Коррекция геометрии изображения

Коррекция геометрии изображения (часто называемая искажением изображения) — это процесс цифровой обработки данных изображения, при котором проекция изображения точно соответствует определенной поверхности или форме проекции. ^[1] Коррекция геометрии изображения компенсирует искажения , создаваемые внеосевым расположением проектора или экрана или неплоской поверхностью экрана, путем применения предварительной компенсации обратного искажения к этому изображению в цифровой области.

Обычно коррекция геометрии изображения применяется таким образом, чтобы карта просмотра воспринимала равные области проекционной поверхности и равные области исходного изображения. Его также можно использовать для применения специального эффекта искажения. Термин «Коррекция геометрии изображения», подразумевающий статичное изображение, немного вводит в заблуждение. Коррекция геометрии изображения применяется к статическим или динамическим изображениям (например, движущемуся видео).

Обзор

Коррекция геометрии изображения обычно реализуется двумя различными способами:

Графическая обработка
Обработка сигналов

Оба метода предполагают выполнение пространственного преобразования входного изображения в выходное в реальном времени, и оба метода требуют мощного аппаратного обеспечения . Пространственное преобразование должно быть заранее определено для конкретной желаемой геометрической формы и может быть рассчитано несколькими различными методами (подробнее ниже).

В графической обработке пространственное преобразование состоит из полигональной сетки (обычно треугольников ). Преобразование выполняется путем наложения текстуры прямолинейной сетки входного изображения на преобразованную форму конечного изображения. Таким образом, каждый многоугольник входного изображения применяется к эквивалентному (но преобразованному по форме и местоположению) многоугольнику выходного изображения.

Коррекция геометрии изображения на основе графической обработки может выполняться с помощью недорогих графических контроллеров на базе ПК. Сложное программное обеспечение , использующее аппаратное обеспечение графического контроллера для отображения текстур , не является стандартным и доступно только у поставщиков специального программного обеспечения (например, Mersive Technologies и Scalable Display Technologies).

Коррекция геометрии изображения на основе графической обработки очень эффективна для контента, созданного на ПК. Его основным недостатком является то, что он привязан к платформе графического контроллера и не может обрабатывать сигналы, поступающие вне графического контроллера.

При коррекции геометрии изображения на основе обработки сигналов пространственное преобразование состоит из пространственно определенного фильтра повторной выборки или масштабирования двумерного изображения. Операция масштабирования выполняется с разными коэффициентами масштабирования в разных частях изображения в соответствии с заданным преобразованием. Особое внимание необходимо уделить разработке масштабирующего фильтра, чтобы гарантировать, что пространственные частоты остаются сбалансированными во всех областях изображения и что критерий Найквиста соблюдается во всех областях изображения.

Коррекция геометрии изображения на основе обработки сигналов осуществляется с помощью специально разработанного оборудования в проекционной системе (например, IDT, Silicon Optix или GEO Semiconductor) или в автономных процессорах видеосигналов (например, гибких системах изображения).

Коррекция геометрии изображения на основе обработки сигналов — наиболее гибкая форма этой технологии, позволяющая корректировать изображения, созданные на ЛЮБОЙ платформе графического контроллера. Недостатком коррекции геометрии изображения на основе обработки сигнала является дополнительная стоимость оборудования, которое используется для ее выполнения. Эти дополнительные расходы можно уменьшить за счет включения дополнительных функций (таких как переключение и смешивание краев в системе коррекции геометрии изображения на основе обработки сигналов ).

Расчет преобразования коррекции геометрии изображения Преобразование коррекции геометрии изображения может быть рассчитано с помощью прогнозирующей геометрии (т. е. расчета точного места, где изображение должно приземлиться на регулярную поверхность, такую как сфера или цилиндр ) или с помощью автоматической системы оптической обратной связи (т. е. для оценки выравнивания можно использовать камеру). тестовых изображений) или путем пользовательской итерации (т.е. перемещения точек оператором). Во всех методах преобразование обычно описывается как двумерный массив. Количество точек в двумерном массиве, необходимых для точной коррекции геометрии изображения, зависит от используемой поверхности. В случае трапецеидальной коррекции для полного описания любой проекционной ситуации достаточно 4 баллов.

