一种多投影机融合色彩软校准系统及方法与流程

1.本发明属于投影机投影领域，尤其涉及一种多投影机融合色彩软校准系统及方法。


背景技术：

2.投影机由于其色彩丰富、安装灵活、便于扩展等特点，应用于各种超大尺寸屏幕场合。当前使用多台投影机进行拼接显示时，一般选用同一型号、同一批次投影机产品，并且在出厂时对投影机进行颜色校准，保证各个投影机之间色差尽可能小，然后使用融合算法把投影图像拼接显示出来，形成一个完整的整体。这种融合算法在新投影机(使用时间短)时，光源衰减不大的情况下效果很好，调试简单快捷。
3.一组进行投影图像拼接显示的多台投影机，随着使用时间的增加，不可避免的会出现新投影机替代旧投影机的情况，导致出现新老投影机、不同批次投影机混合使用的情况。
4.新老投影机之间投影的图像会存在色差，不同批次投影机也会有一定的色差，导致投影机色彩需要进行校准，以保证多投影机拼接显示时的超大尺寸图像色彩一致。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种多投影机融合色彩软校准系统及方法，通过自动校准与手动微调相结合的方式，针对投影色差进行多色阶校准，弥补新老投影机以及不同批次投影机之间的色差，避免多投影机拼接显示时的超大尺寸图像色彩不一致。
6.为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种多投影机融合色彩软校准系统，包括：
7.图像采集模块，其用于通过图像采集设备采集每个投影机的投影显示图像；
8.自动校正模块，其用于对采集的投影显示图像进行灰度表现分析和色彩表现分析，校正图像的投射参数；
9.手动校正模块，其用于接收调试人员的参数调节指令，根据输入的参数调节指令校正图像的投射参数；
10.图形渲染模块，其用于根据获取的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机。
11.另一方面，本发明提供了一种多投影机融合色彩软校准方法，包括以下步骤：
12.s1、图像采集：利用图像采集设备逐个采集每个投影机的投影显示图像；
13.s2、自动校正；自动校正模块根据采集的投影显示图像进行灰度表现分析和色彩表现分析，校正图像的投射参数，实现投影机的自动色彩校正；
14.s3、第一次图像渲染：根据步骤s2中得到的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机；
15.s4、手动微调：调试人员选择基准投影机，手动修改基准投影机中图像的投射参
数，自动校正模块根据基准投影机中图像的投射参数修改情况，自动校正剩余投影机的图像的投射参数；
16.s5、第二次图像渲染：根据步骤s4中得到的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机；
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.在步骤s1中，图像采集设备为摄像头。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.在步骤s1中，图像采集设备为高清工业摄像头。
21.作为上述技术方案的进一步描述：
22.在步骤s3中，图像渲染包括以下步骤：
23.s31、在显存内截取待显示图像；
24.s32、在gpu内根据步骤s2中得到的图像的投射参数，对图像进行后处理；
25.s33、处理后的图像渲染输出，传输至投影机。
26.作为上述技术方案的进一步描述：
27.在步骤s4中，手动修改基准投影机中图像的投射参数时，包括以下步骤：
28.s41、调试饱和度通道、色度通道和亮度通道；
29.s42、选择调试的色阶数量；
30.s42、分通道对每个细分色阶微调；
31.s44、保存数据。
32.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
33.1、本发明中，多投影机拼接显示超大尺寸图像时，通过自动校准与手动微调相结合的方式，针对投影色差进行多色阶校准，弥补新老投影机以及不同批次投影机之间的色差，避免多投影机拼接显示时的超大尺寸图像色彩不一致。
34.2、本发明中，通过摄像头采集投影机的实时色彩，同时利用gpu实时后处理算法，对实时显示图像进行计算渲染输出。
35.3、本发明中，校准多投影机拼接显示超大尺寸图像时，各投影机之间的色差，使得老化产生色差的投影机可以延长使用时间，降低投影机更换成本。
