投影光學(xué)補(bǔ)償技術(shù) 能將墻壁變成顯示屏

    可以把有圖案的墻壁作為投影儀屏幕來(lái)使用的光學(xué)補(bǔ)償技術(shù)日前由日本國(guó)立信息學(xué)研究所助理佐藤I(mǎi)MARI和東京大學(xué)講師佐藤洋一的研究小組共同開(kāi)發(fā)成功。在有圖案的墻壁上用投射儀投射圖像時(shí)，通常墻壁上的圖案會(huì)出現(xiàn)在影像中，而如果使用此次的新技術(shù)的話，就可以消除圖案的影響，與原來(lái)的方法相比可減小“脫色”、“泛白”等亮度的飽和現(xiàn)象以及對(duì)比度的降低。該技術(shù)應(yīng)用于投影儀的話，就不需要準(zhǔn)備專(zhuān)門(mén)的屏幕或者墻面。該研究小組表示，將來(lái)還可以與小型便攜投影儀搭配，把身邊的墻面和桌面作為屏幕來(lái)使用。

　　此次試制的系統(tǒng)只能對(duì)圖片進(jìn)行補(bǔ)償。這一系統(tǒng)由液晶投影儀和數(shù)碼相機(jī)組成。補(bǔ)償時(shí)使用個(gè)人電腦，讀取屏幕特性的事前校正約需30～40分鐘，一張圖片的補(bǔ)償需要幾秒～幾十秒。該小組表示，要實(shí)現(xiàn)播放影像時(shí)每秒處理30張圖像的要求，可通過(guò)專(zhuān)用的圖像處理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1：有圖案的屏幕

圖2：沒(méi)有補(bǔ)償時(shí)，屏幕的圖案出現(xiàn)在了投射的圖像中

圖3：補(bǔ)償后，投向圖像上屏幕圖案已經(jīng)不容易看出來(lái)了；與沒(méi)有補(bǔ)償?shù)膱D像（圖2）相比，幾乎感覺(jué)不到對(duì)比度的變化，屏幕上沒(méi)有圖像的部分，隱約可見(jiàn)與圖2一樣的水滴圖案

圖5：有黑白條紋的屏幕

　　通常，要想消除屏幕上圖案的影響，為保持所投射的原圖像RGB值與投射在屏幕上人們看到的圖像RGB值一致，需要對(duì)投影儀的輸入圖像進(jìn)行補(bǔ)償。比如，當(dāng)因?yàn)橛袌D案而致使局部的反射率降低時(shí)，就要針對(duì)亮度低的圖案部分提高輸入圖像的亮度，或者調(diào)低無(wú)圖案部分的輸入圖像的亮度來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。另外，色彩方面，要么只向有圖案部分投射補(bǔ)償色彩來(lái)消除圖案，要么向沒(méi)有圖案的所有部分投射與圖案相同的色彩進(jìn)行補(bǔ)償。

　　但使用這種方法時(shí)，如果投影儀的輸入圖像的亮度超過(guò)了投影儀可輸出亮度界限的話，原圖像中亮度有漸變的部分就會(huì)全部發(fā)白，出現(xiàn)“泛白”現(xiàn)象。色彩方面也一樣，比如當(dāng)投影儀輸入圖像中的紅色的色值超過(guò)投影儀可輸出的界限時(shí)，看起來(lái)就會(huì)紅色不足，發(fā)生“脫色”現(xiàn)象。為了這樣的畫(huà)質(zhì)低下而降低圖案以外部分的亮度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑�，又�?huì)面臨圖像整體對(duì)比度低下的問(wèn)題。

　　此次的方法中，為了在修正屏幕圖案影響的同時(shí)保持對(duì)比度，利用了人類(lèi)視覺(jué)在色域和亮度上的特性。人類(lèi)視覺(jué)有這樣的特點(diǎn)，比如“在高亮度部分或者低亮度部分當(dāng)中，很難識(shí)別亮度的變化”、“緩慢的亮度變化不易判別”、“在色域中，有一個(gè)難以識(shí)別的范圍”，等等。所以當(dāng)投射的影像與墻壁的圖案合在一起時(shí)，即使有亮度差別或泛白現(xiàn)象，實(shí)際上有時(shí)用戶并不會(huì)感覺(jué)到。此外，在考慮人類(lèi)視覺(jué)特性的前提下，通過(guò)只對(duì)部分畫(huà)面而不是全部畫(huà)面進(jìn)行補(bǔ)償，就可以顯示出讓用戶感覺(jué)協(xié)調(diào)的影像。通過(guò)引入上述方法，與原來(lái)的方法相比就可以保持補(bǔ)償后的高對(duì)比度。不過(guò)，對(duì)于補(bǔ)償有黑白條紋的屏幕或者使整體發(fā)暗的墻壁變亮，這種方法還比較困難。

　　此次發(fā)表的成果中的一部分已經(jīng)通過(guò)論文公開(kāi)。該論文已被評(píng)選為2006年6月舉行的投影儀國(guó)際會(huì)議IEEE International Workshop on Projector Camera Systems（ProCams2006）的最佳論文，另外還被選為同年7月舉行的圖像識(shí)別國(guó)際論壇（MIRU2006）的優(yōu)秀論文。