變換輸入視頻信號。慢變函數(shù)t-1x，y允許局部雙線性函數(shù)以較低的分辨率取樣，諸如具有相應(yīng)的局部雙線性函數(shù)組的8×8、16×16或者32×32塊。其中Iinput是紅綠藍(lán)色的輸入圖像。
2.相對于最大亮度D′max和最小亮度D′min取消數(shù)值D′的正?；?。D′max和D′min是快變函數(shù)并且通過利用D′(x，y)＝D′(x，y)×(D′max(x，y)-Dmin′(x，y))+Dmin′(x，y)從而需要比t-1x，y很細(xì)小的取樣分辨率。
根據(jù)顯示器特性，可使用不同的取樣分辨率。調(diào)配通常需要全分辨率或者接近全分辨率以確保無縫圖像。在空間濾波器160設(shè)置在每一個投影儀120中時，接近全分辨率的要求降低并且可使用較大的取樣周期。
3.在將圖像供給到投影儀120之前應(yīng)用查閱表以利用Ioutput(x,y)=255×Scenter-1(D′(x,y))]]>有效地在平鋪圖像中調(diào)配色彩，其中Ioutput是紅綠藍(lán)色的輸出圖像。
查閱表可用于LCD投影儀，這是由于急劇升降的傳輸電壓的特性而導(dǎo)致的。
在重疊區(qū)域150中，在色彩調(diào)配過程中亮度從一個圖像到另一個圖像平滑地和單色調(diào)地下降。在一個實施例中，在水平和垂直方向上使用約80個重疊像素。通常，當(dāng)使用較多的重疊像素時容易進(jìn)行色彩調(diào)配。但是，較多的重疊像素會降低有效分辨率。
平鋪顯示器處理器140還包括存儲器830。存儲器830與分析器810和比較器820相連。在一個實施例中，存儲器830存儲顯示器到屏幕和屏幕到攝像機(jī)的變換系數(shù)、空間亮度變換系數(shù)和在所顯示的可變強(qiáng)度的平面場圖像的中心處的伽馬校正線性化亮度。
結(jié)論上述平鋪顯示器系統(tǒng)特別提供一種校準(zhǔn)包括在它們的投影儀中的空間濾波器的平鋪顯示器的方法和設(shè)備。另外，該平鋪顯示器系統(tǒng)簡化硬件和提高處理速度。
上述內(nèi)容是說明性的，非限定性的。其它許多實施例對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍是由附屬的權(quán)利要求及其等同形式限定的。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)無縫平鋪顯示器的方法，其包括將空間濾波器設(shè)置在圖像路徑中；利用投影儀將第一預(yù)定圖像子集顯示在屏幕上；利用攝像機(jī)捕捉所顯示的第一預(yù)定圖像的子集；利用所捕捉的第一預(yù)定圖像的子集產(chǎn)生由于所述圖像路徑中空間濾波器的包含在而沒有被顯示在屏幕上的第一預(yù)定圖像的剩余部分；使被捕捉的第一預(yù)定圖像的子集與所產(chǎn)生的第一預(yù)定圖像的剩余部分結(jié)合，以形成第一預(yù)定圖像的合成形式；確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性；以及產(chǎn)生可用于投影儀的輸入視頻信號的從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少不需要的投影儀特性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括通過將所形成的第一預(yù)定圖像與預(yù)定的期望比較來確定所形成的第一預(yù)定圖像是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括在屏幕上顯示圖像；以及手動調(diào)節(jié)投影儀，以使在顯示的圖像中具有最小的空間失真。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，手動調(diào)節(jié)投影儀包括分別手動調(diào)節(jié)一個或者多個投影儀，以粗略地獲得類似的尺寸、重疊和最小空間失真的顯示圖像。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，可周期性地重復(fù)捕捉、確定和處理的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一預(yù)定圖像是預(yù)定點陣圖形。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)定圖像的沒有被顯示的剩余部分包括利用外推函數(shù)產(chǎn)生由于空間濾波器設(shè)置在圖像路徑中而沒有被顯示的邊緣點。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，外推函數(shù)包括多項式函數(shù)的最小二乘擬合。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，從包括二次或者多次多項式函數(shù)和三次樣條函數(shù)的一組中選擇外推函數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括利用在平鋪顯示器系統(tǒng)中所用的多個投影儀中的每一個順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像；利用攝像機(jī)捕捉所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像；相對于多個投影儀中的每一個的最高和最低的平面場圖像使捕捉的平面場圖像正常化；對于每一個投影儀所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像的中心處確定伽馬校正線性化亮度；利用所確定的在每一個投影儀所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處的伽馬校正線性化亮度使平面場圖像正?；?