投影系统中的几何校正和亮度修正技术研究
发布时间：2021-07-02 16:32
随着虚拟现实技术的发展,相应的显示技术也得到了进一步提高。目前主要的显示技术有头戴式（HMD）显示方式和基于投影的显示方式等。其中,大屏幕投影显示方式因其观看视角广、眩晕感低、实现简单等特点,在互动影院、工业设计与装配等领域有比较广泛的应用。但是目前的大屏幕投影大都支持单一视点渲染,即使是处于同一物理空间的多名用户,也仅是根据其中一人的位置和视角渲染,会产生视角混乱现象,影响多用户的共场协同体验感。而相对于平面投影幕,基于曲面投影幕的虚拟现实环境下用户的视野更宽,移动更为自然,增强了用户的沉浸感和真实感。但是由于投影屏幕的几何特性,导致投影仪的投影图像出现几何变形、亮度和色彩出现失真,影响用户对形状和色彩的感知。本文研究对象是大屏幕投影显示系统,关注多用户共场协同的显示和交互问题。同时,针对多投影仪叠加投影时出现的几何校正问题,提出平面幕上的几何校正方法,消除多投影仪叠加投影时产生的畸变。此外,由于曲面的几何形状导致用户在移动过程中对同一屏幕位置的亮度感知出现差异,需要加以修正,以便用户对屏幕上固定位置感知到相同亮度。为此,本文提出了一种基于大屏幕立体投影的多人共场协同工作环境,以消防...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１两种多用户立体投影显示系统的投影示意图??
同步镜片的开闭和播放时序，使得每名用户可以独立观看专属的立体??图像。但是此种方式对投影仪的改造环节较多，实现复杂。Ｇｕａｎ等人［ｎ提出了两??种简易灵活的多用户立体投影显示系统（如图２－１），第一种是采用三投影阵列方??式，通过改造投影仪色轮，使投影阵列的彩色图像刷新率达到３６０Ｈｚ，并采用分??时轮播的方式在同一屏幕区域中播放多路立体视频；第二种是通过光学偏振原理??将两台立体投影仪组合为投影阵列，通过软件控制各路立体视频的這染与播放时??序。同时设计专门的快门眼镜实现多用户的立体投影显示，可为投影式多用户的??共场协同交互提供更为便捷的环境构建方式。??偏振玻璃??二二｜?两―阵列??三投影阵列??（ａ）三投影阵列方式?（ｂ）两投影阵列方式??图２－１两种多用户立体投影显示系统的投影示意图??２．?３群体运动跟踪技术??为了得到精确实时的位置数据，目前己有一些对群体跟踪技术的研究。在目??前常用的空间定位方式中，ＧＰＳ是一种基于空间的全球导航卫星系统’它不受时??间和地点的限制，可以提供可靠的位置和时间信息。然而在靠近地面、室内或地??下室的复杂环境中，被削弱的ＧＰＳ信号使得ＧＰＳ定位不能很好的工作［３４］。因而??研究精确的室内空间定位算法很有必要。在几种室内定位算法的总结与比较中［３５］??发现
??的微分和入射辐射度的微分之比。从理论上讲，可以通过各类设备（如图２＿２）??精确测量屏幕材质的ＢＲＤＦ参数，并结合相机－投影仪定标，确定屏幕上各点的??法线及入射光方向，从而精确获取屏幕的亮度特性。但面向主题公园、科技馆、??博物馆中现有的曲面金属幕投影环境而言，这需要追溯到屏幕生产厂家，获取同??一批次的屏幕材料，在具体实现上有难度。所以可以使用经典的光照模型进行粗??略求取。Ｃｏｏｋ－Ｔｏｒｒａｎｃｅ光照模型［４５］是一种常用的光照彳旲型，它认为物理表面由??很多微平面构成，每个微平面都被认为是理想的镜面反射平面，虽然更符合真实??感渲染效果，但是其反射参数的求解过程复杂。Ｌａｍｂｅｒｔ模型［４６］认为漫反射光强??近似服从Ｌａｍｂｅｒｔ定律
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种时间相位展开方法的比较[J]. 赵文静,陈文静,苏显渝. 四川大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]多投影面显示系统亮度均衡的实现[J]. 贾庆轩,阮瑞卿,孙汉旭,宋荆洲,张号. 系统仿真学报. 2006(S2)
博士论文
[1]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于仿真交互水枪的模拟消防训练系统的设计与实现[D]. 王秋晨.山东大学 2018
[2]支持用户参与的三维室内虚拟场景协同设计方法研究[D]. 孙晓雯.山东大学 2018
[3]曲面屏幕上移动视点的沉浸式立体渲染及投影方法[D]. 赵思伟.山东大学 2017
[4]基于立体多画显示的隔网对抗性虚拟仿真系统的设计与实现[D]. 孙维思.山东大学 2017
[5]真实感材质测量系统[D]. 陆巧.山东大学 2016
[6]逆向绘制中反射属性重构技术研究[D]. 王秋实.上海交通大学 2008
[7]RGB颜色格雷码结构光三维测量原理及其仿真研究[D]. 于嵩.哈尔滨理工大学 2007
本文编号：3260819
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１两种多用户立体投影显示系统的投影示意图??
