球幕多通道投影仿真方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于屏幕投影顯示技術領域，具體涉及一種球幕多通道投影仿真方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技的高速發(fā)展，社會信息化程度也不斷增強，大屏幕投影技術近年來廣泛 使用在大型會議、電影放映甚至家庭娛樂等領域。
[0003] 作為大屏幕投影的一種，球幕多通道投影是指使用多臺投影機，在球形屏幕上拼 接融合投影出完整連續(xù)的畫面。球幕投影可以表現(xiàn)出高分辨率、大視角范圍的顯示效果，可 以給觀眾帶來新穎的視覺體驗，讓觀眾感受到強烈的視覺震撼和身臨其境的感覺。
[0004] 在計算機3D技術中，對于球幕多通道投影，通常將投影畫面作為紋理，將紋理坐 標與均勻的二維頂點陣列對應，每個頂點都有自己的二維空間位置坐標和對應的二維紋理 坐標，求每個頂點所對應二維紋理坐標的過程即為球幕投影仿真的過程。也就是說，投影仿 真是指：根據(jù)球幕和投影機的相對位置，通過仿真計算，確定出每個投影機的投射畫面。
[0005] 目前投影仿真的通常方法為：通過人工計算或估算的方法，計算出二維頂點陣列 中每個頂點對應的紋理坐標。對于人工計算方式，由于人工計算比較繁瑣，往往因為二維頂 點陣列的維數(shù)不夠，一般只能達到10*10的維數(shù)，從而導致圖像的擬合精度不夠，畫面形狀 過渡不夠平滑的問題；而對于估算的方法，因為本身沒有體現(xiàn)投影仿真的本質(zhì)原理，所以也 存在校正操作工作量大、校正精度不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種球幕多通道投影仿真方法，提高了人 工調(diào)試的效率和仿真結(jié)果的精準度。
[0007] 本發(fā)明采用的技術方案如下：
[0008] 本發(fā)明提供一種球幕多通道投影仿真方法，包括以下步驟：
[0009] S1，建立仿真模型，向該仿真模塊中輸入已知參數(shù)值；其中，所述已知參數(shù)值包括 以下參數(shù)：投影機所處位置的三維空間坐標、投影機左右轉(zhuǎn)動角度、投影機上下傾斜角度、 投影機投影比和投影機長寬比；
[0010] S2,使仿真模型進行仿真計算，具體為：
[0011] S2. 1，對于球幕多通道投影的場景，設任意一個投影機i對應投影通道i，在投影 通道i的投射畫面上建立mXn的均勻二維頂點陣列，頂點（0,0)位于投影畫面的左下角， 坐標值為（〇,〇);頂點（m -l，n_l)位于投影畫面的右上角，坐標值為（m-l，n_l);
[0012] S2. 2,投影機i發(fā)出的光線將二維頂點陣列投射到球幕上，計算二維頂點陣列在 球幕上投射點的位置坐標；
[0013] S2. 3,進一步計算球幕上投射點在紋理畫面上的紋理位置坐標；
[0014] S2. 4,判斷紋理畫面上的紋理坐標是否為所需要的紋理位置坐標，如果判斷結(jié)果 為否，則調(diào)整Sl中的所述已知參數(shù)值，然后使所述仿真模型重新進行仿真計算，直到使紋 理畫面上的紋理坐標滿足要求。
[0015] 優(yōu)選的，S2.2具體為：
[0016] S2. 2. 1，讀取用戶輸入的投影機i所處位置的三維空間坐標，令其為坐標原點 〇(〇,〇,〇),同時建立空間坐標系xyz和球坐標系（r，θ，φ)，設所建立的mXn的均勻二維 頂點陣列為矩形LMKI，設矩形LMKI的IK邊與平面xoy平行；
[0017] S2. 2. 2,取LMKI的幾何中心為點A(xA，yA，zA)，長LI和寬IK的中點分別為C(xc， yc，zc)、D (xD，yD，zD)，則冗―〇,廟丄?!，Μ丄應，應丄而;對于二維頂點陣列上任一 頂點Β，光線石致在球幕上的交點為Τ，即：T點即為頂點B在球幕上的投射點；
[0018] S2. 2. 3,依次計算向量g、向量瓦、向量而、向量jg，然后計算出向量麗；
[0019] S2. 2. 4,設光線的起點為S，則方向d戈
【主權(quán)項】
1. 一種球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，包括w下步驟： S1，建立仿真模型，向該仿真模塊中輸入已知參數(shù)值；其中，所述已知參數(shù)值包括W下 參數(shù)；投影機所處位置的H維空間坐標、投影機左右轉(zhuǎn)動角度、投影機上下傾斜角度、投影 機投影比和投影機長寬比； S2,使用仿真模型進行仿真計算，具體為： S2. 1，對于球幕多通道投影的場景，設任意一個投影機i對應投影通道i，在投影通道i 的投射畫面上建立mXn的均勻二維頂點陣列，頂點（0,0)位于投影畫面的左下角，坐標值 為（〇,〇);頂點位于投影畫面的右上角，坐標值為; S2. 2,投影機i發(fā)出的光線將二維頂點陣列投射到球幕上，計算二維頂點陣列在球幕 上投射點的位置坐標； S2. 