；產(chǎn)生可用于模擬多個投影儀中的每一個的每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的空間函數(shù)；和利用空間函數(shù)確定用于為多個投影儀中的每一個提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，利用每一個投影儀順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像還包括限定強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級；以及輸入對應(yīng)于所限定的強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級的信號。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，確定空間亮度變換函數(shù)還包括將空間函數(shù)應(yīng)用于每一個平面場圖像的預(yù)定部分；確定對于每一個平面場圖像的每一個預(yù)定部分的空間函數(shù)的第一組系數(shù)；產(chǎn)生可模擬每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的每一個預(yù)定部分的所確定的第一組系數(shù)的空間亮度變換函數(shù)；以及確定將有效地調(diào)配平鋪顯示器中的色彩的用于第一組系數(shù)的第二組系數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述空間亮度變換函數(shù)是二次函數(shù)或者較高階的多項式函數(shù)。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，可變強(qiáng)度的平面場圖像包括可變灰度的紅、綠、藍(lán)、和單色平面場圖像。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將預(yù)定模板顯示在屏幕上；利用攝像機(jī)捕捉被顯示的預(yù)定模板的圖像；確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性；從屏幕去除預(yù)定模板；以及產(chǎn)生可用于被攝像機(jī)捕捉的圖像的從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)，以校正一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括將從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)應(yīng)用于被捕捉的所顯示的第一預(yù)定圖像子集，以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括將捕捉圖像與預(yù)定的期望模板比較，以確定捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，將預(yù)定模板顯示在屏幕上包括在屏幕上設(shè)置實際的預(yù)定模板。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定模板是點陣圖形。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括根據(jù)平鋪顯示器系統(tǒng)中的圖像陣列來分割高分辨率圖像，以形成平鋪圖像；對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲；以及將空間亮度變換函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的平鋪圖像，以在平鋪顯示圖像中調(diào)配色彩。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，分割高分辨率圖像還包括輸入高分辨率的圖像；根據(jù)平鋪顯示器中的圖像陣列來分割高分辨率圖像，以形成平鋪圖像；在每一個被分割的圖像上加入預(yù)定的重疊區(qū)域；以及將斜坡函數(shù)應(yīng)用于每一個被分割的圖像的重疊區(qū)域，以確保在重疊區(qū)域中色彩亮度混合的正確比例。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲還包括利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理每一個分割的平鋪圖像，以便向每一個投影儀提供第一變換輸入視頻信號，以減少不需要的投影儀特性。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像以有效地調(diào)配平鋪顯示圖像中的色彩還包括將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像；取消所提供的每一個預(yù)扭曲的圖像的正?；灰约皩⒉殚啽碛糜诿恳粋€被取消正?；膱D像，以分別為一個或者多個投影儀提供第二變換輸入視頻信號。
25.一種用于在平鋪顯示器系統(tǒng)中減少一個或者多個不需要特性的方法，其包括利用行發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)定點陣圖形的圖像；利用包括空間濾波器的投影儀將所產(chǎn)生的預(yù)定點陣圖形顯示在屏幕上以調(diào)制光，從而產(chǎn)生無縫平鋪顯示器；利用攝像機(jī)捕捉顯示的預(yù)定點陣圖形；將捕捉的預(yù)定點陣圖形與預(yù)定的期望點陣圖形進(jìn)行比較，以確定所形成的預(yù)定點陣圖形是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性；產(chǎn)生可用于投影儀的輸入視頻信號的從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少不需要的投影儀特性；以及利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號，以提供第一變換的輸入視頻信號，以便減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，將捕捉的預(yù)定點陣圖形與預(yù)定的期望點陣圖形進(jìn)行比較還包括通過從捕捉的圖像中減去黑的被捕捉圖像來計算點位置；以及利用預(yù)定的期望點陣圖形的已知的點位置選取計算的點位置。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)包括根據(jù)利用已知的點位置選取計算的點位置的結(jié)果來產(chǎn)生顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)。
