专利名称：建立亮度过滤器的方法及虚拟空间建立系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种虚拟空间建立系统，其通过将图像放映到宽广视野范围内将沉浸感觉提供给一个或者多个观看者，更特别地，涉及一种建立亮度过滤器的方法，该亮度过滤器用来调整虚拟空间建立系统中使用的图像亮度。
背景技术：
日本未审专利公开No.2002-148711公开了一种虚拟空间建立系统。这个虚拟空间建立系统意欲通过使用能为图像放映提供宽广视野的曲面屏幕来使观看者沉浸在虚拟空间中。
为了将沉浸感觉同时提供给几个观看者，需要较大的屏幕。日本未审专利公开No.2001-306024公开了一种用于放映图像到大屏幕上的系统。在此发明中，该系统把单个无接缝(seamless)图像分成多个分离图像，并从多个放映机将分离图像放映到大的平面屏幕(flat screen)上。各个分离图像被放映到该平面屏幕上，且相邻的分离图像部分地重叠，以不会在分离图像之间产生空隙(clearance)。由于在相邻分离图像之间重叠的重叠区域具有高亮度，因此屏幕上重叠区域显得很亮。为解决这一问题，采用了亮度过滤器。亮度过滤器根据分离图像之间的重叠量，来降低各个分离图像的重叠区域的亮度。在其重叠区域的亮度被亮度过滤器降低之后，各个分离图像才被放映到平面屏幕之上。以这种方式，这种系统能够获得重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度相协调的无接缝的组合的图像。
在上述发明中，由于是平面屏幕，图像被无失真地放映到该平面屏幕上。因此，如果放映机和屏幕之间的位置关系，从放映机放映的图像的形状等已知，则很容易计算分离图像的重叠区域和预先建立亮度过滤器。
但是，如果该屏幕为曲面屏幕(curved screen)，由于屏幕上的各个分离图像被失真，因此难以预先计算各个分离图像的重叠区域及建立亮度过滤器。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的为提供一种建立亮度过滤器的方法，该亮度过滤器适用于图像放映系统中，该图像放映系统以使相邻的分离图像部分地重叠的方式从多个放映机分别将多个分离图像放映到曲面屏幕上，以重新生成一组合图像。所述亮度过滤器被设计为调整所述多个分离图像的亮度，用以协调重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度，以使所述组合图像无接缝。
该方法包括以下步骤(a)产生反映出所述曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)分别设置多个放映点，用以将该多个分离图像从该多个放映点处放映到所述屏幕模型上。该多个放映点彼此不同且分别与该多个放映机相对应；(c)指定该多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像；(d)设置与参考图像的放映点一致的视点；(e)获得该参考图像的二维参考区域，其被呈现在该屏幕模型上并被从该视点观看；(f)获得该外围图像的二维外围区域，其被呈现在该屏幕模型上并被从该视点观看；(g)提取该二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(h)对于该二维参考区域，对该重叠区域或者该不重叠区域进行亮度校正；(i)为该参考图像提供实现该亮度校正的亮度过滤器；(j)指定另一个分离图像为该参考图像，并重复步骤(d)至(i)，以为各个分离图像提供该亮度过滤器。
下面，将描述本发明的原理。在曲面屏幕上放映图像的情况下，如果图像的视点与图像的放映点不一致，则曲面屏幕上的图像形状会失真。但是，如果图像的视点与图像的放映点一致，则即使屏幕为曲面屏幕，屏幕上图像的形状也不会失真。例如，从放映机放映的图像为矩形形式，则从图像的放映点观看屏幕上的图像也是矩形形式。
