專利名稱：利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法
技術領域：
本發明涉及一種拼接一組投影機的方法，尤其涉及一種利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法。
背景技術：
在多投影展項設計中，往往會有一些異型屏幕。特別是在一些展項中，異型屏幕是由多個曲面或平面組成的，而且在異型屏幕上顯示多個彼此獨立的畫面窗口。對于這種展項，在一般的多投影的解決方案中，往往會使用多套多投影拼接系統，一套多投影拼接系統投影顯示一個獨立畫面窗口。但是這樣的解決方案，需要較多的投影機，從而導致需要較多的計算機，也導致電能源消耗大增。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法。利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法的步驟如下
1)將投影機ft· (1)、Pr (2)、…和ft· (K)分別連接到計算機上，投影機的顯示輸入端口與計算機的顯示輸出端口相連，計算機有一個或者多個顯示輸出端口，第k臺投影機記為ft· (k)，l^k^K,在計算機的存儲器中每臺投影機分配有一塊數據存儲空間，用來存儲即將傳輸給投影機的畫面的數據，投影機I3Hk)的數據存儲空間稱為投影緩存Buffer (k)， 投影緩存Buffer (k)為二維數組，二維數組包括多個數組元素，每個數組元素記錄投影機 Pr(k)上一個像素的顏色值；投影機在屏幕上的顯示區域為投影機的投影區域；
2)通過對投影機的位置、投影角度、顯示大小進行調節，使得相鄰投影區域有重疊，并且投影機的投影區域的并集能完全覆蓋屏幕上預先由用戶指定的區域；在屏幕上預先由用戶指定的區域中，由用戶指定N個子區域，其中每個子區域將顯示一個畫面，每個子區域稱為一個窗口；
3)對上述N個窗口中的每一個窗口進行操作
a)記第i個窗口為W(i)，1彡i彡N;從K臺投影機ft~(l)，ft^2)，…，Pr(K) 中選出一組投影機，標記為{PrH(i, 1), PrH(i, 2),…，PrH(i，m)}，PrH(i, j) e { Pr(I), Pr (2)，…，Pr(K)},l^ j ^m, m為該投影機組的投影機臺數；記該投影機組為窗口 W(i) 的投影機組H(i)；投影機組H(i)的選取應滿足以下條件投影機組H(i)中的每臺投影機的投影機區域與窗口 W(i)的交集不空，并且任意不在投影機組H(i)中的投影機的投影區域與窗口 W(i)的交集為空；
b)在窗口ff(i)上劃分出 m 個窗口區域 WR(i，l)，WR(i，2)，...，WR(i，m)；在窗口 ff(i) 上劃分出m個窗口區域應滿足以下條件記第j個窗口區域為WR (i，j), 1彡j彡m，投影機ft~H(i，j)的投影區域為R(i，j)，窗口區域WR(i，j)被包含在投影區域R(i，j)之內；對于任意兩個窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)，jl Φ j2，l彡jl，j2彡m，如果投影區域R(i，jl)和R(i，j2)的交集不空，那么窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集也不空；
c)記在窗口 W (i)中將顯示的圖像為圖像Picture (i)，圖像Picture (i)為一個二維數組，其中每一個數組元素記錄圖像Picture (i)上一個像素的顏色值；從圖像Picture (i) 上劃分出m個圖像區域PictureR(i, 1)，PictureR(i, 2)，…，PictureR(i, m)，稱這些圖像區域組成的集合為圖像Picture (i)的圖像區域集合；從圖像Picture (i)上劃分出m個圖像區域 PictureR(i, 1)，PictureR(i, 2)，…，PictureR(i, m)應滿足條件如果窗口區域 WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集不空，那么圖像區域PictureR(i，jl)與PictureR(i，j2)的交集也不空，如果窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集為空，那么圖像區域PictureR(i，jl) 與PictureR(i，j2)的交集也為空，其中jl ≠ j2，1≤jl，j2≤m ；稱圖像Picture (i)的圖像區域集合中的第j個圖像區域PictureR(i，j)與投影機IMl(i，j)相關，1 ≤ j ≤ m ；
