基于边缘融合的正投式大屏投影拼接显示系统设计与分析.docVIP

基于边缘融合的正投式大屏投影拼接显示系统设计与分析 　　随着社会的进步，大屏投影拼接融合显示技术已在各类工程项目中得到广泛应用。本文重点介绍了正投式大屏投影无缝拼接显示系统设计及其边缘融合处理方法，可为相关系统建设提供技术指导与参考借鉴。 　　【关键词】边缘融合 正投式大屏 无缝拼接 　　1 概述 　　由于传统电视墙、投影硬拼接屏和箱体拼接墙等有缝拼接方式缺乏画面完整性与亮度色彩均匀性，很难满足某些用户群体对整屏无缝显示视觉效果的迫切需求。边缘融合技术应用多台投影显示单元组成多通道显示系统，解决了传统图像拼接显示技术存在的缺陷，成为实现大屏无缝拼接显示的重要技术方法。 　　2 系统设计 　　本技术方案应用3台投影机进行设计，系统包括整屏正投硬幕、投影机、图形融合处理器和信号源输入设备。 　　2.1 正投硬幕 　　选择低增益0.8-1.0、宽视角≥60°（半增益视角）、11m*3m正投硬幕。安装时离地高度800mm，实际高度根据施工现场确定。按11m*3m投射面积计算，该正投硬幕面积为33m2。 　　2.2 投影机 　　选择3台具有同一型号7000流明、分辨率1400*1050的DLP工程投影机。同一型号工程投影机在亮度和色彩等显示效果上一致性较好，没有明显差异。3台工程投影机进行拼接融合共产生2条融合带，每条融合带约0.3m。因此，投影机实际投射面积为31.2m2。 　　2.3 图形融合处理器和信号源输入设备 　　当前，投影边缘融合技术主要有纯软件融合、专用硬件图形融合处理和内置图形融合投影机。考虑到专用硬件图形融合处理器具有优异的显示处理效果，本技术方案选择了1台具备16位/32位色彩深度、支持OpenGL和Direct 3D技术、2路视频输入、4路RGB输入、3路DVI-I/VGA信号输出和超高输入输出分辨率的专用硬件图形融合处理器，通过连接投影机后组成一个无缝、连续、亮度色度均匀、无延迟、无变形的超大画面投影图像。根据图形融合处理器选择视频矩阵和RGB矩阵作为信号源输入设备。图形融合处理器集成融合应用软件，可实时对信号源输入信号执行边缘融合处理并输出至投影机。 　　3 安装现场要求 　　计算电源总功率应留有余量。3台投影机和1台图形融合处理器应以4000W功率计算，信号源输入设备功率以实际功率加余量计算。电压变化范围220V±10%，频率变化范围50Hz±5%，工作环境温度25±5℃，存放湿度-30-60℃，工作相对湿度：≤65%（25℃）。 　　设备安装处应具有防雷接地措施和良好的通风环境。工程投影机应与地面保持水平，镜头位置尽量在投影幕水平位置中心，以吊顶形式安装，吊顶承重应在100Kg以上并配有走线槽。 　　4 技术原理 　　大屏投影拼接边缘融合显示技术是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合消影技术投射出一个无缝、超大、高分辨率的整屏画面，画面效果如同一台投影机投射的画质。当多台投影机组合投射整幅画面时，会有一部分影像灯光重叠，边缘融合技术最主要的功能是把投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。 　　本技术方案的系统结构图如图1所示。 　　5 传统技术对比与边缘融合处理方法分析 　　当前投影拼接技术主要有硬边拼接技术、重叠拼接技术和边缘融合技术。 　　传统的硬边拼接技术特点是投影机边沿对齐且无重叠部分，显示效果上表现为整幅画面被一道缝隙分割开。若投影机边缘未做亮度增强处理，拼接缝为黑色。若投影机边缘做亮度增强处理，拼接缝为白色。传统的重叠拼接技术特点是投影机画面有部分重叠且未做羽化处理，重叠部分亮度为整幅其余部分的2倍，显示效果上表现为重叠部分呈现高亮条带。 　　本技术方案采用的边缘融合拼接技术与传统的硬边拼接技术和重叠拼接技术相比，左投影仪的右边重叠部分亮度线性衰减，右投影仪的左边重叠部分亮度线性增加，显示效果上表现为整幅画面亮度完全一致，整幅画面完整如一，具有无缝拼接显示的视觉效果。主要采用以下处理方法： 　　（1）采用数字滤波技术、全方向数字式融合消影技术和精确曲面几何校正（非线性变形）技术，通过精确控制消除了图像像素点映射到不同位置所引起的图像锯齿现象，对投影重合区的图像进行RGB独立亮度控制和伽玛校正，彻底消除了亮带，获得了最佳图像融合效果，进行了全数字采样图像重组，在不增加图像更新延迟基础上保证了投影图像的质量，避免造成图像质量的损伤，完好的将图像各像素投影到适当位置。 　　（2）采用全数字式色彩平衡技术和数字遮蔽技术对各通道间画面进行色彩匹配，弥补了不同投影机以及同一投影机不同投影区域之间的颜色差异和曲面投影幕不同投影区的颜色变化，并进行预处理消除了热点补偿。 　　（3）采用同步处理技术，保证了不同通道间数据零延迟的