本发明的放映运用这个原理，在为某一分离图像制备亮度过滤器的情况下，该方法将该分离图像指定为参考图像，并将各个相邻的分离图像指定为外围图像(步骤(c))。然后，该方法在参考图像的放映点处设置视点(步骤(d))，并获得该参考图像的呈现在屏幕模型上并从视点观看的二维参考区域(步骤(e))。应该注意的是由于视点与参考图像的放映点一致，因此该二维参考区域没有失真。然后，该方法获得该外围图像的被呈现在屏幕模型上且被从视点观看的二维外围区域(步骤(f))，并提取二维参考区域与二维外围区域重叠的重叠区域(步骤(g))。然后，该方法对二维参考区域的重叠区域或者不重叠区域进行亮度校正(步骤(h))，并为参考图像提供可实现亮度校正的亮度过滤器(步骤(i))。应该记得由于该二维参考区域的形状没有失真，因此这种方法能够容易地从步骤(h)的结果为参考图像建立亮度过滤器。然后，为建立另一个分离图像的亮度过滤器，该方法将该另一个分离图像指定为参考图像，并重复步骤(d)至(i)。
优选地，上述方法采用帧缓冲器，用以分别存储二维参考区域和二维外围区域。二维参考区域被分成在帧缓冲器中具有相应的地址的离散元(discrete elements)，并且二维外围区域被分成在帧缓冲器中具有相应的地址的离散元。步骤(g)比较二维参考区域的地址与二维外围区域的地址，以将重叠区域限定为具有公共地址的重叠区域。
本发明也提供一种虚拟空间建立系统。该系统包括曲面屏幕，提供宽广视野；图像建立模块，所述图像建立模块将单个连续图像分成待放映到曲面屏幕上的多个分离图像；以及多个放映机，所述放映机将该多个分离图像分别放映到曲面屏幕上而呈相互部分地重叠的关系。该图像建立模块具有用于每个分离图像的亮度过滤器，并且该亮度过滤器使用上述用于建立亮度过滤器的方法来建立。
优选地，该曲面屏幕为具有水平轴和垂直轴的凹面形式，并且该凹面关于水平轴以及垂直轴弯曲。具体来说，优选该曲面屏幕为球形屏幕、拱形(dome)屏幕、或者由平面屏幕和曲面屏幕构成的组合屏幕。
优选地，该图像建立模块进一步包括失真校正调节器，其校正分离图像，以最小化从特定视点观看的分离图像中出现的失真。
优选地，放映机被分成第一组和第二组，第一组中的放映机分别放映作为右眼图像的分离图像，而第二组中的放映机分别放映作为左眼图像的分离图像。该系统进一步包括偏振过滤器及一副偏振眼镜。该偏振过滤器将右眼图像和左眼图像处理成为各自偏振的图像。该一副偏振眼镜适于由观看者佩戴，并将偏振图像组合成三维图像。
可替换地，该系统进一步包括快门及一副眼镜，以获得三维图像。该快门交替中断右眼图像和左眼图像。该一副眼镜适于由观看者佩戴，并且具有右眼透镜和左眼透镜。所述眼镜设置有开关，该开关与由快门对右眼图像和左眼图像的交替中断同步地使右眼图像仅经由右眼透镜通过以及左眼图像仅经由左眼透镜通过。
优选地，该虚拟空间建立系统进一步包括输入装置，用于选择方向和速度；以及场景控制器，其响应上述方向和上述速度，沿上述方向且以上述速度移动曲面屏幕上上演的分离图像的场景。
优选地，该虚拟空间建立系统进一步包括输入装置，其提供用以改变分离图像的内容的指示；以及内容改变器，其响应该指示，改变分离图像的内容。
此外，本发明提供一组具有亮度过滤器的放映机，所述亮度过滤器使用上述方式制备。即，该组放映机适用于虚拟空间建立系统中，该虚拟空间建立系统将多个分离图像组合成待呈现在曲面屏幕上的单个图像。该多个放映机将多个分离图像分别放映到曲面屏幕上而呈相互部分地重叠的关系，并且配置有用于调整分离图像亮度的过滤器，以协调重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度，以使所述单个图像无接缝。该过滤器使用上述方法制备。
此外，本发明提供用于制备亮度过滤器的程序(program)。该程序包括(a)屏幕模型建立模块，用于产生反映出该曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)放映点设置模块，用以设置多个放映点，以将该多个分离图像从该多个放映点处放映到该屏幕模型上。该多个放映点彼此不同且分别与所述多个放映机相对应；(c)视点设置模块，其指定该多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像。该视点设置模块设置与该参考图像的放映点一致的视点；(d)参考区域捕捉模块，其获得该参考图像的二维参考区域，该二维参考区域被呈现在该屏幕模型上并被从该视点观看；(e)外围区域捕捉模块，其获得该外围图像的二维外围区域，该二维外围区域被呈现在该屏幕模型上并被从该视点观看；(f)提取模块，其提取该二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(g)亮度校正模块，其对于该二维参考区域，给出对该重叠区域或者该不重叠区域的亮度校正；(h)亮度过滤器建立模块，其为所述参考图像提供实现所述亮度校正的亮度过滤器；(i)重复器模块，按顺序指定另一个分离图像为所述参考图像，并运行为各个所述分离图像提供所述亮度过滤器的所述多个模块。
