一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，該視頻像素對角插值方法根據(jù)對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行對角插值，得到各幀子視頻畫面中所有像素的像素信息，并按照相關(guān)視頻時序規(guī)則輸出。本發(fā)明的視頻像素對角插值方法中對子視頻各幀畫面進(jìn)行對角插值，以對應(yīng)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的小數(shù)部分的和的平均值作為插值系數(shù)，經(jīng)插值處理后子視頻畫面橫向和縱向的鋸齒失真均得以減小，實(shí)現(xiàn)較好的顯示效果，且對于子視頻的任意一幀畫面，均只進(jìn)行對角插值處理，每生成一個子視頻像素，只需要讀取原始視頻畫面中的兩個像素信息，資源消耗和速度要求適中。
【專利說明】一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大屏幕投影顯示領(lǐng)域，具體涉及一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大屏幕多投影系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用在交通運(yùn)輸調(diào)度指揮、大型會議實(shí)施、飛行模擬訓(xùn)練、作戰(zhàn)指揮等領(lǐng)域中。目前大屏幕多投影系統(tǒng)如圖1所示，主要由四部分組成:視頻源、投影儀陣列、視頻處理設(shè)備、大屏幕，投影儀陣列由多臺投影儀組成。視頻處理設(shè)備將視頻源所輸出的原始視頻進(jìn)行處理，并輸出多路子視頻，分別輸出至不同投影儀進(jìn)行投影顯示。由于投影儀投影區(qū)域與大屏幕的相對位置以及大屏幕幾何形狀的多樣性，投影內(nèi)容往往無法精確顯示在大屏幕上的目標(biāo)區(qū)域，因此需要對投影內(nèi)容進(jìn)行幾何校正。通過幾何校正、顏色矯正和邊緣融合來實(shí)現(xiàn)無縫拼接，保證屏幕上整幅畫面內(nèi)容的連續(xù)性及視覺的一致性。對高分辨率的原始視頻畫面進(jìn)行實(shí)時處理需要非常大的計(jì)算量，對視頻處理設(shè)備的資源和運(yùn)行速度提出了巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)閷?dǎo)致了整個大屏幕多投影系統(tǒng)成本的上升。因此人們希望能夠利用盡可能低的資源消耗和速度要求來實(shí)現(xiàn)較好的顯示效果。
[0003]一般多對大屏幕以及投影儀顯示區(qū)域進(jìn)行幾何測量標(biāo)定，計(jì)算得到相關(guān)幾何校正參數(shù)，然后通過得到的幾何校正參數(shù)進(jìn)行校正。對于子視頻畫面中的每一個像素，根據(jù)其坐標(biāo)位置和幾何校正參數(shù)計(jì)算得到其在原始視頻畫面中的對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)該對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)對原始視頻畫面進(jìn)行采樣，得到子視頻畫面中像素的顏色值。由于視頻畫面中像素的坐標(biāo)均為整數(shù)，而計(jì)算得到的對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)往往是小數(shù)，因此需要利用一定的算法來進(jìn)行像素采樣。用于像素采樣的方法主要有最臨近點(diǎn)近似、線性插值和雙線性插值。
[0004]最臨近點(diǎn)近似方法首先將所述對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)分量都進(jìn)行四舍五入取整，并根據(jù)取整后的對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)讀取原始視頻畫面中的像素顏色值，作為子視頻畫面中像素的顏色值。利用最鄰近點(diǎn)近似的方法，每生成一個子視頻像素，只需要讀取原始視頻畫面中的一個像素信息，具有最小的資源消耗和速度要求，但是由于進(jìn)行了四舍五入的取整近似，子視頻畫面會產(chǎn)生鋸齒失真。
[0005]線性插值方法一般包含橫向插值和縱向插值兩種方法。對于橫向插值，首先將所述對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行縱向取整，即對對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)的縱坐標(biāo)分量進(jìn)行四舍五入取整，將橫坐標(biāo)分量的整數(shù)和小數(shù)部分保留，根據(jù)縱向取整后的對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)讀取原始視頻畫面中的該坐標(biāo)橫向最鄰近的兩個像素的顏色值，然后將對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)中橫坐標(biāo)分量的小數(shù)部分作為插值系數(shù)，對讀取的兩個像素進(jìn)行線性插值，得到的結(jié)果作為子視頻畫面中像素的顏色值?？v向插值與橫向插值近似，區(qū)別在于縱向插值是將上述對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行橫向取整，利用縱向兩個最鄰近像素進(jìn)行插值。利用線性插值的方法，每生成一個子視頻像素，需要讀取原始視頻畫面中的兩個像素信息，相比最臨近點(diǎn)近似方法，其資源消耗和速度要求提升了一倍，但是由于進(jìn)行了插值處理，子視頻畫面的鋸齒失真會顯著減少。
[0006]雙線性插值方法保留所述對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)的整數(shù)和小數(shù)部分，根據(jù)對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)讀取原始視頻畫面中的該坐標(biāo)周圍最鄰近的四個像素的顏色值，然后將對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)中橫坐標(biāo)分量與縱坐標(biāo)分量的小數(shù)部分分別作為橫向插值系數(shù)和縱向插值系數(shù)，對讀取的四個像素進(jìn)行雙線性插值，得到的結(jié)果作為子視頻畫面中像素的顏色值(即像素信息)。利用雙線性插值的方法，每生成一個子視頻像素，需要讀取原始視頻畫面中的四個像素信息，相比最臨近點(diǎn)近似方法，其資源消耗和速度要求提升至四倍，但是由于進(jìn)行了橫縱兩個方向上的插值處理，子視頻畫面的鋸齒失真基本得以消除。
