三通道拼接
技術方案
大連正龍視景****
2010-07-02
技術方案
裝置清單
方案一：compactutm幾何校正與邊緣融合機方案
方案二：創凱幾何校正與邊緣融合機方案
方案三： cella幾何校正與邊緣融合軟體方案
本方案選用三通道平面幕投影系統，可產生14平方公尺的投影效果，使操作者在虛擬環境中感受到高度的沉浸感。
投影系統採用3臺松下的單片dlp投影機松下 pt-fd600。相鄰通道的投影機之間採用硬體邊融合和非線性幾何校正技術，組成一套無縫拼接的寬屏投影顯示系統，影象顯示在乙個寬10公尺左右、高1.6公尺的無縫正投螢幕上。
整個投影系統主要由以下部分組成：
● 3臺松下 pt-fd600投影機；
● 一體化的投影機吊架；
● 每通道投影機帶有6自由度調整支架，便於光路的精確調整；
● 正投幕及其金屬支架，螢幕高1。6公尺寬10公尺；
● 邊緣融合和非線性幾何校正計算機compactutm；
● 1套安裝、除錯、測試用工具軟體compactcontrol；
下各節對主要裝置分別加以詳細描述。
這幾年，隨著投影顯示技術的不斷發展與創新，邊緣融合技術在支援超寬螢幕投影顯示方面正在迅速流行。下圖是乙個典型的三通道無縫投影系統，3臺投影機被用來將顯示內容投影在同乙個很寬的螢幕上，產生乙個高解析度、視場連續、無縫、亮度與顏色一致的影象。
要建立這樣一套無縫拼接的寬屏投影系統，至少需要完成以下2方面的工作：
1） 對融合區進行羽化處理、校正處理等。因為融合區是2臺投影機共同作用的結果，其亮度是非融合部分的2倍，因此要進行羽化處理，使得融合區的亮度保持跟非融合區的亮度一致；同時，要對投影機進行精確的位置校正，否則一條直線在經過融合區時會變得不直。
2） 對於非平面幕例如柱形螢幕或球面螢幕，需要進行曲面失真校正。所有的投影儀在設計時都是針對平面的螢幕，當這樣的投影儀把影象投射到球幕或球幕這樣的弧形螢幕上，影象就會變形失真，這種現象被稱之為非線性失真。為了在弧形、球形螢幕上得到正確的影象顯示效果，必須對影象進行處理，這種處理被稱之為非線性失真校正。
目前，市場上能做無縫拼接投影系統的裝置有兩類：
一類是高階專用投影機。這種投影機本身具有內建多通道電子邊緣融合和非線性幾何校正處理功能，像巴可公司的sim 5 plus 、galaxy+系列投影機，科視matrix、mirage系列投影機、3dp公司compactview系列投影機。這種型別的投影機有以下缺點：
1） 由於內建了較多的附加功能，因此在**上很昂貴；
2） 這種裝置不利於使用者將來對系統的公升級。因為目前電子產品的技術發展可謂日新月異，如果想對系統進行公升級，勢必會造成很大的浪費。
另一類是通用的融合處理裝置。這種裝置其實就是一台具有特殊功能的pc，能幫助使用者完成多通道投影系統的拼接處理。目前成熟的、商品化的邊緣融合/幾何校正的外接電子裝置是挪威3d-perception公司的產品compactutm，這種裝置有很強的靈活性，可以連線目前市場上的任意投影機。
compactutm功能強大，可完成各種複雜投影系統的校正工作，以下是3dp公司的compactutm的介紹。近幾年國內出現幾種類似產品，包括華控，博睿，創凱等，功能和穩定性略低於compactutm，但具有良好的**優勢。
挪威3d-perception公司是一家專業從事硬體邊緣融合/幾何校正以及生產專業dlp投影機的廠商，公司總部位於asker，有著近十年的歷史。自成立以來，3d-perception推出了世界上第一台商用專業邊緣融合/幾何校正器，生產了世界上第一台內建邊緣融合/幾何校正功能的dlp投影機，同時，公司在近期推出了世界上第乙個多行無縫控制室解決方案。