同步镜片的开闭和播放时序，使得每名用户可以独立观看专属的立体??图像。但是此种方式对投影仪的改造环节较多，实现复杂。Ｇｕａｎ等人［ｎ提出了两??种简易灵活的多用户立体投影显示系统（如图２－１），第一种是采用三投影阵列方??式，通过改造投影仪色轮，使投影阵列的彩色图像刷新率达到３６０Ｈｚ，并采用分??时轮播的方式在同一屏幕区域中播放多路立体视频；第二种是通过光学偏振原理??将两台立体投影仪组合为投影阵列，通过软件控制各路立体视频的這染与播放时??序。同时设计专门的快门眼镜实现多用户的立体投影显示，可为投影式多用户的??共场协同交互提供更为便捷的环境构建方式。??偏振玻璃??二二｜?两―阵列??三投影阵列??（ａ）三投影阵列方式?（ｂ）两投影阵列方式??图２－１两种多用户立体投影显示系统的投影示意图??２．?３群体运动跟踪技术??为了得到精确实时的位置数据，目前己有一些对群体跟踪技术的研究。在目??前常用的空间定位方式中，ＧＰＳ是一种基于空间的全球导航卫星系统’它不受时??间和地点的限制，可以提供可靠的位置和时间信息。然而在靠近地面、室内或地??下室的复杂环境中，被削弱的ＧＰＳ信号使得ＧＰＳ定位不能很好的工作［３４］。因而??研究精确的室内空间定位算法很有必要。在几种室内定位算法的总结与比较中［３５］??发现
??的微分和入射辐射度的微分之比。从理论上讲，可以通过各类设备（如图２＿２）??精确测量屏幕材质的ＢＲＤＦ参数，并结合相机－投影仪定标，确定屏幕上各点的??法线及入射光方向，从而精确获取屏幕的亮度特性。但面向主题公园、科技馆、??博物馆中现有的曲面金属幕投影环境而言，这需要追溯到屏幕生产厂家，获取同??一批次的屏幕材料，在具体实现上有难度。所以可以使用经典的光照模型进行粗??略求取。Ｃｏｏｋ－Ｔｏｒｒａｎｃｅ光照模型［４５］是一种常用的光照彳旲型，它认为物理表面由??很多微平面构成，每个微平面都被认为是理想的镜面反射平面，虽然更符合真实??感渲染效果，但是其反射参数的求解过程复杂。Ｌａｍｂｅｒｔ模型［４６］认为漫反射光强??近似服从Ｌａｍｂｅｒｔ定律
【参考文献】：
期刊论文
[1]几种时间相位展开方法的比较[J]. 赵文静,陈文静,苏显渝. 四川大学学报(自然科学版). 2016(01)
[2]多投影面显示系统亮度均衡的实现[J]. 贾庆轩,阮瑞卿,孙汉旭,宋荆洲,张号. 系统仿真学报. 2006(S2)
博士论文
[1]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于仿真交互水枪的模拟消防训练系统的设计与实现[D]. 王秋晨.山东大学 2018
[2]支持用户参与的三维室内虚拟场景协同设计方法研究[D]. 孙晓雯.山东大学 2018
[3]曲面屏幕上移动视点的沉浸式立体渲染及投影方法[D]. 赵思伟.山东大学 2017
[4]基于立体多画显示的隔网对抗性虚拟仿真系统的设计与实现[D]. 孙维思.山东大学 2017
[5]真实感材质测量系统[D]. 陆巧.山东大学 2016
[6]逆向绘制中反射属性重构技术研究[D]. 王秋实.上海交通大学 2008
[7]RGB颜色格雷码结构光三维测量原理及其仿真研究[D]. 于嵩.哈尔滨理工大学 2007
本文编号：3260819
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