[发明专利]单主机投影融合系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种投影融合系统，具体地说是一种单 主机投影融合系统；同时，本发明还涉及上述单主机投影融合系统的实现方法。

背景技术

随着投影显示技术的不断发展，以及人们欣赏水平的逐渐提高，超大画面、 超高亮度、以及更高分辨率便成为显示系统的迫切需求。在诸多方法中，通过多 台投影机的拼接获取大面积、高分辨率的图像是颇为有效而且低成本的理想解决 方案。传统的电视墙、硬拼接投影屏和箱体拼接墙等很难满足人们在这方面的要 求。目前迅速崛起的边缘融合大屏幕″无缝″拼接投影显示技术，正在逐步成为适 应这一需求的有效途径[参考文献1-3]。其特点是不严格依赖投影机的安装，只 要投影屏幕相互重叠，就能有效消除拼接缝隙，使得更大幅面的图像具有很强的 整体感和现实感。

为了实现投影融合的效果，需要硬件和软件的共同配合。硬件主要完成1 拖N的功能，即通过该硬件可以连接多台投影机。一种方案是纯硬件的拼接机价 格昂贵，而且环境适应性差；另一种方案是用一台主服务器控制多台子服务器， 每台子服务器连接一台投影仪的形式来实现多通道的视频输出。但这种方式不仅 增加了硬件的购置成本，最主要的是在多机同步的实现上还得花费大额的软件采 购成本。由于系统的复杂性，整个系统的调试与维护需要耗费大量的人力、物力 与财力，上述原因使得这种方案对大多数应用有诸多劣势，除非单台主机无法实 现渲染时，这种方式可以用多台主机的并行运算提高速度；再有一种方案是主机 加多屏连接器实现多投影。常见的多屏连接器有基于Quadro芯片的内置显示卡， 其可以连接最多台投影，还有就是外置的多屏宝，通常有2屏或3屏等。这些硬 件价格合理，且基于主机的系统配置灵活，方便组态，是目前最为流行的选择。

为了获得好的投影融合效果，融合程序有两个问题需要解决。首先因为投影 仪的安装和镜头畸变等原因，投出的图像可能产生变形，比如出现梯形或者枕形 畸变；另外，无缝拼接之所以区别于硬拼接是由于无缝拼接需要投出的图像出现 重接区域，称之为融合带。通过软件调整融合带内各投影机投出像素的RGB值， 使得投影叠加后图像的亮度和单投影仪相近，从而使人无法察觉融合带的存在。 这方面有[参考文献1-3]进行了研究和探讨。

如上所述，多屏投影融合技术以及硬件相对较为成熟。常规的方案中，把需 要融合的图像交给融合程序，其处理后的图像经过主机加多屏卡的形式投影输 出，原理图见图1所示。

在这种方式下，融合程序必须得到需要融合的数据，比如在播放影片或者效 果程序可以嵌入融合程序时。然而，在大多数情况下，美工人员和程序人员交互 甚少，多媒体效果制作人员并不关心复杂的程序逻辑和运行平台，其所使用的开 发工具把美工的效果直接显示在屏幕上，使得融合程序无法获取图像，所以融合 程序根本无法嵌入。

因此现在多屏融合的难点在于如何获取融合需要的数据！也就是说为了实现 ″无缝″拼接，必须在图像显示到投影仪之前对每个图像显示的内容进行处理。为 了实现通用的桌面融合，即对显示在主屏幕的内容实现融合输出，必须得到显示 的图像，然后把其进行无缝拼接处理，再显示出去。一旦显示的内容送到显卡缓 冲区就等于显示在屏幕上，这时如果再对其内容进行融合，为时已晚。为了达到 这个目的，一个方法是用系统钩子探测写屏幕函数和消息，在程序准备写屏幕时， 先修改显示内容，然后再让其显示出去。但这个方法的缺点在于，对于不同的媒 体制作软件，所依赖的技术差异甚大，难以枚举所有开发工具所使用的函数和消 息。

另外一个方案是用两台主机，主机1运行效果程序，并通过显卡正常输出， 然后用主机2采集这个输出，进行融合算法后再显示。结构图如图2所示。

这个方案可实现效果程序和融合程序的分离，但采用硬件颇多，价格昂贵。 比如4屏幕投影，需要计算机两台，4路输出设备两台(或用两个两输出口的显 卡加两个3路输出设备)，4路采集卡一台。

参考文献：

[1]Moriya T，Beniyama F，Utsugi K，et al.Multi-camera and multi-projector based seamless live image display system[J].<Multimedia Modeling conference，2004.Proceedings 10th International>，5-7Jan 2004.265-272.