多投影显示墙的全局颜色校正

画面校正是实现无缝多投影显示墙系统的关键环节,针对此,提出了一种基于参数估计和统计思想的全局颜色校正方法.首先根据采样点的粗略分布建立亮度响应曲线的经验参数模型,并通过采样数据来确定该曲线的参数;然后依据亮度响应曲线,引入统计算法来调整投影仪输入,从而实现视觉上无缝的多投影拼接显示.最后在2×2和3×5多投影显示墙上进行了该算法的可行性和效果测试.结果表明,该算法比现有颜色校正算法的画面质量更好,亮度更高.     

多投影仪组合显示的自反馈亮度校正

针对目前的亮度校正方法存在的问题,提出了闭环的自反馈亮度校正方法。该方法首先计算一个初始模板;然后在反馈过程中,使用模板对白色图像进行亮度衰减,根据相机获取的投影图像,以及屏幕与投影仪坐标的对应关系,用一定的模板修正规则来修正每个投影仪对应的亮度校正模板;重复反馈过程,直到达到亮度一致的约束条件。该方法避免了亮度响应曲线的复杂又耗时的测量工作,通过迭代反馈来不断修正亮度校正模板,最终使得亮度校正后的图像投影后逼近亮度一致。自反馈亮度校正方法中计算的初始亮度校正模板过渡更均匀,消除了模板中的三角带问题;采用的模板更新方法能够使迭代反馈过程更快地收敛。实验证明,该方法能够有效地解决自由立体投影显示系统中的亮度校正问题。     

多投影仪无缝拼接显示中的颜色校正技术比较研究

基于多投影仪的无缝拼接显示是对图形、图像、视频等进行大范围、高分辨率显示的一种有效实现方式。多投影仪无缝拼接显示的一个关键是解决颜色失调问题,而现有的颜色失调原因的分析结果可归纳为投影仪输出颜色的变化特性和投影屏幕与投影环境的影响两个方面。近年来,为解决该问题已提出了多种颜色校正技术,而根据解决颜色失调问题的原理和实现方法的不同,这些技术可分为基于边缘融合的校正技术、基于单一投影光源的校正技术和基于颜色/亮度输出匹配的校正技术3类,并对这3类技术在无缝拼接显示效果、可维护性和可扩展性等方面的优缺点进行了较详细分析,该领域下一步的研究将会朝着兼顾不同投影机类型、不同形状和反射特性的投影屏幕和考虑运动中观察者的实时颜色校正方向发展。     

自适应复杂环境的投影图像校正算法

为实现投影仪在任意表面上的自适应投影,提出一种可以在日常环境光照条件下进行自动几何校正和色彩补偿的投影图像校正算法.该算法使用基于二进制编码结构光的离散映射集合方法,通过计算对应像素映射关系消除投影图像的几何畸变;然后应用一种优化的朗伯特反射模型构造投影表面的纹理空间,对原始投影图像进行预处理和全局亮度补偿,最终实现投影图像的颜色补偿.实验结果表明,基于文中算法在复杂环境中进行投影,可以在不规则几何表面上投影出符合视觉期望的无变形图像,并能够有效地消除投影表面固有纹理和环境光照对投影图像的干扰;将自适应复杂环境的投影图像校正算法应用于传统投影机摆脱了投影机对投影幕布的依赖,可以在任意环境中实现近似于白色平板幕布的投影效果.     

一种投影仪相机系统几何配准的鲁棒算法

目前投影屏的反射及几何特性决定了投影仪投影图像的显示效果。为解除投影仪对标准屏幕的依赖性,借助数码相机可构成反馈系统对显示表面的缺陷进行辐射度补偿和图像校正,而其前提即是建立投影图像面与相机图像面像素之间的配准关系。为实现这一目的提出了一种能实现投影仪相机系统几何配准方法的鲁棒算法。通过设计黑白二色编码图像、显示采集编码图像的方式并对捕获图像进行二值化以及形态学处理以定位和识别采样色块,建立几何配准函数关系。该算法在平面、曲面以及无图案与有图案等各种显示表面的投影场景中得以验证,其平均配准误差稳定在0.2～1.0个像素单位,且不依赖于色块的数量而变化,并能在10s内完成整个配准关系的建立。实验表明该方法能在适用范围以及精度和效率等方面满足相机反馈式投影仪像面配准的应用需求。     