此外，一般来说，有效视野，即人们能够仔细识别目标的视野在水平方向为140度以及在垂直方向为85度。在本发明中，宽广视野被限定为在水平方向为140度以及在水平方向为85度范围。
图1为根据本发明第一实施例的虚拟空间建立系统的透视图。
图2为显示该虚拟空间建立系统的结构框图。
图3为显示该虚拟空间建立系统中各个放映机的放映路径的示意图。
图4A为显示该虚拟空间建立系统中各个分离图像的放映区域的视图。
图4B为说明该虚拟空间建立系统中分离图像中的重叠区域的亮度的视图。
图5为一个直观(visualized)亮度过滤器的视图。
图6A为显示该虚拟空间建立系统中用于各个分离图像的亮度过滤器的视图。
图6B为显示各个分离图像的视图，其中亮度已经被图6A的亮度过滤器校正过。
图6C为放映到屏幕上的组合图像的视图。
图7为显示用于建立亮度过滤器的程序(program)结构框图。
图8为显示该程序运行的流程图。
图9A至图9D分别为用于说明该程序运行的视图。
图10为用于说明该程序功能的视图。
图11A和图11B为用于说明亮度校正方法的视图。
图12A和图12B分别为显示曲面屏幕的另一种形状的视图。
图13为显示根据本发明另一实施例的虚拟空间建立系统的结构框图。
具体实施例方式
下面，参照附图更详细描述本发明。
图1示出了根据本发明第一实施例的虚拟空间建立系统。这个虚拟空间建立系统通过使用可为图像放映提供宽广视野的大曲面屏幕，能够将一个或更多观看者沉浸在虚拟空间中。这个虚拟空间建立系统能用于许多目的；例如，城市规划，其中许多建筑师和城市规划者在观看放映到大曲面屏幕上的计算机图像时讨论预定建造的大厦、桥梁等；或者娱乐设施，其中几个观看者欣赏屏幕上的画面，例如宇宙、海底等；或者用于火灾逃生训练。
如图1和图2所示，根据本发明的虚拟空间建立系统包括提供宽广视野的大曲面屏幕1，十八个放映机2AR至2IR、2AL至2IL，以及十八个图像建立装置3AR至3IR、3AL至3IL。所有的图像建立装置构成图像建立模块3。
放映机和图像建立装置被分成用以建立三维图像的右眼组(2AR至2IR，3AR至3IR)和左眼组(2AL至2IL，3AL至3IL)。尽管为便于理解，下面将仅描述右眼组(2AR至2IR，3AR至3IR)，但也能够类似地说明左眼组(2AL至2IL，3AL至3IL)。
曲面屏幕1为凹面形式的球形屏幕，其下侧沿水平方向被截去。曲面屏幕1内侧直径为8.5米、水平视角为180度及垂直视角为150度，并且能够在宽广视野范围内显示图像。如图3所示，曲面屏幕1被分成3×3区域1a至1i，在屏幕上从九个放映机2AR至2IR放映分离图像，以重新生成组合图像20。
图像建立模块3把单个无接缝图像划分成将要在曲面屏幕1上放映的九个分离图像20a至20i，并且在对各个分离图像进行一些校正之后，将各个分离图像输出到放映机，如下文所述。
各个图像建立装置3AR至3IR被连接到各个放映机2AR至2IR。各个图像建立装置3AR至3IR包括分离图像生成器30AR，…，30IR，失真校正调节器(schemer)31AR，…，31IR，以及亮度过滤器32AR，…，32IR。
各个分离图像生成器30AR，…，30IR建立分离图像20a至20i其中之一。
各个失真校正调节器31AR，…，31IR采用软件校正各个分离图像20a至20i，以最小化从特定视点观看时每个分离图像中出现的失真。
各个亮度过滤器32AR，…，32IR被设计为调整各个分离图像20a至20i的亮度，以在曲面屏幕1上重新生成无接缝的组合图像20。更特别地，如图4A所示，各个分离图像20a至20i被放映到曲面屏幕1上，且相邻的分离图像部分地重叠，以使得曲面屏幕1上相邻的分离图像之间不会产生空隙。因此，如图4B所示，由于相邻分离图像之间重叠的重叠区域具有高亮度，因此屏幕上重叠区域显得很亮。为了解决这一问题，采用了亮度过滤器32AR，…，32IR，其预先确定各个分离图像的重叠区域并根据重叠量降低重叠区域的亮度。