3d-perception公司的邊緣融合/幾何校正器經過近十年的發展，已經成為非常可靠、穩定的產品，與其專業設計、控制軟體compactcontrol相配合，可大大提高系統除錯、維護精確性與效率，最大限度地降低手工調整的工作量，提高系統的穩定性。同時，3d-perception公司提供專業dlp投影機(hmr15、sx25、sx60-ha等)，專門用於多通道影象融合，投影機均經過嚴格測試，可提供高質量色彩、亮度一致性，滿足7x24小時連續開機無故障執行。
3d-perception的主要客戶包含了全球主要視景**系統商及主要使用者，例如波音公司(boeing)、洛克希德-馬丁(lockheed martin)、美國航空航天局(nasa)、sgi、哈佛大學(harvard univ.)、北京藍天模擬器公司、瀋陽601飛機設計所、成都611飛機設計所、北京空軍軍訓器材研究所等。
compactutm可在數字影象中定義任意數目、任意形狀的邊緣重疊帶，使用專利技術實現多幅具有複雜重疊關係的影象的邊緣融合，下圖為乙個球幕上的複雜邊緣融合測試，結果表明compactutm能夠成功地適合各種複雜投影系統，產生出非常好的融合效果。
compactutm是理想的**與互動式應用的控制器，使用基本的或高階的投影機就可方便獲得無縫幾何校正的劇場投影效果。
● compactutm可以利用多個投影機、組成乙個無縫、連續、亮度、色度、均勻性具佳的顯示系統。例如典型的球形幕、柱面幕、弧形幕顯示系統；
● 投影系統的設計是由專用的軟體compactdesigner軟體實現；
● 通過具有標準的人性化的計算機介面compactcontrol軟體包調整；
● 通過dvi電纜即可連線圖形工作站和投影機。
在幾何校正方面，3d-perception的硬體具有自動幾何校正功能，只要投影機定位精確、螢幕尺寸及位置準確，幾何校正網路可自動生成，無需人工干預，從而極大地縮短系統整合週期，方便系統維護。3d-perception利用特有的投影機定標軟體可以極為精確地計算出投影現場安裝的位置及全部內引數，將這些引數輸入控制程式compactcontrol，啟動自動幾何校正功能，即可完成精度很高的自動幾何校正。
表一compactutm規格型號表：
在本專案中，採用的型號是xga 1024×768。
在多通道拼接應用中，對於螢幕的選擇是很關鍵的一步，要求該螢幕能保持對光線的一致性，以保證能得到更好的融合效果。我們提供的螢幕具有的特點：
增益係數：即投影光線經過螢幕後被提高的倍數（一般0.7-3.5）。使用均勻一致的表面塗層，根據所選定的投影機（主要是亮度、對比度）與增益的要求專門配製；
可視角： 在中心亮度與螢幕四周邊緣的亮度一致的條件下，螢幕的最大視角範圍（90-160）。
太陽效應：即**者在不同的位置，會感到螢幕的亮度中心在變化。
結構特點：可捲曲的進口樹脂基材，緊湊設計，具有耐高溫、永久不變形、高度一致性，高均勻度、高對比度、高畫質晰度等特點。
專業投影系統是先進技術和工程的結合，如果沒有工程部分的專案管理和質量控制，即使技術和產品是先進的，最終結果也沒有保障。實現系統指標、保證工程質量的重要一步是保證投影機的機械部分的精度，。
為保證系統質量，我們根據每個使用者特點和現場的實際情況定製投影機機械調整結構，具有如下特點：
● 6自由度空間調節能力 – 這是高階多通道顯示系統機械部分所必須的。
● 多機一體化結構 –穩固的、一體化的結構能最大程度地降低系統相對誤差和維護難度。
● 長期的可靠性 - 將環境等因素（如溫度等）帶來的影響降到最低。
● 易維護性 – 對系統的定期維修、更換耗材等工作沒有障礙和影響。
下面的圖例，左邊的是非專業的做法。右邊的是專業的做法，考慮到了建築和環境的影響等因素，所有部分都經過精確的設計和加工，確保最高的精度和長期的可靠性。
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