28.一種無縫平鋪顯示器系統(tǒng)，其包括包括空間梯度分布的空間濾波器，所述空間濾波器分別設(shè)置在多個投影儀的每一個與屏幕之間的圖像路徑中，以產(chǎn)生無縫圖像顯示器；用于捕捉由多個投影儀的每一個所顯示的第一預(yù)定圖像的子集的攝像機(jī)；與多個投影儀的每一個和攝像機(jī)相連的無縫顯示器處理器，其中，所述無縫顯示器處理器還包括分析器，所述分析器能夠產(chǎn)生由于空間濾波器設(shè)置在投影儀和攝像機(jī)之間的所述圖像路徑中而沒有被顯示的第一預(yù)定圖像的剩余部分，所述分析器將所產(chǎn)生的第一預(yù)定圖像的剩余部分與捕捉的第一預(yù)定圖像子集結(jié)合以形成第一預(yù)定圖像的合成形式，所述分析器確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性，以及所述分析器還能夠識別可用于投影儀的輸入視頻信號的從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)以減少不需要的投影儀特性；以及利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括與所述分析器相連的比較器，所述比較器用于接收來自于分析器的所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式并且將所接收的形成的第一預(yù)定圖像的合成形式與預(yù)定的期望圖像進(jìn)行比較以確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性。
30.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一預(yù)定圖像是預(yù)定點陣圖形。
31.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器利用外推函數(shù)產(chǎn)生第一預(yù)定圖像的剩余部分。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，外推函數(shù)包括多項式函數(shù)的最小二乘擬合。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，從包括二次或者多次多項式函數(shù)和三次樣條函數(shù)的組中選擇外推函數(shù)。
34.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器還利用投影儀來顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像，并且攝像機(jī)捕捉所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像；相對于灰度最高和最低的平面場圖像使捕捉的平面場圖像正?；⑶以谒@示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處確定伽馬校正線性化亮度，以及還利用所確定的在所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處的伽馬校正線性化亮度使平面場圖像正常化；以及識別可用于模擬每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的空間函數(shù)，和利用空間函數(shù)確定用于提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器通過將空間函數(shù)應(yīng)用于每一個平面場圖像的預(yù)定部分來確定空間亮度變換函數(shù)確定每一個平面場圖像的空間函數(shù)的第一組系數(shù)；并且還識別可模擬每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的每一個預(yù)定部分的所確定的第一組系數(shù)的空間亮度變換函數(shù)；以及確定將有效地調(diào)配平鋪顯示器中的色彩的用于第一組系數(shù)的第二組系數(shù)。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間函數(shù)是局部雙線性函數(shù)。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間亮度變換函數(shù)是二次函數(shù)或者較高階的多項式函數(shù)。
38.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，可變強(qiáng)度的平面場圖像包括可變灰度的紅、綠、藍(lán)、單色平面場圖像。
39.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述平鋪顯示器處理器還包括與分析器和比較器相連的存儲器，所述存儲器用于存儲在所顯示的可變強(qiáng)度的平面場圖像的中心處存儲伽馬校正線性化亮度和用于空間亮度變換函數(shù)的查閱表。