对于每个图像建立装置3AR至3IR制备了各亮度过滤器32AR至32IR，并为每个分离图像的各个象素设置亮度变化率。设置变化率例如为在0至1范围内；“1”值表示该象素的亮度没有变化，而“0”值表示该象素的亮度变为零，并且当该值从“1”接近“0”时，则该象素的亮度被降低。
图5示出了直观的亮度过滤器的一个实例。在图5中，变化率为“1”的象素被绘成白色，而当变化率接近“0”时，该象素被绘成较深的黑色。这个实例的分离图像为1280×1024象素分辨率的矩形形式，并为每个象素设置亮度的变化率。在图5中，根据重叠的程度降低该分离图像外围区域中象素的亮度，并且由于中心区域不会重叠，中心区域中的象素亮度没有变化。
简言之，首先，通过失真校正调节器31AR-31IR校正由分离图像生成器30AR-30IR建立的分离图像，以使其在曲面屏幕1上不会失真，然后，由亮度过滤器32AR-32IR降低分离图像的重叠区域的亮度，接着从放映机将分离图像放映到曲面屏幕1上。因此，能够在曲面屏幕1上重新生成一个无接缝的组合图像20。图6A示出了各个亮度过滤器32AR-32IR的实例，而图6B示出了分别通过亮度过滤器已经降低了亮度的各个分离图像20a至20i的实例，以及图6C示出了在曲面屏幕1上重新生成的组合图像20的实例。
下面，将详细描述用于建立亮度过滤器的方法。
基于如放映机和屏幕之间的位置关系及放映机特性等信息，通过程序预先建立各个亮度过滤器32AR-32IR。一旦建立亮度过滤器，就不需要再次建立亮度过滤器，除非放映机的位置或者屏幕的形状发生改变。
图7示出了用于建立亮度过滤器的程序结构图。这个程序包括图像(graphical)使用者接口100，屏幕模型建立模块110，放映点设置模块120，视点设置模块130，参考区域捕捉模块140，外围区域捕捉模块150，提取模块160，亮度校正模块170，亮度过滤器建立模块180以及重复器(repeater)模块190。
下面，将参照图8和图9说明这个程序。首先，使用者通过图像使用者接口100输入屏幕参数和所有放映机的放映机参数(步骤S1，步骤S2)。屏幕参数例如为曲面表面的形状(例如球形屏幕)、屏幕的大小等。放映机参数例如的长宽比、图像放映的视野角度(例如29度)、位置坐标(例如(X，Y，Z)＝(0.0，-0.9，10.2)米)、旋转位置坐标(例如(偏航(Yaw)，升角(Pitch)，滚角(Roll))＝(0.0，13.7，0.0)度)、透镜位置的水平及垂直位移(shift)(例如(水平，垂直)＝(0.0，0.0)比)等。
屏幕模型建立模块110基于屏幕参数产生反映出曲面屏幕的3-D形状的屏幕模型200(步骤S3)。
放映点设置模块120基于放映机参数设置多个放映点P，从该多个放映点将各个分离图像放映到屏幕模型上(步骤S4)。该多个放映点彼此不同。
视点设置模块130将一个分离图像指定为参考图像，而将各个相邻的分离图像指定为外围图像，并在参考图像的放映点P处设置视点V(步骤S5)。
参考区域捕捉模块140建立观看平截面(view frustum)210a，其模仿(imitate)参考图像的放映路径(步骤S6)，如图9A所示，并获得参考图像的二维参考区域220a，该二维参考区域220a被呈现在屏幕模型200上并被从视点V观看。并且参考区域捕捉模块140将该二维参考区域220a存储在帧缓冲器中(步骤S7)。
应该注意的是在图9A中，由于视点V与参考图像的放映点P一致，因此该二维参考区域220a的形状没有失真。
然后，外围区域捕捉模块150建立观看平截面210b，其模仿一个外围图像的放映路径(步骤S8)，如图9B所示，并且获得外围图像的二维外围区域220b，该二维外围区域220b被呈现在屏幕模块200上并被从视点V观看。并且外围区域捕捉模块150将该二维外围区域220b存储在帧缓冲器中(步骤S9)。在图9B中，由于视点V与参考图像的放映点P不一致，因此该二维外围区域220b在屏幕模块200上的形状有失真。