Приложения

Простейшим применением коррекции геометрии изображения является частный случай, известный как коррекция трапецеидального искажения, полученная на основе эффекта трапецеидального искажения . Трапециевидное искажение получило свое название от симметричного трапециевидного искажения, возникающего в результате неправильного размещения проектора в вертикальном измерении (хотя этот термин обычно применяется к несимметричной четырехугольной форме, которая возникает в результате внеосевой проекции в обоих измерениях). Возможности коррекции трапецеидальных искажений теперь включены в большинство проекторов, доступных в настоящее время на рынке, что позволяет пользователям перемещать изображение как по вертикали, так и по горизонтали. Даже при использовании этой функции степень доступной настройки ограничена, и качество изображения может ухудшиться. Коррекция трапецеидальных искажений идеально подходит для простых бизнес-корректировок (например, конференц-залов). Для более сложной коррекции искажений необходим внешний процессор.

Наложение проектора — это усовершенствованная форма коррекции трапецеидальных искажений. В этом приложении два или более проектора проецируются на одну и ту же поверхность. Поскольку два проектора не могут занимать одно и то же пространство, выходной сигнал каждого из них необходимо хотя бы немного скорректировать с учетом трапецеидального искажения.

Пассивное штабелирование 3D-проекторов обеспечивает точное выравнивание двух синхронизированных проекторов, которые обеспечивают изображение для левого и правого глаза 3D-приложения.

Коррекция геометрии изображения на регулярных поверхностях (таких как сферы и цилиндры) — это следующий уровень сложности. Обе эти правильные формы часто встречаются в ситуациях профессионального аудио-видео (Pro AV) в виде куполообразных или изогнутых настенных кинотеатров. Другими часто встречающимися поверхностями правильной формы являются стены и колонны метро.

Коррекция геометрии изображения на неровных поверхностях является наиболее продвинутой формой. Этот тип проекции распространен в архитектурных объектах, таких как казино.

Edge Blending — это сопутствующее приложение для коррекции геометрии изображения. Смешение краев позволяет плавно проецировать большое изображение с использованием нескольких перекрывающихся проекторов. Поскольку трапецеидальное искажение (и часто требование проецирования на неплоскую поверхность) является встроенным требованием почти всех систем сглаживания краев, сочетание сглаживания краев и коррекции геометрии изображения в одном и том же процессоре видеосигнала является естественным. ^{[ нужна ссылка ]}

Новости

Wired Magazine – Гибкие системы изображения Image AnyPlace-200 Video Upscaler ^[2]
Технический документ – Коррекция геометрии ^[3]

См. также

Коррекция геометрии
Деформация изображения
Смешивание краев
Мягкая деформация
Варпалайзер

Внешние ссылки

Ссылки

^ Вуд, С. «Технология коррекции геометрии изображения» .
^ Кейдж, Чак (9 ноября 2009 г.). «Даже самое старое и дрянное видео может сиять » Журнал ПРОВОДНОЙ . Проверено 9 ноября 2009 г.
^ Белый, Бумага. «Коррекция геометрии» (PDF) . неизвестный. Архивировано из оригинала (PDF) 21 марта 2012 г. Проверено 22 марта 2011 г.

[1] Вуд, С. «Технология коррекции геометрии изображения» .

[2] Кейдж, Чак (9 ноября 2009 г.). «Даже самое старое и дрянное видео может сиять » Журнал ПРОВОДНОЙ . Проверено 9 ноября 2009 г.

[3] Белый, Бумага. «Коррекция геометрии» (PDF) . неизвестный. Архивировано из оригинала (PDF) 21 марта 2012 г. Проверено 22 марта 2011 г.

[1]

[2]

[3]