40.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述投影儀還將預(yù)定模板顯示在屏幕上，攝像機(jī)還捕捉顯示的預(yù)定模板的圖像，以及分析器還確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性；并且產(chǎn)生從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)，以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，分析器將從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)應(yīng)用于被捕捉的第一預(yù)定圖像子集，以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
42.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定模板是點陣圖形。
43.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，分析器根據(jù)平鋪顯示器系統(tǒng)中的顯示圖像陣列和在平鋪顯示器系統(tǒng)中的顯示圖像陣列之間的重疊區(qū)域?qū)⒏叻直媛蕡D像分割成平鋪圖像；對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲；以及將空間亮度變換函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的平鋪圖像，以在平鋪顯示圖像中調(diào)配色彩。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器還通過在每一個被分割的圖像上加入預(yù)定的重疊區(qū)域，將高分辨率圖像分割成平鋪圖像；以及將斜坡函數(shù)應(yīng)用于每一個被分割的圖像的重疊區(qū)域以確保在重疊區(qū)域中色彩亮度混合的適當(dāng)比例。
45.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器還以這樣的方式對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲，即，利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理每一個分割的平鋪圖像以向每一個投影儀提供第一變換輸入視頻信號，以減少不需要的投影儀特性。
46.如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器還將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像；取消所提供的每一個預(yù)扭曲的圖像的正?；?；以及在將每一個圖像輸入到一個或者多個投影儀中之前將查閱表用于每一個被取消正?；膱D像以在平鋪顯示器系統(tǒng)中調(diào)配色彩。
47.一種校準(zhǔn)無縫平鋪顯示器(100)的方法，其包括將空間濾波器(160)設(shè)置在圖像路徑中；利用投影儀(120)將第一預(yù)定圖像子集顯示在屏幕(110)上；利用攝像機(jī)(130)捕捉所顯示的第一預(yù)定圖像的子集；利用所捕捉的第一預(yù)定圖像的子集產(chǎn)生由于在所述圖像路徑中包含空間濾波器(160)而沒有被顯示在屏幕上的第一已知圖像的剩余部分；使捕捉的第一預(yù)定圖像子集與所產(chǎn)生的第一已知圖像的剩余部分結(jié)合，以形成第一預(yù)定圖像的合成形式；確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性；以及產(chǎn)生可用于投影儀的輸入視頻信號的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少不需要的投影儀特性。
48.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，還包括通過將所形成的第一預(yù)定圖像與預(yù)定的期望比較來確定所形成的第一預(yù)定圖像是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，還包括在屏幕(110)上顯示圖像；以及手動調(diào)節(jié)投影儀(120)以在顯示的圖像中具有最小的空間失真。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，手動調(diào)節(jié)投影儀包括分別手動調(diào)節(jié)一個或者多個投影儀(120)以粗略地獲得類似的尺寸、重疊和最小空間失真的顯示圖像。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，可周期性地重復(fù)捕捉、確定和處理的步驟。
53.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，第一預(yù)定圖像是預(yù)定點陣圖形。
54.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生第一預(yù)定圖像的沒有被顯示的剩余部分包括利用外推函數(shù)產(chǎn)生由于空間濾波器(160)設(shè)置在圖像路徑中而沒有被顯示的邊緣點。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，外推函數(shù)包括多項式函數(shù)的最小二乘擬合。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，從包括二次或者多次多項式函數(shù)和三次樣條函數(shù)的組中選擇外推函數(shù)。