d)對上述圖像Picture(i)的圖像區域集合中的每一個圖像區域做如下操作記第j 個圖像區域為PictureR(i，j)，1≤j≤m，建立從圖像區域PictureR(i，j)中的像素行列坐標(P，q)到投影機ft~H(i，j)的投影緩存Buffer (i，j)的像素行列坐標(s, t)的連續映射 Gi,j,有(s，t)= GiJ(Piq),稱連續映射Gi,j為圖像區域PictureR(i，j)的圖像區域映射；
4)為每一臺投影機建立一個與其相關的圖像區域集合
a)記與第k臺投影機相關的圖像區域集合為C(k)，1≤k≤K ；設置圖像區域集合C(k)為空集，遍歷每一個窗口，都做如下操作在第i個窗口 W(i)的投影機組 H(i)中，如果存在投影機ft~(k)，記投影機在投影機組H(i)中的標記是ft~H(i，
J')那么把與投影機ft~H(i，j# )相關的圖像區域PictUreR(i，)添加到圖像區域集合
C(k)中；
b)根據步驟a)的操作，為每一臺投影機建立一個與其相關的圖像區域集合；
5)設置每一臺投影機的投影緩存的像素顏色值
a)根據與第k臺投影機相關的圖像區域集合C(k)中的每一個圖像區域 PictureR,做如下操作遍歷圖像區域PictureR中的每一個像素P，記像素P的行列坐標為 (P，q)，G為圖像區域PictureR的圖像區域映射，把投影緩存Buffer (k)上像素行列坐標為 G (p，q)的像素的顏色值設置為像素P的顏色值；
b)根據步驟a)的操作，設置每一臺投影機的投影緩存的像素顏色值；
6)計算機同步地把所有投影機的投影緩存傳輸給相應投影機；
7)回到步驟5)，并循環操作。所述步驟3)中步驟d)的圖像區域映射的建立滿足條件在圖像Pictured) 的圖像區域集合中，記該集合中的圖像區域個數為m，對于任意兩個有交集的圖像區域 PictureR(i，jl)與PictureR(i，j2)，jl≠j2，1≤jl，j2≤m，其對應的圖像區域映射分別為Giijl和Gi, j2，與其相關的投影機的投影緩存分別為Buffer (i，jl)和Buffer (i，j2)，對于圖像區域PictureR(i, jl)與PictureR(i, j2)交集上的任意一個像素點P，記像素點P的行列坐標為(P，q)，且記投影緩存Buffer (i，jl)中像素行列坐標為Gi,爿(p，q)的像素為
投影緩存Buffer (i，j2)中像素行列坐標為Gi,j2(ρ，q)的像素為Sj2，那么在分別把投影緩存 Buffer (i, jl)和Buffer (i，j2)傳輸給所屬投影機并進行投影顯示后，像素點Sjl與像素點 Sj2在窗口 W(i)上的顯示位置一致。本發明提供了利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法，即在屏幕上投影多個相互獨立的顯示窗口，而且有一臺以上的投影機在多個獨立顯示窗口上都有投影，能降低投影機、計算機的使用數量，降低電能消耗，也通過降低硬件數量提升了多投影系統的穩定性。


圖1是拼接兩臺投影機在一個扇形屏幕上顯示兩個獨立畫面窗口的投影區域、窗口分布示例圖；圖中，1為扇形屏幕，2為第一窗口 W(I)，3為第二窗口 WQ)，4為窗口邊界線，5為第一臺投影機ft· (1)的投影區域，6為第二臺投影機的投影區域。圖2是拼接兩臺投影機在一個扇形屏幕上顯示兩個獨立畫面窗口的第一窗口 W(I)的窗口劃分示意圖；圖中，7為窗口區域WR(1，1)，8為窗口區域WR(1，2)。圖3是根據第一窗口 W(I)上的窗口區域分布在圖像Pictured)上劃分出兩個圖像區域的示意圖；圖中，9為圖像區域PictureR(l，1)，10為圖像區域PictureR(l，2)；圖像區域PictureR(1，1)與投影機IMl(1，1)相關，圖像區域PictureR(1，2)與投影機IMl(1，2) 相關。圖4是建立圖像區域映射所滿足條件的示意圖；圖中，11為投影機ft~H(l，1) 的投影緩存Buffer (1，1)，12為投影機ftfl (1，2)的投影緩存Buffer (1，2)，圖像區域 PictureRd, 1)的圖像區域映射為G1,圖像區域PictureR(l，2)的圖像區域映射為G1,2， 圖像區域PictureR(l，1)與PictureR(l，2)交集中的任意一個像素點P，經圖像區域映射Gm映射到投影緩存Buffer (1，1)中的像素點S1，經圖像區域映射Gli2映射到投影緩存 Bufferd, 2)中的像素點&，這兩個投影緩存傳輸到投影機并投影后，像素點S1, S2都顯示在第一窗口 W(I)的D點。