针对多投影仪显示墙画面校正的图像对准技术

针对多投影仪显示墙画面校正问题中相机与投影仪间图像对准问题,提出一种基于自适应细分网格的稀疏对应点加密方法,可以得到任意光滑屏幕上投影图像与相机图像间的像素级对应关系。该方法利用改进的自适应4点插值细分曲线思想构造细分网格方法,可以将投影仪图像与相机图像间稀疏对应点网格加密到任意精度,从而建立从相机到投影仪图像间的像素级一一映射关系,为多投影仪显示墙系统的几何和色彩校正提供精确的图像对准基础。与现有算法的对比分析和虚拟机场塔台仿真系统中的实际应用表明,该方法具有较高的图像对准精度,并且无显式的需求投影仪、投影屏幕和相机的内部参数。     

时空域Retinex颜色校正算法的ZedBoard实现

提出了基于白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法,并且针对该算法的计算复杂度较高、在实时性要求较高的领域存在较大的局限性等缺点,设计了基于白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法的硬件平台。利用ZedBoard开发板上的PS和PL资源对输入的多帧低光照下采集的图像进行白平衡处理,提取场景光照信息图像,然后高效地实现Retinex颜色校正算法,向投影仪输出反映物体固有颜色的反射系数信息图像。用柯尼卡美能达CL200A色温照度计采集投影光的颜色数据,数据显示,校正算法扩展了图像的色域范围,使其更加接近标准色坐标的色域范围,校正后的白点更加靠近标准白点,提高了色彩分辨率,解决了色偏问题。比较了在PC上用MATLAB实现的耗时和在ZedBoard上实现的耗时,结果表明在ZedBoard上的耗时降低了接近两个数量级。     

低照度图像自适应颜色校正与对比度增强算法

光照变化会造成图像颜色失真和清晰度的下降,为了使计算机视觉系统具有颜色恒常感知功能,提出了一种基于极限学习机和杜鹃搜索算法的图像颜色校正与对比度增强算法.首先对于输入图像,提取该图像的17维特征向量,并利用训练好的极限学习机神经网络自适应地选择适合该图像的最佳颜色恒常算法,并进行相应的颜色校正;然后,针对图像的亮度分量,利用杜鹃搜索算法自动确定亮度增强函数的最优参数,并进行相应的对比度增强.基于Funt数据集的实验结果表明,文中算法不仅能有效地完成图像颜色校正,还能自适应地提高图像的信息量和对比度,获得图像颜色和对比度的综合最佳视觉质量.     

投影仪曲面投影校正技术

当投影仪将图像投影到曲面时，为使观察者看到不失真图像，采用两步校正法对图像进行预变形处理．该方法将投影仪假设为针孔模型，并获取投影系统的相关几何参数，通过对观察者所需的理想图像进行变换获得投影仪所需预变形图像．利用纹理投影技术并采用OpenGL编程实现该校正方法．实际投影结果表明该方法可以取得较好效果．     

投影仪-屏幕系统光场亮度分布的数学模型

针对大型多投影仪显示墙系统中亮度分布差异的校正问题,提出一种描述投影仪-屏幕系统光场亮度分布的数学模型。该数学模型整合投影仪镜头渐晕、屏幕漫反射和屏幕曲面的数学模型,形成一个带有28个可调参数的精确描述影仪-屏幕系统光场亮度分布方程。基于该数学模型,工程人员可通过测量投影屏幕上稀疏位置的亮度值,采用非线性最小二乘方法确定一个特定投影仪-屏幕系统的模型参数,完成其亮度分布的测量。实际应用表明,所提出的数学模型可以广泛适用于各种类型的投影仪-屏幕系统光场亮度分布的描述,有效降低大型多投影仪显示墙系统构建工程的复杂度,改善投影显示效果。     

