基于软件的环幕帧缓存纹理重贴几何校正方法技术

基于软件的环幕帧缓存纹理重贴几何校正方法属计算机仿真范畴。对特定的投影环幕，虚拟一系列的等高线和垂直线，由等高线和垂直线正交形成等高垂直网格，通过计算将正交形成的网格投影到显示平面上，这是帧缓存对应的位置，再通过投影显示，将等高垂直网格在投影屏幕上拉成真正视觉效果上的等高垂直，得到相对位移值后取出帧缓存中的图像，用新得到的等高垂直网格进行纹理映射。包括单通道分配预处理；等高垂直网格生成；手动调整，保存网格数据；利用新得到的网格数据对每帧数据进行纹理重新贴图等几个步骤。本发明专利技术利用软件解决非平面承接面的图象失真问题，不需增加新的硬件，成本低廉，操作简单，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机应用技术的模拟仿真范畴，涉及投影承接面的图象几何畸变引 起的图象失真的解决方法，具体是。
技术介绍
在大场景模拟仿真中，用非平面承接面投影显示大场景是近些年国际上普遍采用 的方法，但由此而带来的图像几何畸变问题往往会造成图像的严重失真。国际上普遍 采用几何校正技术来解决这一问题，但传统的几何校正方法主要依靠硬件为主，成本 较高且一次调整费时较长。伟景行在国内的报价按通道收费，每个通道不低于6万元 人民币，单通道校正时间约30分钟。Bacro公司通过其系列校正产品实现校正，其主 要工作方式为通过特定设备发射激光点阵，然后配合其系列产品中的其他工具进行校 正。其校正效果好，但设备使用复杂，且只针对自己的投影设备进行校正。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用软件校正非平面承接面投影显示大场景的几何变 形引起的图象失真问题的方法。该方法不需附加硬件，成本低廉，简单易操作。本专利技术的目的是这样达到的； 一种基于软件的环幕帧缓存纹理重贴几何校正方 法，其特征在于对于特定的投影环幕，虚拟一系列的等高线和垂直线，由等高线和 垂直线正交形成等高垂直网格；通过计算将正交形成的网格投影到显示平面上，这就 是等高垂直网格在帧缓存中对应的位置；再通过投影显示，将等高垂直网格在投影屏 幕上拉成真正视觉效果上的等高垂直，得到相对位移值；取出帧缓存中的图像，用新 得到的等高垂直网格进行纹理映射；具体校正步骤包括单通道分配预处理；计算等高垂直网格在帧缓存中的相对位置，并在帧缓存中生成等高垂直网格，等 高垂直网格生成；手动调整，保存网格数据；利用新得到的网格数据对每帧数据进行纹理重新贴图。所述单通道分配预处理是指在多通道显示系统中，根据系统的各种限制和配置来 确定多通道中每个单通道所必须满足的参数，包括分辨率、矩形比例、通道数目、通道融合比值、上视角度数。所述等高垂直网格生成是将放在帧缓存中的图象进行归一化处理，然后虚拟出若 干等高线和垂直线，并在帧缓存中生成等高垂直网格，网格数目的设定根据视角角度 的大小确定；计算等高垂直网格在帧缓存中的相对位置，则先确定网格在水平和垂直方向角 度，并定义这两个角度所在空间的变换得到有空间元素构成的矩阵，利用网格细分后 的一系列交点在帧缓存中勾勒出等高垂直网格的帧缓存对应，计算等高垂直网格在帧 缓存中的相对位置。所述手动调整，保存网格数据是指当网格投影到环幕后对网格的变形进行校正 包括在网格上设定一条基准线，和一个基准点，然后进行部分或整体的梯形校正； 在网格上设定一个基准线，进行曲线校正；单独对某根线进行单独校正；单独对某个 点拉动，改变其坐标位置。所述利用新得到的网格数据对每帧数据进行纹理重新贴图是指将在计算机GPU帧 缓存中的图像看成一张整体的纹理，并对其进行重新分割，按照计划标准对分割后的 纹理进行贴图。所述上视角度数的确定是先根据实际使用中视角角度，来得到边缘处角度，然后 依据边缘处角度计算在三维生成系统中应该设置的上视角角度。所述网格数目的设定根据视角角度的大小确定，当系统水平视角为40度时，网 格数目为20X20格。本专利技术具有以下积极效果在不依靠外部硬件的条件下，通过处理计算机显卡的 帧缓存来达到几何校正的目的，效果十分显著，且操作简单容易。与现有的采用硬件 校正方法比较，节约了大量的硬件成本，校正成本低廉，便于推广。可广泛用于大 场景模拟仿真，应用前景广阔。附图说明图1是本专利技术的校正方法流程图。图2是手动调整操作界面。图3是校正前的图象。图4是通过本专利技术的方法校正后的图象。具体实施方式附图给出了本专利技术的一个具体实施例。后由等高线和垂直线正交形成网格，称这个网格为等高垂直网格。