帧缓冲器中的二维参考区域220a和二维外围区域220b被分别划分成在帧缓冲器中具有相应地址的离散元。提取模块160具有从帧缓冲器提取各个离散元地址的功能。使用此功能，提取模块160比较二维参考区域220a的地址和二维外围区域220b的地址，以提取公共的地址(步骤S10)。如图9C所示，基于提取的地址，可以鉴别出二维参考区域220a与二维外围区域220b之间的重叠区域a。
然后，外围区域捕捉模块150对参考图像周围的各个外围图像重复步骤S8至S10(步骤S11)，由此，如图9D所示，鉴别出二维参考区域220a与二维外围区域(图9中的220b至220f)之间的所有重叠区域α。
此外，提取模块160能够获得各个离散元地址的重叠量。下面，将参考图10详细描述这一问题。当二维参考区域220a被存储在帧缓冲器中时，提取模块160从帧缓冲器提取该二维参考区域220内的各个离散元的地址，并且将这些地址分别存储为二维参考区域220a内部的地址。例如，在图10中，二维参考区域220a内各个离散元p1至p5的地址被存储为二维参考区域220a内部的地址。然后，当在步骤S8、S9中二维外围区域中的二维外围区域220b被建立并存储在帧缓冲器中时，提取模块160从帧缓冲器提取二维外围区域220b内各个离散元(例如图10中的p2、p3、p4)的地址，并将这些地址分别存储为二维外围区域220b内部的地址。在此阶段，在图10中，由于各个离散元p2、p3、p4的地址已经存储为二维参考区域220a内部的地址，因此各个离散元p2、p3、p4的地址分别成为二维参考区域220a和二维外围区域220b之间的重叠地址。然后，当在重复的步骤S8、S9中二维外围区域中的二维外围区域220c被建立并存储在帧缓冲器中时，提取模块160从帧缓冲器提取二维外围区域220c内各个离散元(例如图10中的p3、p4、p5)的地址，并将这些地址分别存储为二维外围区域220c内部的地址。在此阶段，在图10中，各个离散元p3、p4的地址分别成为三个二维参考区域220a、220b及220c之间的重叠地址并且离散元p5的地址成为二维参考区域220a和220c之间的重叠地址。同样，当在再次重复的步骤S8、S9中二维外围区域中的二维外围区域220d被建立并存储在帧缓冲器中时，二维外围区域220d内离散元p3的地址成为四个二维参考区域220a、220b、220c及220d之间的重叠地址。因此，各个离散元p1至p5的地址的重叠量如下P1不重叠；P2双重重叠；P3四重重叠；P4三重重叠；P5双重重叠。
以这种方式，提取模块160能够获得各个离散元的地址的重叠量。
然后，在步骤S12中，亮度校正模块170为二维参考区域220a中的重叠区域α提供亮度校正。该亮度校正是根据地址重叠量进行的。当重叠量增加时，则降低亮度。基本上，以使重叠区域α中的总亮度等于不重叠区域中的亮度的方式进行亮度校正。例如，由于图10中的各个离散元p2、p5为双重重叠，因此重叠区域α中相应于离散元p2、p5的区域的亮度被降低一半。同样，由于离散元p3为四重重叠，则相应于离散元p3的区域的亮度降为四分之一，并且相应于离散元p4的区域的亮度被降低为三分之一。但是，实际上优选重叠区域的亮度逐渐改变(换句话说，重叠区域的亮度不急剧变化)，如图11A、11B所示。
然后，基于亮度校正的结果，亮度过滤器建立模块180为参考图像建立亮度过滤器(步骤S13)。具体来说，在位于参考图像中的重叠区域中的各个象素中，基于亮度校正的结果设置变化率，并且在位于参考图像中的不重叠区域中的各个象素中，变化率设置为该象素的亮度不变。由此，建立关于每个象素设置亮度的变化率的形态图(map)。该形态图为亮度过滤器。
应该记得，由于二维参考区域220a的形状没有失真，基于亮度校正的结果，能够容易地建立参考图像的亮度过滤器。如果二维参考区域的形状被失真，则难以从失真的图形为参考图像建立亮度过滤器。在本发明中，在参考图像的反应点P处设置视点V可防止二维参考区域失真，由此能够使亮度过滤器易于建立。
然后，重复器模块190按顺序指定另一个分离图像为参考图像，并重复步骤S5至S13。因此，为每个分离图像建立亮度过滤器(步骤S14)。
如上所述，由于根据本发明的亮度过滤器是通过程序建立的，因此亮度过滤器非常便于改变，例如对屏幕的形状，放映机的设置位置等进行改变。即在对屏幕的形状或者对放映机的设置位置进行任何变化的情况下，使用者所有要做的只是输入参数并运行程序。