具體實施例方式下面結合附圖和實施方式對本發明做進一步說明。利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法的步驟如下
1)將投影機ft· (1)、Pr (2)、…和ft· (K)分別連接到計算機上，投影機的顯示輸入端口與計算機的顯示輸出端口相連，計算機有一個或者多個顯示輸出端口，第k臺投影機記為ft· (k)，l^k^K,在計算機的存儲器中每臺投影機分配有一塊數據存儲空間，用來存儲即將傳輸給投影機的畫面的數據，投影機I3Hk)的數據存儲空間稱為投影緩存Buffer (k)， 投影緩存Buffer (k)為二維數組，二維數組包括多個數組元素，每個數組元素記錄投影機 Pr(k)上一個像素的顏色值；投影機在屏幕上的顯示區域為投影機的投影區域；
2)通過對投影機的位置、投影角度、顯示大小進行調節，使得相鄰投影區域有重疊，并且投影機的投影區域的并集能完全覆蓋屏幕上預先由用戶指定的區域；在屏幕上預先由用戶指定的區域中，由用戶指定N個子區域，其中每個子區域將顯示一個畫面，每個子區域稱為一個窗口；
在圖1所示的拼接兩臺投影機在扇形屏幕上顯示兩個窗口的示例中，窗口邊界線4所圈區域即為用戶指定的區域，該區域被分成第一窗口和第二窗口，且被兩臺投影機的投影區域的并集完全覆蓋。3) 對上述N個窗口中的每一個窗口進行操作
6a) 記第i個窗口為W(i)，1≤i≤N;從K臺投影機ft~(l)，ft^2)，…，ft·⑷ 中選出一組投影機，標記為{PrH(i, 1), PrH(i, 2),…，PrH(i，m)}，PrH(i, j) e { Pr(I), ft·⑵，…，ft·⑷}，1≤j≤m，m為該投影機組的投影機臺數；記該投影機組為窗口 W⑴ 的投影機組H(i)；投影機組H(i)的選取應滿足以下條件投影機組H(i)中的每臺投影機的投影機區域與窗口 W(i)的交集不空，并且任意不在投影機組H(i)中的投影機的投影區域與窗口 W(i)的交集為空；
在圖1所示的拼接兩臺投影機在扇形屏幕上顯示兩個窗口的示例中，窗口 W(I)的投影機組 H(I)為{ Pr(I), Pr (2)},標記為{ ft~H(l，1)，PrH(l，2)}，窗口 W(2)的投影機組 H (2) 為{ Pr (1)，Pr (2)}，標記為{ PrH(2,1), PrH(2, 2)} b)在窗口 W⑴上劃分出 m 個窗口區域 WR(i，l)，WR(i，2)，...，WR(i，m)；在窗口 W(i)上劃分出m個窗口區域應滿足以下條件記第j個窗口區域為WR(i，j), 1≤j≤m， 投影機ft~H(i，j)的投影區域為R(i，j)，窗口區域WR(i，j)被包含在投影區域R(i，j)之內；對于任意兩個窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)，jl Φ j2，l≤jl，j2≤m，如果投影區域 R(i，jl)和R(i，j2)的交集不空，那么窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集也不空；
在圖2所示的拼接兩臺投影機在扇形屏幕上顯示兩個窗口的示例中，在窗口 W(I)上劃分出2個窗口區域WR(1，1)，WR(1，2)，窗口區域WR(1，1)在投影機PrH(1, 1)的投影區域之內，窗口區域WR(1，2)在投影機ft~H(l，2)的投影區域之內，而且窗口區域WR(1，1)與 WR(1, 2)有交集。c) 記在窗口 W(i)中將顯示的圖像為圖像Picture(i)，圖像Picture(i)為一個二維數組，其中每一個數組元素記錄圖像Picture (i)上一個像素的顏色值；從圖像 Picture (i)上劃分出 m 個圖像區域 PictureR(i, 1)，PictureR(i, 2)，…，PictureR(i, m)， 稱這些圖像區域組成的集合為圖像Pictured)的圖像區域集合；從圖像Pictured)上劃分出 m個圖像區域 PictureR (i, 1)，PictureR (i, 2)，…，PictureR (i, m)應滿足條件如果窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集不空，那么圖像區域PictureR(i，jl)與 PictureR(i，j2)的交集也不空，如果窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集為空，那么圖像區域 PictureR(i，jl)與 PictureR(i，j2)的交集也為空，其中 jl ≤ j2，1≤