57.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，還包括利用在平鋪顯示器系統(tǒng)(100)中所用的多個投影儀中的每一個順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像；利用攝像機(jī)(130)捕捉所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像；相對于多個投影儀(120)中的每一個的最高和最低的平面場圖像使捕捉的平面場圖像正?；辉诿恳粋€投影儀(120)所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處確定伽馬校正線性化亮度；利用所確定的在每一個投影儀(120)所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處的伽馬校正線性化亮度使平面場圖像正?；划a(chǎn)生可用于模擬多個投影儀(120)中的每一個的每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的空間函數(shù)；和利用空間函數(shù)確定用于為多個投影儀(120)中的每一個提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，利用每一個投影儀順序地顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像包括限定強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級；以及輸入對應(yīng)于所限定的強(qiáng)度可變的平面場圖像的灰度級的信號。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，確定空間亮度變換函數(shù)還包括將空間函數(shù)應(yīng)用于每一個平面場圖像的預(yù)定部分；確定每一個平面場圖像的每一個預(yù)定部分的空間函數(shù)的第一組系數(shù)；產(chǎn)生可模擬每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的每一個預(yù)定部分的所確定的第一組系數(shù)的空間亮度變換函數(shù)；以及確定將有效地調(diào)配平鋪顯示器中的色彩的用于第一組系數(shù)的第二組系數(shù)。
60.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述空間亮度變換函數(shù)是二次函數(shù)或者較高階的多項式函數(shù)。
61.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，可變強(qiáng)度的平面場圖像包括可變灰度的紅綠藍(lán)單色平面場圖像。
62.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，還包括將預(yù)定模板顯示在屏幕(110)上；利用攝像機(jī)(130)捕捉顯示的預(yù)定模板的圖像；確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性；從屏幕(110)去除預(yù)定模板；以及產(chǎn)生可用于被攝像機(jī)捕捉的圖像的屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)以校正一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，還包括將屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)應(yīng)用于被捕捉的所顯示的第一預(yù)定圖像子集以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
64.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，還包括將捕捉圖像與預(yù)定的期望模板比較以確定捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
65.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，將預(yù)定模板顯示在屏幕(110)上包括在屏幕上設(shè)置實際預(yù)定模板。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定模板是點陣圖形。
67.如權(quán)利要求62所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)平鋪顯示器系統(tǒng)(100)中的圖像陣列分割高分辨率圖像以形成平鋪圖像；對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲；以及將空間亮度變換函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的平鋪圖像以在平鋪顯示圖像中調(diào)配色彩。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，還包括輸入高分辨率的圖像；根據(jù)平鋪顯示器中的圖像陣列分割高分辨率圖像以形成平鋪圖像；在每一個被分割的圖像上加入預(yù)定的重疊區(qū)域；以及將斜坡函數(shù)應(yīng)用于每一個被分割的圖像的重疊區(qū)域，以確保在重疊區(qū)域中色彩亮度混合的正確比例。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲還包括利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理每一個分割的平鋪圖像，以向每一個投影儀提供第一變換輸入視頻信號，從而減少不需要的投影儀特性。
70.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像以有效地調(diào)配平鋪顯示圖像中的色彩還包括將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像；取消所提供的每一個預(yù)扭曲的圖像的正?；?；以及將查閱表用于每一個被取消正?；膱D像以分別為一個或者多個投影儀(120)提供第二變換輸入視頻信號。