[0007]以上幾種方法中，最鄰近點(diǎn)近似方法是利用較低的資源消耗和速度要求實(shí)現(xiàn)較差的顯示效果，雙線性插值方法是利用較高的資源消耗和速度要求實(shí)現(xiàn)較好的顯示效果，而線性插值方法為前兩者的折中方案，其顯示效果不夠理想。為了盡可能提高大屏幕多投影系統(tǒng)的性價(jià)比，人們希望能有一種具有適中的資源消耗和速度要求同時能實(shí)現(xiàn)較好顯示效果的視頻像素插值方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有方案的不足，提供一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，該視頻像素對角插值方法資源消耗和速度小，且具有較好顯示效果。
[0009]一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，包括如下步驟:
[0010](I)對大屏幕多投影系統(tǒng)中的大屏幕顯示區(qū)域和各個投影儀投影區(qū)域進(jìn)行幾何標(biāo)定，得到用于幾何校正的原始視頻畫面和子視頻畫面間的轉(zhuǎn)換函數(shù)；
[0011](2)根據(jù)所述轉(zhuǎn)換函數(shù)，計(jì)算得到各子視頻畫面中每一個像素在原始視頻畫面中的對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0012](3)根據(jù)所述對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，對各個子視頻畫面進(jìn)行對角插值，插值結(jié)果作為各幀子視頻畫面的像素信息并按照相關(guān)視頻時序規(guī)則輸出。
[0013]一個子視頻由一系列在時間軸上依次出現(xiàn)的若干幀子視頻畫面組成。每幀子視頻畫面中的任意像素，均為從原始視頻畫面中的對應(yīng)位置(即對應(yīng)點(diǎn))采樣得到像素信息(即顏色值)。本發(fā)明采用的對角插值，與簡單的橫向或者縱向插值相比，同時考慮了橫向和縱向上的插值信息，從而有效減小子視頻畫面的鋸齒失真，提高了顯示畫質(zhì)，實(shí)現(xiàn)接近雙線性插值方案的較好顯示效果。所述的像素信息為顏色值。
[0014]所述步驟(3)中的對角插值包括以下步驟:
[0015](3-1)根據(jù)對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)確定周圍最鄰近的四個像素，所述四個像素圍成矩形，選定并讀取所述矩形的兩個對角像素的顏色值；
[0016](3-2)對應(yīng)點(diǎn)的橫坐標(biāo)的小數(shù)部分和縱坐標(biāo)的小數(shù)部分的平均值作為插值系數(shù)進(jìn)行插值，得到該幀子視頻畫面中相應(yīng)像素的顏色值。
[0017]對于子視頻的任意一幀畫面，均只進(jìn)行對角插值處理，生成一個子視頻像素只需要讀取原始視頻畫面中的兩個像素信息，與雙線性插值方案比較，資源消耗和速度要求都較低。
[0018]所述步驟(3-1)中選定的兩個對角像素分別為所述矩形的左上角的像素和右下角的像素。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟(3-2)中根據(jù)公式:[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)對大屏幕多投影系統(tǒng)中的大屏幕顯示區(qū)域和各個投影儀投影區(qū)域進(jìn)行幾何標(biāo)定，得到用于幾何校正的原始視頻畫面和子視頻畫面間的轉(zhuǎn)換函數(shù)； (2)根據(jù)所述轉(zhuǎn)換函數(shù)，計(jì)算得到各子視頻畫面中每一個像素在原始視頻畫面中的對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)； (3)根據(jù)所述對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，對各個子視頻畫面進(jìn)行對角插值，插值結(jié)果作為各幀子視頻畫面的像素信息并按照相關(guān)視頻時序規(guī)則輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述的像素信息為顏色值。
3.如權(quán)利要求2所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述步驟(3)中的對角插值包括以下步驟: (3-1)根據(jù)對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)確定周圍最鄰近的四個像素，所述四個像素圍成矩形，選定并讀取所述矩形的兩個對角像素的顏色值； (3-2)對應(yīng)點(diǎn)的橫坐標(biāo)的小數(shù)部分和縱坐標(biāo)的小數(shù)部分的平均值作為插值系數(shù)進(jìn)行插值，得到該幀子視頻畫面中相應(yīng)像素的顏色值。
4.如權(quán)利要求3所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述步驟(3-1)中選定的兩個對角像素分別為所述矩形的左上角的像素和右下角的像素。
5.如權(quán)利要4所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述步驟(3-2)中根據(jù)公式:
6.如權(quán)利要求3所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述步驟(3-1)中選定的對角像素為所述矩形的左下角的像素和右上角的像素。
7.如權(quán)利要6所述的用于大屏幕多投影系統(tǒng)的視頻像素對角插值方法，其特征在于，所述步驟(3-2)中根據(jù)公式:
【文檔編號】G06T7/00GK103686029SQ201310632548
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】王明宇, 韓雁, 王銳 申請人:浙江大學(xué)