此外，正如开始所述，所有的放映机2AR至2IR，2AL至2IL以及所有的图像建立装置3AR至3IR，3AL至3IL被分成右眼组(2AR至2IR，3AR至3IR)以及左眼组(2AL至2IL，3AL至3IL)，以建立三维图像，并且在每个放映机之前(或者在放映机内部)设置偏振过滤器。偏振过滤器将从右眼组放映的右眼图像或者从左眼组放映的左眼图像处理成为偏振图像。通过佩戴一副将偏振图像合并成三维图像的偏振眼镜，观看者能够看到三维图像。
可替换地，为了建立三维图像，可以设置交替中断右眼图像和左眼图像的快门。观看者通过佩戴一副具有开关的眼镜能够看到三维图像。这副眼镜使右眼图像仅经由右眼透镜，左眼图像仅经由左眼透镜，而与由快门对右眼图像和左眼图像的交替中断同步。
此外，该虚拟空间建立系统进一步包括用以选择方向及速度的输入装置(未示出)以及场景控制器(未示出)。输入装置例如为操纵杆或者轨迹球。场景控制器响应通过输入装置输入的方向和速度，控制图像建立模块3沿该方向且以该速度移动曲面屏幕1上上演的分离图像的场景。由此，观看者能够自己移动曲面屏幕1上的场景，例如，好像他(她)一边观看场景一边在虚拟空间中行走。
此外，该虚拟图像建立系统可以进一步包括用于改变分离图像内容的输入装置例如鼠标，以及可响应指示改变分离图像内容的内容改变器。在这种情况下，观看者在观看场景的同时能够自己改变分离图像的内容，例如分离图像中目标的颜色或者形状。
此外，尽管根据本发明第一实施例的曲面屏幕为图1所示的球形屏幕，但是该曲面屏幕可以是半球形屏幕或者是平面屏幕和曲面屏幕构成的复合屏幕，如图12A、图12B所示。即，优选根据本发明的曲面屏幕为具有水平轴和垂直轴的凹面形式，并且该凹面关于水平轴和垂直轴弯曲。与平面屏幕相比，曲面屏幕能够在较小的空间内以宽广视野显示图像。
此外，亮度校正模块170可以为不重叠区域提供亮度校正，以使得不重叠区域的亮度与重叠区域的亮度相协调。
此外，通过分离图像生成器建立的分离图像不限于计算机图像，并且可以是真实活动(live-action)图像。
此外，在本实施例中，如图3所示，上部的放映机2AR至2CR，2AL至2CL将图像放映到屏幕1的中间区域1a至1c，而中间的放映机2DR至2FR，2DL至2FL将图像放映到屏幕1的上部区域1d至1f，此外，在两端的放映机交叉放映图像。由此，即使屏幕和放映机之间的物理距离较短，也能够延长从放映机到屏幕的放映距离。
此外，尽管在本实施例中，亮度过滤器被设置在图像建立装置中，在本发明的另一个实施例中，每个放映机均可以具有亮度过滤器，如图13所示。
如上所述，由于在不脱离本发明的精神和范围时可以完成本发明许多显而易见且广泛的不同实施例，因此，应该理解除了在所附权利要求中限定之外，本发明不限于其特定实施例。
权利要求
1.一种建立亮度过滤器的方法所述亮度过滤器适用于图像放映系统中，该图像放映系统以使相邻的分离图像部分地重叠的方式从多个放映机分别将多个分离图像放映到曲面屏幕上，以重新生成一组合图像，所述过滤器被设计为调整所述多个分离图像的亮度，用以协调重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度，以使所述组合图像无接缝，所述方法包括以下步骤(a)产生反映出所述曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)分别设置多个放映点，用以将所述多个分离图像从该多个放映点处放映到所述屏幕模型上，所述多个放映点彼此不同且分别与所述多个放映机相对应；(c)指定所述多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像；(d)设置与所述参考图像的放映点一致的视点；(e)获得所述参考图像的二维参考区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(f)获得所述外围图像的二维外围区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(g)提取所述二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(h)对于所述二维参考区域，对所述重叠区域或者所述不重叠区域进行亮度校正；(i)为所述参考图像提供实现所述亮度校正的亮度过滤器；(j)指定另一个分离图像为所述参考图像，并重复步骤(d)至(i)，以为各个所述分离图像提供所述亮度过滤器。