71.一種用于在平鋪顯示器系統(tǒng)(100)中減少一個或者多個不需要特性的方法，其包括利用行發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)定點陣圖形的圖像；利用包括空間濾波器(160)的投影儀(120)將所產(chǎn)生的預(yù)定點陣圖形顯示在屏幕(110)上以調(diào)制光，從而產(chǎn)生無縫平鋪顯示器；利用攝像機(jī)捕捉顯示的預(yù)定點陣圖形；將捕捉的預(yù)定點陣圖形與預(yù)定的期望點陣圖形進(jìn)行比較以確定所形成的預(yù)定點陣圖形是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性；產(chǎn)生可用于投影儀的輸入視頻信號的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少不需要的投影儀特性；以及利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號，以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，將捕捉的預(yù)定點陣圖形與預(yù)定的期望點陣圖形進(jìn)行比較還包括通過從捕捉的圖像中減去黑的被捕捉圖像來計算點位置；以及利用預(yù)定的期望點陣圖形的已知的點位置選取計算的點位置。
73.如權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)包括根據(jù)利用已知的點位置選取計算的點位置的結(jié)果產(chǎn)生顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)。
74.一種無縫平鋪顯示器系統(tǒng)(100)，其包括包括空間梯度分布的空間濾波器(160)，所述空間濾波器分別設(shè)置在多個投影儀(120)的每一個與屏幕(110)之間的圖像路徑中以產(chǎn)生無縫圖像顯示器(100)；用于捕捉由多個投影儀(120)的每一個所顯示的第一預(yù)定圖像的子集的攝像機(jī)(130)；與多個投影儀(120)的每一個和攝像機(jī)(130)相連的無縫顯示器處理器(140)，其中，所述無縫顯示器處理器(140)還包括分析器(810)，所述分析器能夠產(chǎn)生由于空間濾波器(160)設(shè)置在投影儀和攝像機(jī)之間的所述圖像路徑中而沒有被顯示的第一預(yù)定圖像的剩余部分，所述分析器將所產(chǎn)生的第一預(yù)定圖像的剩余部分與捕捉的第一預(yù)定圖像子集結(jié)合以形成第一預(yù)定圖像的合成形式，所述分析器(810)確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性，以及所述分析器(810)還能夠識別可用于投影儀的輸入視頻信號的顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)以減少不需要的投影儀特性；以及利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理輸入視頻信號以提供第一變換的輸入視頻信號，從而減少一個或者多個不需要的投影儀特性。
75.如權(quán)利要求74所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器(140)還包括與所述分析器(810)相連的比較器(820)，所述比較器用于接收來自于分析器(810)的所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式并且將所接收的形成的第一預(yù)定圖像的合成形式與預(yù)定的期望圖像進(jìn)行比較以確定所形成的第一預(yù)定圖像的合成形式是否具有一個或者多個不需要的投影儀特性。
76.如權(quán)利要求74所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一預(yù)定圖像是預(yù)定點陣圖形。
77.如權(quán)利要求74所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)利用外推函數(shù)產(chǎn)生第一預(yù)定圖像的剩余部分。
78.如權(quán)利要求77所述的系統(tǒng)，其特征在于，外推函數(shù)包括多項式函數(shù)的最小二乘擬合。
79.如權(quán)利要求78所述的系統(tǒng)，其特征在于，從包括二次或者多次多項式函數(shù)和三次樣條函數(shù)的組中選擇外推函數(shù)。
80.如權(quán)利要求74所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)還利用投影儀(120)來顯示強(qiáng)度可變的平面場圖像，以及攝像機(jī)(130)捕捉所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像；相對于灰度最高和最低的平面場圖像使捕捉的平面場圖像正?；⑶以谒@示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處確定伽馬校正線性化亮度，以及還利用所確定的在所顯示的強(qiáng)度可變的平面場圖像中心處的伽馬校正線性化亮度使平面場圖像正?；缓妥R別可用于模擬每一個經(jīng)過正?；钠矫鎴鰣D像的空間函數(shù)；和利用空間函數(shù)確定用于提供有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。
81.如權(quán)利要求80所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)通過將空間函數(shù)應(yīng)用于每一個平面場圖像的預(yù)定部分來確定空間亮度變換函數(shù)確定每一個平面場圖像的空間函數(shù)的第一組系數(shù)；并且還識別可模擬每一個經(jīng)過正常化的平面場圖像的每一個預(yù)定部分的所確定的第一組系數(shù)的空間亮度變換函數(shù)；以及確定將有效地調(diào)配平鋪顯示器中的色彩的用于第一組系數(shù)的第二組系數(shù)。