圖像Pictured)的圖像區域集合中的第j個圖像區域PictureR(i，j)與投影機PrH(i，j) 相關，1≤j≤m ；
圖3顯示了根據第一窗口 W(I)上的窗口區域分布，在圖像Pictured)上劃分出兩個圖像區域 PictureRd, 1)與 PictureR(l, 2)，圖像區域 PictureR(l, 1)與投影機 PrH(1, 1) 相關，圖像區域PictureR(l，2)與投影機ft~H(l，2)相關。從圖像Picture (i)上劃分出m個圖像區域的一個具體方法如下描述
i)建立圖像Picture (i)上的像素點到窗口 W(i)上的點的連續映射
關系A。在窗口 W(i)上選擇N1個點，記這組點為窗口 W(i)的窗口基準點D(I)，D(2)，···， D(N1),按以下條件選擇這N1個點這&個窗口基準點在窗口 W(i)上分布比較均勻；在窗口 W(i)的邊界上也選擇一些基準點，確保按序連接這些基準點能勾勒出窗口 W(i)的輪廓^ 值足夠大，使得窗口 W(i)上的每一個窗口區域的內部都分布有較多的窗口基準點。在圖像Picture (i)上對照每一個窗口基準點有序地選擇N1個像素點，記這些點為圖像Pictured)的圖像基準點F(I)，F(2)，…，F(N1),第j個窗口基準點D(j)映射到第j個圖像基準點F(j)，KjSNp圖像基準點的選取滿足條件使用Delaimay三角化方法，由這N1個圖像基準點生成的三角網格GridF與由這N1個窗口基準點生成的三角網格 GridD有相同的拓撲結構；記||D(jl)，D(j2) Il為窗口基準點D(jl)與D(j2)的測地距離， KjldKN1,可以使用卷尺等測量工具測得；記||F(jl)，F(j2) Il為圖像基準點F(jl) 與F(j2)的距離，可按公式(1. 1)計算而得，
權利要求
1. 一種利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法，其特征在于它的步驟如下將投影機I^r(I)、ft^2)、…和分別連接到計算機上，投影機的顯示輸入端口與計算機的顯示輸出端口相連，計算機有一個或者多個顯示輸出端口，第k臺投影機記為 Pr(k), 1 <k<K，在計算機的存儲器中每臺投影機分配有一塊數據存儲空間，用來存儲即將傳輸給投影機的畫面的數據，投影機ft" (k)的數據存儲空間稱為投影緩存Buffer (k)， 投影緩存Buffer (k)為二維數組，二維數組包括多個數組元素，每個數組元素記錄投影機 Pr(k)上一個像素的顏色值；投影機在屏幕上的顯示區域為投影機的投影區域；通過對投影機的位置、投影角度、顯示大小進行調節，使得相鄰投影區域有重疊，并且投影機的投影區域的并集能完全覆蓋屏幕上預先由用戶指定的區域；在屏幕上預先由用戶指定的區域中，由用戶指定N個子區域，其中每個子區域將顯示一個畫面，每個子區域稱為一個窗口 ；對上述N個窗口中的每一個窗口進行操作記第i個窗口為W⑴，1彡i彡N;從K臺投影機ft~(l)，ft·⑵，…，Pr(K)中選出一組投影機，標記為{PrH(i, l),PrH(i,2),…，PrH(i，m)}，PrH(i，j) e { Pr(I), Pr (2),…， Pr(K)},l ^ j彡m，m為該投影機組的投影機臺數；記該投影機組為窗口 W(i)的投影機組H(i)；投影機組H(i)的選取應滿足以下條件投影機組H(i)中的每臺投影機的投影機區域與窗口 W(i)的交集不空，并且任意不在投影機組H(i)中的投影機的投影區域與窗口 W(i)的交集為空；在窗口 W(i)上劃分出m個窗口區域WR(i，l),WR(i,2),…，WR(i,m)；在窗口 W(i)上劃分出m個窗口區域應滿足以下條件記第j個窗口區域為WR (i，j), 1彡j彡m，投影機 PrH(i,j)的投影區域為R(i，j)，窗口區域WR(i，j)被包含在投影區域R(i，j)之內；對于任意兩個窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)，jl Φ j2，l彡jl，j2彡m，如果投影區域R(i，jl) 和R(i，j2)的交集不空，那么窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集也不空；記在窗口 W (i)中將顯示的圖像為圖像Picture (i)，圖像Picture (i)為一個二維數組， 其中每一個數組元素記錄圖像Picture (i)上一個像素的顏色值；從圖像Picture (i)上劃分出m個圖像區域PictureR(i, 1) ,PictureR(i, 2)，…，PictureR(i, m)，稱這些圖像區域組成的集合為圖像Picture (i)的圖像區域集合；從圖像Picture (i)上劃分出m個圖像區域 PictureR(i, 1)，PictureR(i，2)，…，PictureR(i，m)應滿足條件如果窗口區域 WR(i，jl) 與WR(i，j2)的交集不空，那么圖像區域PictureR(i，jl)與PictureR(i，j2)的交集也不空，如果窗口區域WR(i，jl)與WR(i，j2)的交集為空，那么圖像區域PictureR(i，jl)與 PictureR(i,j2)的交集也為空，其中jl ^ j2，1彡jl, j2彡m ；稱圖像Picture (i)的圖像區域集合中的第j個圖像區域PictureR(i，j)與投影機IMl(i，j)相關，1 ^ j ^ m ；對上述圖像Picture (i)的圖像區域集合中的每一個圖像區域做如下操作記第j個圖像區域為PictureR(i，j)，1彡j彡m，建立從圖像區域PictureR(i，j)中的像素行列坐標 (P，q)到投影機1 !(i，j)的投影緩存Buffer (i，j)的像素行列坐標(s，t)的連續映射Giij, 有(s，t)= &」(ρ，( )，稱連續映射Gi;j為圖像區域PictureR(i，j)的圖像區域映射；為每一臺投影機建立一個與其相關的圖像區域集合記與第k臺投影機相關的圖像區域集合為C(k)，l彡k彡K;設置圖像區域集合C(k)為空集，遍歷每一個窗口，都做如下操作在第i個窗口 W(i)的投影機組 H(i)中，如果存在投影機ft~(k)，記投影機在投影機組H(i)中的標記是ft~H(i，/ )，那么把與投影機ft~H(i，j# )相關的圖像區域PictureR(i，J )添加到圖像區域集合C(k)中；根據步驟a)的操作，為每一臺投影機建立一個與其相關的圖像區域集合；設置每一臺投影機的投影緩存的像素顏色值a)根據與第k臺投影機相關的圖像區域集合C(k)中的每一個圖像區域 PictureR,做如下操作遍歷圖像區域PictureR中的每一個像素P，記像素P的行列坐標為 (P，q)，G為圖像區域PictureR的圖像區域映射，把投影緩存Buffer (k)上像素行列坐標為 G (p，q)的像素的顏色值設置為像素P的顏色值；b)根據步驟a)的操作，設置每一臺投影機的投影緩存的像素顏色值；計算機同步地把所有投影機的投影緩存傳輸給相應投影機；回到步驟5)，并循環操作。
2.根據權利要求1所述的利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法， 其特征在于所述步驟幻中步驟d)的圖像區域映射的建立滿足條件在圖像Pictured) 的圖像區域集合中，記該集合中的圖像區域個數為m，對于任意兩個有交集的圖像區域 PictureR(i，jl)與PictureR(i，j2)，jl乒j2，1彡jl，j2彡m，其對應的圖像區域映射分別為Giijl和Giij2,與其相關的投影機的投影緩存分別為Buffer (i，jl)和Buffer (i，j2)，對于圖像區域PictureR(i, jl)與PictureR(i, j2)交集上的任意一個像素點P，記像素點P的行列坐標為(P，q)，且記投影緩存Buffer (i，jl)中像素行列坐標為Gi,爿(p，q)的像素為投影緩存Buffer (i，j2)中像素行列坐標為\」2(ρ，q)的像素為Sj2，那么在分別把投影緩存 Buffer (i, jl)和Buffer (i，j2)傳輸給所屬投影機并進行投影顯示后，像素點Sjl與像素點 ^在窗口 W(i)上的顯示位置一致。
全文摘要
本發明公開了利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法。步驟為1)連接投影機到計算機；2)調整投影機位置、投影角度、顯示大小；3)在圖像上劃分出多個圖像區域，并為每個圖像區域建立圖像區域映射；4)為每臺投影機建立圖像區域集合；5)根據圖像區域映射，把每臺投影機的投影緩存上的每個像素顏色值設置為指定圖像區域中的某個像素的顏色值；6)計算機同步地把所有投影機的投影緩存傳輸給相應投影機；7)回到步驟5)，并循環操作。本發明提供了一種利用一組投影機在曲幕上拼接顯示多個獨立畫面的方法，使得一臺投影機能在多個顯示窗口上都有投影，降低投影機、計算機的使用數量，降低電能消耗，也通過降低硬件數量提升了多投影系統的穩定性。
文檔編號G06F3/14GK102163138SQ201110094448
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者何鳳明, 何治, 華煒, 張偉, 王銳, 盛崇山, 鮑虎軍 申請人:杭州鐳星科技有限公司