Kamerabasierte Bildkorrektur für Projektor-Arrays

Kamerabasierte Bildkorrektur für Projektor-Arrays
Projektor-Arrays erzeugen ein hochauflösendes und gleichzeitig großformatiges Bild,
das sich aus mehreren kleineren Einzelbildern (Segmenten) zusammensetzt. Damit sich
ein homogenes Gesamtbild ergibt, ist eine aufwendige Konstruktion der Anlage und
eine exakte Justage der Projektoren notwendig. Dennoch stellen sich mit der Zeit zum
Beispiel durch thermische Einflüsse und die Alterung der Geräte geringe Abweichungen
in der Lage und Farbdarstellung zwischen den einzelnen von Beamern projizierten
Segmenten ein. Bis zu einem gewissen Grad sind diese Störungen jedoch durch
bildbasierte Verfahren korrigierbar. Dadurch kann eine aufwendige Rekalibrierung der
Anlage nicht verhindert, aber deutlich verzögert werden. Eine erneute Justage der
Projektoren ist jedoch erforderlich, wenn Bereiche innerhalb der Darstellungsfläche von
keinem Projektor beleuchtet werden.
Die Kalibrierungsverfahren verfolgen in Kombination zumeist mehrere Ziele:
• die Ausrichtung des tatsächlich projizierten Bildes auf eine Normlage und –form,
• die Angleichung von Helligkeit, Kontrast und Farbe zwischen den Segmenten
(schließt Edge Blending ein) und
• die Angleichung von Helligkeit, Kontrast und Farbe innerhalb eines Segments.
In der Literatur wird die geometrische Korrektur der Lage und Ausdehnung der
Teilbilder als warping bezeichnet. Die Angleichung von Helligkeits- und Farbwerten ist
unter dem Begriff calibration zusammengefasst. Charakteristisch ist für alle Verfahren
der Einsatz von Kameras zur Erfassung der Ist-Situation.
Beim Einsatz von Polyacryl-Projektionsscheiben ist die wahrgenommene Helligkeit
abhängig vom Standpunkt des Betrachters. Mit zunehmendem Winkel zwischen Sichtund Projektionsachse nimmt die Helligkeit nichtlinear ab. Als Folge werden die
Segmentgrenzen als Hell-Dunkel Übergänge sichtbar. Diese störenden Effekte lassen
sich durch eine dynamische Anpassung der Kalibrierung unter Berücksichtigung des
Betrachterstandpunktes minimieren.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung und Implementation eines Verfahrens zur
kamerabasierten Bildkorrektur von Projektor-Arrays sowie der Aufbau eines
Demonstrators für die stereoskopische Projektionsanlage der Professur GDV. Diese
Anlage verwendet 8 XGA LCD-Projektoren zur Darstellung stereoskopischer Bilder mit
einer Auflösung von 2048 * 1536 Bildpunkten in 4 Segmenten. Die PrototypImplementation soll zunächst auf OpenGL-Content ausgelegt sein, d.h. die
Darstellungen des Fenstersystems bzw. anderer Anwendungen bleibt davon unberührt.
Es ist möglich, sich auf diese Arbeit im Rahmen einer Studienarbeit umfassend
vorzubereiten.
KONTAKT:
[email protected]
Graphische
Datenverarbeitung
und Visualisierung
Kontakt:
Dr. Mario Lorenz
[email protected]
+49 (371) 531 31441
Literatur:
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http://astronomy.swin.edu.au/~pbourke/colour/edgeblend
ScreenLab: Der BlackScreen RP2 und seine optischen Eigenschaften, Datenblatt,
ScreenLab, 2004, http://www.screenlab-pro.de/sites/blackscreen4.html
Kalibrierung der Anzeige
Segment 1
Segment 2
Segment 3
Lagebeziehung der Segmente
Segment 4
Segment 5
Segment 6
Bestimmung des Hilfspolygons
Rendern der Szene
Projektionsfläche
Rendern für die exakte Ausrichtung
Rendern des texturierten Hilfspolygons