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法采用帧缓冲器，用以分别存储所述二维参考区域和所述二维外围区域，所述二维参考区域被分成在所述帧缓冲器中具有相应的地址的离散元，所述二维外围区域被分成在所述帧缓冲器中具有相应的地址的离散元，所述步骤(g)比较该二维参考区域的所述地址与该二维外围区域的所述地址，以将所述重叠区域限定为具有公共地址。
3.一种虚拟空间建立系统，所述系统包括提供宽广视野的曲面屏幕；图像建立模块，所述图像建立模块将单个无接缝图像分成待放映到所述曲面屏幕上的多个分离图像；多个放映机，所述放映机将所述多个分离图像分别放映到所述曲面屏幕上而使所述多个分离图像呈相互部分地重叠的关系；其中，所述图像建立模块具有用于每个所述分离图像的亮度过滤器，所述亮度过滤器通过以下步骤制备；(a)产生反映出所述曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)分别设置多个放映点，用以将所述多个分离图像从该多个放映点处放映到所述屏幕模型上，所述多个放映点彼此不同且分别与所述多个放映机相对应；(c)指定所述多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像；(d)设置与所述参考图像的放映点一致的视点；(e)获得所述参考图像的二维参考区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(f)获得所述外围图像的二维外围区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(g)提取所述二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(h)对于所述二维参考区域，对所述重叠区域或者所述不重叠区域进行亮度校正；(i)为所述参考图像提供实现所述亮度校正的亮度过滤器；(j)指定另一个分离图像为所述参考图像，并重复步骤(d)至(i)，以为各个所述分离图像提供所述亮度过滤器。
4.如权利要求3所述的虚拟空间建立系统，其中所述曲面屏幕为具有水平轴和垂直轴的凹面形式，所述凹面关于所述水平轴以及所述垂直轴弯曲。
5.如权利要求3所述的虚拟空间建立系统，其中所述图像建立模块进一步包括失真校正调节器，其校正所述分离图像，以使从特定视点观看的所述分离图像中出现的失真最小。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述多个放映机被分成第一组和第二组，所述第一组中的放映机分别放映作为右眼图像的所述多个分离图像，而所述第二组中的放映机分别放映作为左眼图像的所述多个分离图像，所述系统进一步包括偏振过滤器，将所述右眼图像和所述左眼图像处理为各个偏振图像；一副偏振眼镜，适于由观看者佩戴，所述一副偏振眼镜将所述多个偏振图像组合成三维图像。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述多个放映机被分成第一组和第二组，所述第一组中的放映机分别放映作为右眼图像的所述分离图像，而所述第二组中的放映机分别放映作为左眼图像的所述分离图像，所述系统进一步包括快门，其交替中断分别从该第一组和该第二组的所述多个放映机放映的右眼图像和所述左眼图像；一副眼镜，适于由观看者佩戴，并且具有右眼透镜和左眼透镜，所述眼镜设置有开关，该开关与由所述快门对所述右眼图像和所述左眼图像的交替中断同步地使该右眼图像仅经由所述右眼透镜通过以及该左眼图像仅经由所述左眼透镜通过。
8.如权利要求3所述的系统，进一步包括输入装置，用于选择方向和速度，以及场景控制器，其响应所述方向和所述速度，沿所述方向且以所述速度移动所述曲面屏幕上上演的所述分离图像的场景。
9.如权利要求3所述的系统，进一步包括输入装置，其给出用以改变所述多个分离图像的内容的指示，以及内容改变器，其响应所述指示，改变所述多个分离图像的内容。