Automatic color correction for multi-projector display systems

A hierarchical color correction framework is presented to automatically calibrate multiple projectors. The proposed framework consists of two sub-methods: a simple color correction method and an advanced color correction method. An automatic selection scheme is designed to choose between the two sub-methods according to specific conditions. The simple color correction method uses a parameter model to map projected images into the Common Achievable Response (CAR) space for color consistent outputs. The advanced color correction method takes the projector properties, the display surface optical properties, and the relative distances between the screen and the projectors into consideration. A pre-processing step is designed to eliminate isolated abnormal sampling points, resulting in better quality outputs. In the experiment part, the effectiveness of the proposed framework is verified with both front projection systems and rear projection systems. The experimental results show that the proposed framework achieves better calibration results comparing with traditional methods.     

基于HDR的投影机亮度曲线标定

多台投影机的无缝拼接校正过程主要是投影机的几何校正和颜色校正。多台投影机的颜色校正要求是求出每台投影机的颜色曲线,并对其颜色的相同输出做对应的输入使之达到全局的颜色统一。采用基于相机HDR的方法,先求出相机的亮度响应曲线,再以相机的亮度响应曲线为基础,使相机的输入为投影机的输出,间接求得投影机的亮度响应曲线。实验结果表明,基于HDR的亮度曲线测量,与直接使用照度计比较,结果相差在10%以内。     

Quantization of color images for display/printing on limited color output devices

A large number of output devices in use today are either bilevel or can produce only a limited number of display levels (gray-scale or color). Most color graphics terminals conforming to Enhanced Graphics Adapter (EGA), Professional Graphics Adapter (PGA), or Video Graphics Array (VGA) standards can display from 16–256 colors, whereas real-world (externally acquired) images constitute typically 16M colors. In this paper, a new color quantization algorithm has been proposed which maps an original image into an output image with a limited number of colors, while still preserving the image quality. The algorithm itself is based on the concepts of vector quantization where a color vector is defined by red, green, and blue components and, based on a random sampling of the input image, a color mapping table is generated. The random sampling provides an estimate of the color distribution of the input image, which is then further combined by a clustering technique to derive the desired number of output colors. A mapping process results in a limited-color output image which is optionally preprocessed (in cases where the number of output colors is very small) by a pseudo-random dithering algorithm rendering a high-quality output. This postprocessing step is particularly useful in images with very few output colors, e.g., 16. Through examples, it is shown that input images with over 16M colors can be easily displayed in as few as 16 colors, with negligible degradation in quality.     

基于自适应Mean Shift算法的彩色图像滤波

利用Mean Shift算法对图像进行滤波时,带宽和采样点权重的选择至关重要。为有效保留彩色图像中边缘等细节信息,提出了一种基于自适应Mean Shift算法的彩色图像滤波算法。该算法首先根据图像颜色信息的灰色关联度来定义自适应空域带宽;然后利用颜色粗糙度计算自适应值域带宽;再根据彩色差别获得各采样点的权重;最后用改进后的自适应Mean Shift算法对图像进行滤波。实验结果表明,与基于Mean Shift算法的滤波算法和常见滤波算法相比,该算法的滤波效果不仅更符合人眼的视觉感知,且能更好地保留边缘等细节信息。     

Modeling Color Properties of Tiled Displays

The concept of tiled displays can be successful only if such displays are made to look like a single display perceptually. The two issues that need to be solved to achieve this goal are geometric correction and color seamlessness of images spanning across tiles. Geometric correction algorithms borrow pin‐hole camera models to model projector display geometry. In this paper, we introduce an abstract modeling function that describes the color seen by a viewer when displayed by a display device. Though this function can be used to model color displayed by any common display device, in this paper, we use it to model color in multiprojector display systems. We use the model to explain the reasons for different types of color variations in a multiprojector display, to compare different color correction algorithms, and to derive such algorithms directly from the model.     