82.如權(quán)利要求81所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間函數(shù)是局部雙線性函數(shù)。
83.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間亮度變換函數(shù)是二次函數(shù)或者較高階的多項式函數(shù)。
84.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其特征在于，可變強(qiáng)度的平面場圖像包括可變灰度的紅綠藍(lán)單色平面場圖像。
85.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述平鋪顯示器處理器(140)還包括與分析器(810)和比較器(820)相連的存儲器(830)，所述存儲器用于存儲在所顯示的可變強(qiáng)度的平面場圖像的中心處存儲伽馬校正線性化亮度和用于空間亮度變換函數(shù)的查閱表。
86.如權(quán)利要求82所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述投影儀(120)還將預(yù)定模板顯示在屏幕(110)上，攝像機(jī)(130)還捕捉顯示的預(yù)定模板的圖像，以及分析器(810)還確定被捕捉的圖像是否具有一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性；并且產(chǎn)生屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
87.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其特征在于，分析器(810)將屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)應(yīng)用于被捕捉的第一預(yù)定圖像子集以減少一個或者多個不需要的攝像機(jī)特性。
88.如權(quán)利要求86所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定模板是點陣圖形。
89.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，分析器(810)根據(jù)平鋪顯示器系統(tǒng)中的顯示圖像陣列和在平鋪顯示器系統(tǒng)(100)中的顯示圖像陣列之間的重疊區(qū)域?qū)⒏叻直媛蕡D像分割成平鋪圖像；對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲；以及將空間亮度變換函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的平鋪圖像以在平鋪顯示圖像中調(diào)配色彩。
90.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)還通過在每一個被分割的圖像上加入預(yù)定的重疊區(qū)域?qū)⒏叻直媛蕡D像分割成平鋪圖像；以及將斜坡函數(shù)應(yīng)用于每一個被分割的圖像的重疊區(qū)域以確保在重疊區(qū)域中色彩亮度混合的適當(dāng)比例。
91.如權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)還以這樣的方式對每一個分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲，即，利用顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)處理每一個分割的平鋪圖像以向每一個投影儀提供第一變換輸入視頻信號，從而減少不需要的投影儀特性。
92.如權(quán)利要求91所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析器(810)還將空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)應(yīng)用于每一個預(yù)扭曲的圖像；取消所提供的每一個預(yù)扭曲的圖像的正?；?；以及在將每一個圖像輸入到一個或者多個投影儀(120)中之前將查閱表用于每一個被取消正?；膱D像以在平鋪顯示器系統(tǒng)中調(diào)配色彩。
全文摘要
一種對具有由多個投影儀產(chǎn)生的多個重疊的不連續(xù)圖像的無縫顯示圖像進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該方法包括對于在平鋪顯示器中所用的每一個投影儀產(chǎn)生一種從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)，以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。該方法包括對于每一個用于捕捉顯示圖像的攝像機(jī)產(chǎn)生一種從屏幕到攝像機(jī)的空間變換函數(shù)，以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。該方法需要產(chǎn)生一種能夠?qū)ζ戒侊@示器中的每一個顯示圖像進(jìn)行有效的色彩校準(zhǔn)的空間亮度變換函數(shù)。該方法還需要將高分辨率的圖像輸入到平鋪顯示器處理器中，以形成平鋪顯示器的平鋪圖像，并且對輸入的高分辨率圖像進(jìn)行分割，以形成基于平鋪顯示器中所用的圖像陣列的平鋪圖像。該方法需要利用從顯示器到屏幕的空間變換函數(shù)對分割的平鋪圖像進(jìn)行預(yù)扭曲以減少一個或者多個不需要的幾何投影儀特性。該方法需要對每一個預(yù)扭曲的圖像應(yīng)用空間亮度變換函數(shù)的逆函數(shù)，以有效地調(diào)配平鋪顯示圖像中的色彩。
文檔編號G06T3/00GK1471792SQ01818124
公開日2004年1月28日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者C·J·陳, C J 陳 申請人:霍尼韋爾國際公司