10.一组放映机，适用于虚拟空间建立系统中，该虚拟空间建立系统将多个分离图像组合成待呈现在曲面屏幕上的单个图像，所述多个放映机将所述多个分离图像分别放映到所述曲面屏幕上而使所述多个分离图像呈相互部分地重叠的关系，并且配置有用于调整所述多个分离图像的亮度的过滤器，以协调重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度，以使所述单个图像无接缝，所述过滤器通过以下步骤制备；(a)产生反映出所述曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)分别设置多个放映点，用以将所述多个分离图像从该多个放映点处放映到所述屏幕模型上，所述多个放映点彼此不同且分别与所述多个放映机相对应；(c)指定所述多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像；(d)设置与所述参考图像的放映点一致的视点；(e)获得所述参考图像的二维参考区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(f)获得所述外围图像的二维外围区域，其被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(g)提取所述二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(h)对于所述二维参考区域，对所述重叠区域或者所述不重叠区域进行亮度校正；(i)为所述参考图像提供实现所述亮度校正的亮度过滤器；(j)指定另一个分离图像为所述参考图像，并重复步骤(d)至(i)，以为各个所述分离图像提供所述亮度过滤器。
11.一种制备亮度过滤器的程序所述亮度过滤器适用于图像放映系统，该图像放映系统以使相邻的分离图像部分地重叠的方式从多个放映机分别将多个分离图像放映到曲面屏幕上，以重新生成一组合图像，所述过滤器被提供用以调整所述分离图像的亮度的亮度校正，用以协调重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度，以使所述组合图像无接缝，所述程序包括(a)屏幕模型建立模块，用于产生反映出所述曲面屏幕形状的屏幕模型；(b)放映点设置模块，用以设置多个放映点，以将所述多个分离图像从该多个放映点处放映到所述屏幕模型上，所述多个放映点彼此不同且分别与所述多个放映机相对应；(c)视点设置模块，其指定所述多个分离图像之一为参考图像，并指定每个与其相邻的分离图像为外围图像，以及设置与所述参考图像的放映点一致的视点；(d)参考区域捕捉模块，其获得所述参考图像的二维参考区域，该二维参考区域被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(e)外围区域捕捉模块，其获得所述外围图像的二维外围区域，该二维外围区域被呈现在所述屏幕模型上并被从所述视点观看；(f)提取模块，其提取所述二维参考区域的与该二维外围区域重叠的重叠区域；(g)亮度校正模块，其对于所述二维参考区域，给出对所述重叠区域或者所述不重叠区域的所述亮度校正；(h)亮度过滤器建立模块，其为所述参考图像提供实现所述亮度校正的亮度过滤器；(i)重复器模块，按顺序指定另一个分离图像为所述参考图像，并运行为各个分离图像提供所述亮度过滤器的所述多个模块。
全文摘要
一种建立亮度过滤器的方法。该亮度过滤器用于放映系统中，其中以相邻的分离图像部分地重叠的方式从多个放映机将多个分离图像放映到曲面屏幕上，以预先调整所述分离图像的亮度，从而可协调多个分离图像之间的重叠区域的亮度与不重叠区域的亮度。本发明的特征在于该方法包括以下步骤指定分离图像之一为参考图像，并指定每个相邻的分离图像为外围图像，设置与参考图像的放映点一致的视点，而获得被呈现在屏幕模型上且被从视点观看的参考图像的二维参考区域。
文档编号H04N5/74GK1701597SQ200480001060
公开日2005年11月23日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月26日
发明者柴野伸之 申请人:松下电工株式会社