沙尘降质图像清晰化算法

目的 沙尘环境中获取的图像存在颜色失真、对比度低等问题,不利于人眼辨识以及进一步的图像处理。为解决沙尘降质图像的这些问题,提出一种新的基于颜色调整和对比度增强的沙尘降质图像的增强算法。方法 沙尘降质图像增强要解决两个问题,即颜色偏移和对比度增强。基于沙尘降质图像的的颜色直方图存在的集中性、顺序性以及偏离性等特性,使用高斯模型分别对各通道颜色进行建模,进而进行颜色调整。针对颜色调整后的图像存在的整体灰暗,对比度低以及噪声等特点,利用改进的基于奇异值分解的增强算法,从而有效地增加图像对比度并抑制噪声。结果 为了验证本文算法的有效性,与带有色彩恢复的多尺度Retinex算法、GUM算法、Tarel算法、融合算法4种方法进行了对比。从增强结果可以看出,本文算法能够有效解决降质图像的颜色偏移和对比度低的问题,并增强图像的整体视觉效果。结论 本文算法充分利用沙尘降质图像三通道颜色直方图分布的特点,能够快速高效地实现颜色校正,并通过图像频域的奇异值信息进一步提升图像的对比度。经过多幅沙尘降质图像清晰化实验验证,表明本文方法能够实现对不同程度沙尘降质图像的增强,具有较强的适用性。     

一种融合聚类与区域生长的彩色图像分割方法

论文提出了一种将聚类和区域生长有机融合的彩色图像分割方法。为了捕获图像的纹理特征,首先将图像划分成16×16子块,然后在块中按照视觉一致性准则进行颜色聚类,对于聚类后的子块,提取其颜色与纹理特征,然后采用符合人类视觉特征的生长规则,进行基于子块的区域生长。该方法充分利用了聚类算法和区域生长算法的各自优点,并符合人类视觉特征的分割策略。利用提出的算法对多幅自然图像进行了分割实验,实验结果证明了算法的有效性。     

Spatially uniform colors for projectors and tiled displays

Abstract— A major issue when setting up multi‐projector tiled displays is the spatial non‐uniformity of the color throughout the display's area. Indeed, the chromatic properties do not only vary between two different projectors, but also between different spatial locations inside the displaying area of one single projector. A new method for calibrating the colors of a tiled display is presented. An iterative algorithm to construct a correction table which makes the luminance uniform over the projected area of one single projector is presented first. This so‐called intra‐projector calibration uses a standard camera as a luminance measuring device and can be processed in parallel for all projectors. Once the color inside each projector is spatially uniform, the set of displayable colors — the color gamut — of each projector is measured. On the basis of these measurements, the goal of the inter‐projector calibration is to find an optimal gamut shared by all the projectors. Finding the optimal color gamut displayable by n projectors in time O(n) is shown, and the color conversion from one specific color gamut to the common global gamut is derived. The method of testing it on a tiled display consisting of 48 projectors with large chrominance shifts was experimentally validated.     

基于ORB算法和OECF模型的快速图像拼接研究

为了增加移动机器人视觉导航中的成像范围,提出了一种基于ORB算法和OECF模型的图像拼接算法,获取的图像进行预处理后,先利用SIFT算法提取特征点,再用ORB算法获取特征点的二进制码串描述子进行匹配,而后通过投影变换模型获取参数,最后估计摄像机的光电转换函数OECF（Opto-Electronic Conversion Function）,利用Laguerre OECF模型参数对拼接图像进行色彩调整,解决了多幅图像拼接中颜色不一致的问题。实验结果表明,该算法能有效地对图像进行拼接,配准速度和拼接视觉效果和优于其他算法。     

基于图像分析的偏色检测及颜色校正方法

采用一种基于等效圆的偏色检测方法,克服了传统方法在图像偏色检测中的局限性。为了对检测后的偏色图像进行校正,采用一种结合灰度世界和完美反射的颜色校正方法,弥补了传统方法的不足,从而得到更为"真实"的校正图像。实验结果表明,基于图像分析的偏色检测及颜色校正方法,提高了偏色检测的可靠性,取得了较好的颜色校正效果。该方法仅利用图像本身的特征进行分析,具有普遍的适用性。