3,進一步計算球幕上投射點在紋理畫面上的紋理位置坐標； S2. 4,判斷紋理畫面上的紋理坐標是否為所需要的紋理位置坐標，如果判斷結(jié)果為否， 則調(diào)整S1中的所述已知參數(shù)值，然后使所述仿真模型重新進行仿真計算，直到使紋理畫面 上的紋理坐標滿足要求。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 2具體為： S2. 2. 1，讀取用戶輸入的投影機i所處位置的H維空間坐標，令其為坐標原點0(0,0， 0)，同時建立空間坐標系xyz和球坐標系（r，0，巧），設所建立的mXn的均勻二維頂點陣 列為矩形LMKI，設矩形LMKI的IK邊與平面xoy平行； S2. 2. 2,取LMKI的幾何中也為點A(xA，yA，Za)，長LI和寬IK的中點分別為C(x。y。 zc)、D (X。，y。，Zd)，則瓦± 口，顯±巧，諒±瓦，麗丄顯;對于二維頂點陣列上任一頂點 B，光線巧g在球幕上的交點為T，即；T點即為頂點B在球幕上的投射點； S2. 2. 3,依次計算向量瓦向量盈f、向量向量百g,然后計算出向量巧君； Typ S2. 2. 4,設光線的起點為S，則方向d為則求出頂點B在球幕上的投射點T為 S + 其中，
其中r代表半徑；V S S-C，C為球幕的球 也。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 2. 3中，各向量計 算方法為： (1)向量掃立通過W下方法計算： 在球坐標系（r，0，巧）中，點A(XA，yA，ZA)用H個有次序的數(shù)(r，0麗，q>肅).表示， 其中：r代表半徑； 中諒為石立在平面xoy上的投影與X軸正向的夾角，即為所述投影 機左右轉(zhuǎn)動角度； 0品為巧直與Z軸正向的夾角，即為所述投影機上下傾斜角度； 則計算得出點A的坐標XA，yA，ZA分別為；Xa二rsinQ品cosq>^; Ya二

則
(2) 向量互石通過W下方法計算： 在球坐標系（r, 0，（p )中，點C(Xc，yc，Zc)用H個有次序的數(shù)(r品，0瓦鄰瓦)表示， 其牛
根據(jù)投影機的投影比的定義，首先讀取用戶輸入的投影機投影比，由于
(3) 向量互0通過W下方法計算： 讀取用戶輸入的投影機長寬比，設投影的長寬比為aspect，則aspect = 胃， 由于瓦!丄巧左五巧丄文云巧丄巧左因此利用向量外積的方法求向量五氏即：
(4) 向量^通過W下方法計算： 點A為幾何中也，C為線LI的中點，D為線IK的中點，B點代表mXn陣列上任一頂點，
根據(jù)向量加法法則知，五g =五？ +巧，根據(jù)向量與單位向量之間的關系得到
(5) 向量巧吾通過W下方法計算： 由于M^均已求出，則根據(jù)向量加法法則知：巧君=巧式+五g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球幕多通道投影仿真方法，其特征在于，S2. 3具體為：


設球幕上投射點T直角坐標為T (X，y，z)，且，點T該樣用H個有次序的數(shù)（r，0，巧） 確定，其中r為原點0與點T間的距離；0為有向線段0T與Z軸正向的夾角；9為從正Z軸 來看自X軸按逆時針方向轉(zhuǎn)到0M所轉(zhuǎn)過的角，該里M為點T在xOy面上的投影； 設點P〇q，Yi)為點T(x，y，Z)在紋理坐標上對應的點，則點P(Xi，Yi)的極坐標用兩個 有次序的數(shù)h，巧1 )確定；其中ri為原點0與點P間的距離；<Pi為有向線段0P與X軸正 向的夾角； 根據(jù)等距投影的原理，ri，的與r，0，申具有W下關系： ri=k0，其中，k為常數(shù)； (pi =不， 根據(jù)上述公式，求出球幕上投射點在紋理畫面上的紋理位置坐標。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種球幕多通道投影仿真方法，包括以下步驟：建立仿真模型，向該仿真模塊中輸入已知參數(shù)值；其中，所述已知參數(shù)值包括以下參數(shù)：投影機所處位置的三維空間坐標、投影機左右轉(zhuǎn)動角度、投影機上下傾斜角度、投影機投影比和投影機長寬比；使用仿真模型進行仿真計算，具體為：計算二維頂點陣列在球幕上投射點的位置坐標；進一步計算球幕上投射點在紋理畫面上的紋理位置坐標；然后判斷紋理畫面上的紋理坐標是否為所需要的紋理位置坐標，如果判斷結(jié)果為否，則調(diào)整已知參數(shù)值，然后使所述仿真模型重新進行仿真計算，直到使紋理畫面上的紋理坐標滿足要求。提高了人工調(diào)試的效率和仿真結(jié)果的精準度。
【IPC分類】G06F9-455, G06T17-00, G06F17-50
【公開號】CN104599312
【申請?zhí)枴緾N201310526705
【發(fā)明人】陳琨
【申請人】北京莫高絲路文化發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月30日