多投影系统颜色自动校正技术及应用的研究

发布时间：2021-08-15 17:27

　　随着投影机性能的不断提升以及计算机图形图像技术的飞速发展,投影技术被更多地应用于展览展示、教育培训、文化娱乐、军事仿真等领域。采用投影拼接技术可以在日常表面生成超大分辨率与超大尺寸的显示画面,创造出更新颖、更具感染力的显示效果。近年来,基于相机反馈的多投影系统画面自动校正技术得到国内外众多学者的广泛关注,尽管可以通过透视变换、三维重建等方法对多投影系统存在的几何偏差进行校正,但是由于受到投影机内部亮度不均匀,投影角度、投影表面反射率不统一,投影重叠区域以及交叉反射等因素的影响,应用于自然表面的多投影拼接系统在经过几何校正后依然存在投影画面颜色不一致的问题。为此本文针对不同光照条件和投影表面的多投影拼接系统颜色校正问题开展研究工作,研究成果有助于保证多投影系统在不同应用条件下获得与目标图像相匹配的显示效果。本文的创新点和主要工作如下:（1）提出了一种应用于无纹理表面的多投影系统颜色模型建立及图像校正方法。为了解决应用于无纹理表面的多投影系统画面在颜色上的偏差问题,本文在对多投影系统投影画面亮度、色度的变化情况进行深入分析的基础上建立了参数化的数学模型,提出并实现了基于人眼视觉特性的全局亮... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 针对无纹理表面的多投影系统颜色校正方法
        1.2.2 针对纹理表面的多投影系统颜色校正方法
    1.3 本文的研究内容
    1.4 本文的论文结构
第二章 多投影系统中的几何校正算法及颜色模型
    2.1 几何校正算法
        2.1.1 针对平面投影的几何校正技术
        2.1.2 针对非平面投影的几何校正技术
        2.1.3 几何校正技术小结
    2.2 人眼视觉特性及相关颜色模型
        2.2.1 人眼视觉特性
        2.2.2 CIE 1931 XYZ色彩空间
        2.2.3 多投影系统中的颜色偏差
        2.2.4 全局光照效应
    2.3 本章小结
第三章 应用于无纹理投影表面的图像颜色校正技术
    3.1 多投影系统颜色模型
        3.1.1 多投影系统亮度模型
        3.1.2 多投影系统色度模型
    3.2 亮度校正算法
        3.2.1 投影机亮度响应函数的求取
        3.2.2 亮度平滑过渡方法
        3.2.3 针对不规则形状重叠区域的亮度平滑过渡方法
    3.3 色度校正算法
        3.3.1 严格色域匹配方法
        3.3.2 基于人眼视觉特性的色域平滑过渡方法
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 亮度校正算法实验结果与分析
        3.4.2 颜色校正算法实验结果与分析
        3.4.3 不规则投影区域颜色校正实验
    3.5 本章小结
第四章 应用于纹理表面的投影图像颜色校正技术
    4.1 应用于纹理表面的投影机-相机系统颜色模型
        4.1.1 单投影机-相机系统颜色模型
        4.1.2 多投影机-相机系统颜色模型
    4.2 实时校正算法
        4.2.1 几何映射关系的求取
        4.2.2 补偿图像的计算
        4.2.3 补偿算法优化
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 颜色补偿算法实验结果与分析
        4.3.2 优化算法实验结果与分析
        4.3.3 实时绘制系统实验结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 应用于全局光照条件下的图像颜色校正技术
    5.1 光线传输矩阵的获取算法
        5.1.1 基于自适应分区域的获取算法
        5.1.2 基于压缩感知的获取算法
    5.2 实时颜色补偿算法
        5.2.1 基于分区域求逆的实时颜色补偿算法
        5.2.2 基于对光线传输矩阵进行分解的实时颜色补偿算法
        5.2.3 图像优化算法
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 光线传输矩阵获取实验结果
        5.3.2 颜色补偿算法实验结果
        5.3.3 自由表面多投影拼接系统
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]Light field head-mounted display with correct focus cue using micro structure array[J]. 宋维涛,王涌天,程德文,刘越.  Chinese Optics Letters. 2014(06)
[2]Multi-projector-type immersive light field display[J]. 钟擎,陈贝石,李海峰,刘旭,夏军,王保平,徐海松.  Chinese Optics Letters. 2014(06)
[3]基于双色反射模型的彩色结构光颜色识别的研究[J]. 汤一平,宗明理,吴立娟.  计算机学报. 2013(09)
[4]多投影显示系统结构光几何校正算法[J]. 肖朝,杨红雨,梁海军,季玉龙,李新胜.  计算机辅助设计与图形学学报. 2013(06)
[5]基于图像匹配-点云融合的建筑物立面三维重建[J]. 王俊,朱利.  计算机学报. 2012(10)
[6]多投影仪自由立体显示的GPU几何及亮度校正技术[J]. 周艳霞,秦开怀,罗建利.  计算机辅助设计与图形学学报. 2011(04)
[7]基于相机的多投影光度补偿系统[J]. 刘一然,杨旭波.  中国图象图形学报. 2011(03)
[8]基于彩色数字相机的光谱反射率重建方法研究[J]. 杨萍,廖宁放,宋宏.  光谱学与光谱分析. 2009(05)
[9]面向多投影显示墙的画面校正技术[J]. 王修晖,华炜,林海,鲍虎军.  软件学报. 2007(11)



本文编号：3344981