通过计算将正交形 成的网格投影到显示平面(近剪裁面)上，这就是等高垂直网格在帧缓存中对应的位 置。然后通过投影显示，将等高垂直网格在投影屏幕上拉成真正视觉效果上的等高垂 直，得到相对位移值。取出帧缓存中的图像，用新得到的等高垂直网格进行纹理重贴。纹理重贴图考虑了投影承接面的几何特性，实际上是考虑了在平面剪裁时候的非 平面投影，也就是在说在计算机生成图像时采用的投影剪裁方式将视锥体中的元素投 影到了一个平面，而显示可以理解为这个视锥体在投影承接面上的重现，如果在非平 面的承接面上重现将会出现极大的偏差。利用本专利技术的方法改变了其投影面，从而完 成了正确的校正。校正过程按照程序流程进行。进行单通道分配预处理选择1400X1050作为单通道系统分辨率。确定整体水平视野中相邻通道有10% 的交叉带用于边缘融合。为了视觉效果的调整，系统给出一个上视角度数^。限制条件总结如下1) .分辨率1400X10502) .矩形比例4 / 33) .通道数目54) .通道融合比值0. 15) .上视角度数为^7"。上视角度数为^^的i^算是第一步，计算每个通道的水平视野宽度。设每个水 平视野宽度为^。那么有如下方程5*^ — 4*0.1*6 = ;r解方程后可得到每个通道的水平视野范围值^ = 39.13 (度)第二步，计算每个通道的垂直视野宽度。将虚拟投影点到虚拟投影中点的距离归一化为l。那么可以算出在这种情况下水平宽度W:w = 2*tan(<9/2)由于屏幕分辨率为1400X1050，所以可以得到屏幕长宽比为4 : 3。那么高度/2/w = 3/4可以得到高度为"(3/2)*tan(6>/2)通过高度和归一化的前提可以得到垂直视野的度数々。首先根据系统限定的上视角度数^ a以及投影点到边缘的半径长度A ，来计算由水平视点到上角度的长度i = l/cos(0/2)根据限定的高度; 减去上角度高度/2u可以得到下部所剩下的高度/^。由方程可得到(^^为下角度度数，得到垂直视野总度数。但是，得到的度数并不是四个偏移角度，由于环幕的原因，上角度和下角度都是 在投影边缘处的偏移角度，并不是视锥体的确定角度。为了在设定视锥体的偏移角度 还需要重新计算上下角度的偏移。这个角度其实可以看成在环幕上与投影边缘最高和 最低点等高点的连线中点在投影虚拟平面上的对应点的角度。通过刚才计算出的半径 和上下高度可以得到这个角度^和^。由下面方程解出tan(X) = /^/A 其中x = u,d至此得到了两个上下角度偏移量，其中^^用于等高垂直网格的生成，^用于通道视锥体的设置。进行等高网格的生成对于等高垂直网格的生成，其算法采用等角度分解。这样分解是基于模拟一个从 投影点发出的一簇视线圆锥，当投影点是一个放在中轴线上的独立投影点时，那么同 轴的圆柱体表面和视线圆锥的交线是圆柱上的等高线。对于投影仪来说，投影仪投到 环幕上的垂直像素点中最左边和最右边的两条线是没有偏移的。这两条线正好为虚拟 投影平面和实际环幕的交线。两个上下角度也正好为处于中心点上视线锥体同最高最 低点相交时的视线锥体母线同水平面的夹角。按照水平角度分解的总量和垂直方向分 解的总量即上下角度之和进行角度分解。首先把帧缓存中的图像尺寸进行归一化。也 就是说把图像看成一个长宽均为1的标准正方形。网格数目的设定同水平度数的大小 有一定的关系。通过系列试验显示每个网格覆盖的度数不大于3度时，视觉在2m外 的距离不能区分直线和弧线差别。 一般来讲对于现阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件的环幕帧缓存纹理重贴几何校正方法，其特征在于：对于特定的投影环幕，虚拟一系列的等高线和垂直线，由等高线和垂直线正交形成等高垂直网格；通过计算将正交形成的网格投影到显示平面上，这就是等高垂直网格在帧缓存中对应的位置；再通过投影显示，将等高垂直网格在投影屏幕上拉成真正视觉效果上的等高垂直，得到相对位移值；取出帧缓存中的图像，用新得到的等高垂直网格进行纹理映射；具体校正步骤包括：单通道分配预处理；计算等高垂直网格在帧缓存中的相对位置，并在帧缓存中 生成等高垂直网格，等高垂直网格生成；手动调整，保存网格数据；利用新得到的网格数据对每帧数据进行纹理重新贴图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，母攀良，
申请(专利权)人：四川川大智胜软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]