[發(fā)明專利]一種建筑外表面投影方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310495345.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN103533318A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉越;李翔;翁冬冬;楊濤;陳鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N9/31
• 分類號(hào): H04N9/31;G03B35/20
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及投影拼接顯示技術(shù)，具體涉及一種建筑外表面投影方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的投影拼接顯示技術(shù)都是以平面或者曲面投影幕作為顯示表面。隨著工程投影機(jī)技術(shù)的進(jìn)步、人們對(duì)視覺(jué)體驗(yàn)要求的不斷地提升以及伴隨著新媒體藝術(shù)的發(fā)展，需要一種更加具有視覺(jué)沖擊力，具有震撼效果的新型的大幅面自由表面投影技術(shù)。

目前的大幅面自由表面投影都是使用手動(dòng)調(diào)整方法實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)調(diào)整主要有兩種方法：一種方法是與平面投影一樣，通過(guò)拖動(dòng)網(wǎng)格使投影表面的關(guān)鍵點(diǎn)位置與二維圖像對(duì)齊，同時(shí)將圖像空間中的一條直線在投影表面同樣調(diào)整成直線，該方法的問(wèn)題是調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)人員能力要求很高，調(diào)整的結(jié)果完全依靠調(diào)整人員的經(jīng)驗(yàn)及感覺(jué)，難以保證質(zhì)量；另一種方法是預(yù)先建好投影表面的虛擬三維模型，通過(guò)在程序中調(diào)整虛擬相機(jī)的透視投影矩陣以及平移旋轉(zhuǎn)矩陣使三維模型與投影表面能夠匹配上，這種方法的問(wèn)題是需要預(yù)先建立虛擬三維模型，由于任何小的誤差投影到建筑表面都會(huì)很明顯，因此對(duì)建模的精度要求很高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種建筑外表面投影方法，能夠在凹凸不平的建筑表面進(jìn)行投影拼接融合，具有立體效果的視頻渲染效果。

本發(fā)明的建筑外表面投影方法以建筑物外表面為投影平面，以多臺(tái)投影機(jī)為顯示設(shè)備，通過(guò)采用手動(dòng)或自動(dòng)投影拼接的方法對(duì)投影圖像進(jìn)行投影拼接，通過(guò)各臺(tái)投影機(jī)投影內(nèi)容與建筑表面關(guān)鍵點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)，完成多投影拼接并利用建筑面表面關(guān)鍵點(diǎn)達(dá)到3D效果，其中，關(guān)鍵點(diǎn)為建筑外表面各個(gè)不連續(xù)面形成的交線以及各條交線的交點(diǎn)。

其中，采用手動(dòng)拼接方法進(jìn)行建筑外表面投影方法，包括以下步驟：

步驟1，確定投影表面及觀看者位置，使用相機(jī)在觀看者所在位置拍攝投影表面的照片；

步驟2，根據(jù)投影表面的材質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)光照條件以及項(xiàng)目預(yù)算確定投影機(jī)參數(shù)、投影機(jī)數(shù)量以及投影機(jī)位置布置；

步驟3，手動(dòng)選取一個(gè)能夠包圍整個(gè)建筑物外表面的最小外接矩形作為有效投影區(qū)域；

步驟4，制作具有3D效果的多媒體視頻：

根據(jù)步驟1得到的照片使用三維建模軟件建立建筑表面的虛擬三維模型，根據(jù)真實(shí)相機(jī)的位置及角度調(diào)整虛擬場(chǎng)景中的虛擬相機(jī)位置及角度，使得虛擬相機(jī)渲染的模型與步驟1得到的照片完全重合，在虛擬三維模型上進(jìn)行特效制作，經(jīng)過(guò)視頻制作軟件處理之后輸出為視頻；

或者以步驟1得到的照片作為視頻制作的模板，直接使用視頻制作軟件進(jìn)行視頻制作，當(dāng)需要展示一副與關(guān)鍵點(diǎn)位置無(wú)關(guān)的效果，則直接將建筑物表面當(dāng)作平片制作視頻；當(dāng)需要展示與關(guān)鍵點(diǎn)位置相關(guān)的效果時(shí)，沿著照片中建筑物表面關(guān)鍵點(diǎn)位置以及連接關(guān)鍵點(diǎn)的直線制作視頻特效；

步驟5，現(xiàn)場(chǎng)安裝架設(shè)投影機(jī)，調(diào)整各臺(tái)投影機(jī)位置及角度以充滿整個(gè)有效投影區(qū)域；

步驟6，使用手動(dòng)投影拼接方法進(jìn)行多投影幾何校正：通過(guò)手動(dòng)拖動(dòng)網(wǎng)格使投影表面的關(guān)鍵點(diǎn)位置與投影視頻對(duì)齊，同時(shí)將圖像空間中的一條直線在觀看者視角調(diào)整成直線，并進(jìn)行顏色校正及融合區(qū)域亮度衰減；

步驟7，根據(jù)步驟6手動(dòng)調(diào)整得到的顯示圖像空間與任意一臺(tái)投影機(jī)圖像空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將顯示圖像空間中的點(diǎn)映射到其對(duì)應(yīng)的投影機(jī)圖像空間中相應(yīng)位置；同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)同步所有播放視頻從而實(shí)現(xiàn)建筑投影。

采用自動(dòng)拼接方法進(jìn)行建筑外表面投影方法，包括以下步驟：

步驟1，確定投影表面及觀看者位置，使用相機(jī)在觀看者所在位置拍攝投影表面的照片；

步驟2，根據(jù)投影表面的材質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)光照條件以及項(xiàng)目預(yù)算確定投影機(jī)參數(shù)、投影機(jī)數(shù)量以及投影機(jī)位置布置；

步驟3，確定有效投影區(qū)域：根據(jù)步驟1照片中建筑物區(qū)域亮度與背景亮度的不同，使用圖像處理方法求取建筑物區(qū)域，取該區(qū)域的最小外接矩形作為有效投影區(qū)域；

步驟4，具有3D效果的多媒體視頻制作：

以步驟1得到的照片作為視頻制作的模板，直接使用視頻制作軟件進(jìn)行視頻制作，當(dāng)需要展示一副與關(guān)鍵點(diǎn)位置無(wú)關(guān)的效果，則直接將建筑物表面當(dāng)作平片制作視頻；當(dāng)需要展示與關(guān)鍵點(diǎn)位置相關(guān)的效果時(shí)，沿著照片中建筑物表面關(guān)鍵點(diǎn)位置以及連接關(guān)鍵點(diǎn)的直線制作視頻特效；

步驟5，現(xiàn)場(chǎng)安裝架設(shè)投影機(jī)，調(diào)整各臺(tái)投影機(jī)位置及角度以充滿整個(gè)有效投影區(qū)域；

步驟6，使用基于結(jié)構(gòu)光掃描的自動(dòng)多投影拼接方法進(jìn)行多投影幾何校正，其具體步驟為：

步驟6.1，在與步驟1相同的位置架設(shè)相機(jī)，相機(jī)參數(shù)設(shè)置與步驟1相機(jī)參數(shù)相同；