36.4、本发明中，分别对亮度、饱和度、色度三个维度分色阶细分色彩矫正，校准结果更细腻。多投影机的色彩均衡度更好，校准后在显示不同颜色亮度的视频图像内容均无明显色差。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为一种多投影机融合色彩软校准方法的总流程示意。
39.图2为一种多投影机融合色彩软校准方法中手动微调的流程示意图。
40.图3为一种多投影机融合色彩软校准方法中图像渲染的流程示意图。
41.图4为一种多投影机融合色彩软校准系统的硬件结构示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.请参阅图1-4，一方面，本发明提供了一种多投影机融合色彩软校准系统，包括：
45.图像采集模块，其用于通过高清工业摄像头采集每个投影机的投影显示图像；
46.自动校正模块，其用于对采集的投影显示图像进行灰度表现分析和色彩表现分析，校正图像的投射参数，具体的：自动校正模块对采集的投影显示图像进行灰度表现分析和色彩表现分析后，得到投影机的灰度表现曲线和色彩表现曲线，然后通过最小二乘法对灰度表现曲线、色彩表现曲线进行曲线拟合，得到灰度校准曲线、色彩校准曲线，根据灰度校准曲线和色彩校准曲线改变图像的投射参数，达到投影机的自动色彩校正；
47.手动校正模块，其用于接收调试人员的参数调节指令，根据输入的参数调节指令校正图像的投射参数；
48.图形渲染模块，其用于根据获取的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机。
49.另一方面，本发明提供了一种多投影机融合色彩软校准方法，包括以下步骤：
50.s1、图像采集：利用高清工业摄像头逐个采集每个投影机的投影显示图像，一方面通过高清工业摄像头保证图像采集质量，从而保证色彩校正效果，另一方面通过单一摄像头的逐个采集，有效排除摄像头对图像采集质量的干扰(相较于采用多个摄像头对应采集多个投影机的图像)，进而保证色彩校正效果；
51.s2、自动校正；自动校正模块根据采集的投影显示图像进行灰度表现分析和色彩表现分析，校正图像的投射参数，实现投影机的自动色彩校正；
52.s3、第一次图像渲染：根据步骤s2中得到的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机；
53.s4、手动微调：调试人员选择基准投影机，手动修改基准投影机中图像的投射参数，自动校正模块根据基准投影机中图像的投射参数修改情况，自动校正剩余投影机的图像的投射参数，具体的：如调试人员手动微调时，将基准投影机中色阶数量数值增加一，那么自动校正模块自动将剩余投影机图像的投射参数中色阶数量数值增加一，简化手动微调过程；
54.s5、第二次图像渲染：根据步骤s4中得到的图像的投射参数，对图像进行渲染，并输出至投影机；
55.在步骤s3中，图像渲染包括以下步骤：
56.s31、在显存内截取待显示图像；
57.s32、在gpu内根据步骤s2中得到的图像的投射参数，对图像进行后处理；
58.s33、处理后的图像渲染输出，传输至投影机。步骤s4中图像渲染的过程同步骤s3，区别在于图像的投射参数不同。
59.在步骤s4中，手动修改基准投影机中图像的投射参数时，包括以下步骤：
60.s41、调试饱和度通道、色度通道和亮度通道；
61.s42、选择调试的色阶数量；
62.s42、分通道对每个细分色阶微调；
63.s44、保存数据。
64.工作原理：多投影机融合色彩软校准系统的系统硬件包括：
65.(1)投影机，用于投影图像；
66.(2)投影显示设备，用于显示投影机投影的图像；
67.(3)主机(配英伟达显卡)，是内容显示主机，多投影机融合色彩软校准系统运行在主机中，对显示的内容实时校正；
68.(4)多屏扩展仪，用来连接多个投影机，一个主机可以连接多个多屏扩展仪，一个多屏扩展仪可以连接1-3个投影机。
69.多投影机融合色彩软校准系统属于底层工具类通用技术系统，提供独立可运行程序及c 、c#调用动态链接库以及对应的硬件方案，可方便与各类系统对接同时可供融合软件、定制播放器等对接。
70.多投影机融合色彩软校准系统通过摄像头采集投影机的实时色彩，同时利用gpu实时后处理算法，对实时显示图像进行计算渲染输出。系统基于gpu并行计算，cpu占用率极低，同时结合多通道细分色阶自动校准与手动微调两种方式，可实现投影色差偏差少于30％的投影校准。本系统采用gpu后台并行计算，实时后处理渲染，完全不影响其它的播放器、游戏引擎等的运行，占用cpu及内存资源低，少量占用显卡资源即可保证系统的稳定运行。
71.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。