[發明專利]多方向環幕全覆蓋的投影方法、投影儀及投影系統

在審

• 申請號: 201710908921.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107809628A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 秦睿子;魏娉婷
• 申請（專利權）人: 杭州一隅千象科技有限公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31
• 代理公司: 杭州知通專利代理事務所(普通合伙)33221
• 代理人: 何曉春

技術領域

本發明涉及影像處理技術領域，特別涉及一種多方向環幕全覆蓋的投影方法、投影儀及投影系統。

背景技術

CAVE投影系統是一種大型的VR系統(比如VR-Platform CAVE)，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，可以融合視覺、觸覺、聲音等，并且可以跟蹤頭部的6個自由度的運動。CAVE沉浸式虛擬現實顯示系統的原理比較復雜，它是以計算機圖形學為基礎，把高分辨率的立體投影顯示技術、多通道視景同步技術、三維計算機圖形技術、音響技術、傳感器技術等完美地融合在一起，從而產生一個被三維立體投影畫面包圍的供多人使用的完全沉浸式的虛擬環境。目前，復雜場景的實時高分辨率多窗口內容渲染主要應用于CAVE系統。CAVE是一種大型的虛擬現實系統，具有高度的沉浸感、良好的交互手段，其中CAVE投影系統是由3個面以上(含3面)硬質背投影墻組成的高度沉浸的虛擬演示環境，圍繞著觀察者具有多個圖像畫面的虛擬現實系統，多個投影面組成一個虛擬空間。常見CAVE系統投影空間為標準立方體結構，這4個獨立的投影通道最終形成空間連續的投影畫面。

目前，常見的一臺投影儀內部只擁有一組光學引擎，配套一個鏡頭。光機(光學組件)的參數決定了投射出的投影面大小，實現大廣角投射投影面需要魚眼鏡頭來實現。造價貴且魚眼輸出圖像變形嚴重。由于光機的參數限制，常規的投影儀(包括家用和工程)即使使用魚眼鏡頭都無法實現單臺投影儀投射出一周360環形畫面。如果為了投射出環境畫面，需要多臺投影儀布置在空間中不同位置并通過邊緣融合技術實現畫面拼接。但是現有技術的多臺投影儀實現環繞式或者大范圍投影缺陷在于，多臺投影儀需要掛在投影空間的不同位置，設備不集中，難以管理和維護。任何一臺投影儀懸掛于支架/吊架上在隨著時間因為荷載出現的支架細微相對位置變化，或者由于投影儀本身的一些相對位置變化都會使邊緣融合過的畫面出現錯位。由于多臺投影儀為分散單獨布置，卻又需要高精度協同工作，一旦出現上述錯位，難以維護，給矯正畫面帶來很多麻煩。

發明內容

本發明的目的是提供一種多方向環幕全覆蓋的投影方法、投影儀及投影系統，不僅實現光機布置的集成優化，突破單光機投影儀的光學元件的局限性；而且實現投影能力的同時將工程投影儀價格降到家用級別；并且在投影幾何區域可以投射任意角度、任意位置的投影畫面。

本發明提供了一種多方向環幕全覆蓋的投影方法，包括以下步驟：

對待投影視覺平臺進行劃分得到環幕投影平面，并將各個待布置光機投射至所述環幕投影平面，得到光路距離信息；

按照最小的光路距離信息對各個所述待布置光機進行布置，根據布置結果將各個待布置光機投射至對應的所述環幕投影平面，得到第一投影覆蓋范圍；

根據各個對應待布置光機的設置參數按預設投影面對所述第一投影覆蓋范圍進行調整，得到第二投影覆蓋范圍；

獲取各個待布置光機的幾何參數，并對所述幾何參數和所述第二投影覆蓋范圍進行測算，得到待布置光機的空間位置和旋轉角度范圍。

作為一種可實施方式，所述對待投影視覺平臺進行劃分得到環幕投影平面包括以下步驟：

將待投影視覺平臺的立方體的一個面視為設置面，并獲取所述設置面的中心的預置位置信息；

根據所述預置位置信息對所述待投影視覺平臺按照象限進行劃分，得到環幕投影平面。

作為一種可實施方式，所述根據各個對應待布置光機的設置參數按預設投影面對所述第一投影覆蓋范圍進行調整，得到第二投影覆蓋范圍包括以下步驟：

獲取各個對應待布置光機的設置參數，所述設置參數包括投射比、環幕投影平面比例、垂直比例以及梯形校正容限；

根據所述投射比、環幕投影平面比例、垂直比例以及梯形校正容限對所述第一投影覆蓋范圍進行調整，將調整結果與預設投影面進行比較；

若調整結果與所述預設投影面一致，則得到第二投影覆蓋范圍。

作為一種可實施方式，所述并對所述幾何參數和所述第二投影覆蓋范圍進行測算，得到待布置光機的空間位置和旋轉角度范圍包括以下步驟：

根據所述第二投影覆蓋范圍，調整各個待布置光機的空間水平位置及旋轉角度以計算各個待布置光機的光路覆蓋范圍是否容納在所述環幕投影平面內；

取待布置光機的光路覆蓋范圍容納在所述環幕投影平面內時，并參照待布置光機的幾何參數，輸出待布置光機的空間位置及旋轉角度范圍。

作為一種可實施方式，本發明提供的多方向環幕全覆蓋的投影方法還包括以下步驟：

在得到第一投影覆蓋范圍之后，對所述環幕投影平面進行掃描，得到平面水平參數和平面垂直參數；