投影光學補償技術 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使用的光學補償技術日前由日本國立信息學研究所助理佐藤IMARI和東京大學講師佐藤洋一的研究小組共同開發(fā)成功。在有圖案的墻壁上用投射儀投射圖像時，通常墻壁上的圖案會出現(xiàn)在影像中，而如果使用此次的新技術的話，就可以消除圖案的影響，與原來的方法相比可減小“脫色”、“泛白”等亮度的飽和現(xiàn)象以及對比度的降低。該技術應用于投影儀的話，就不需要準備專門的屏幕或者墻面。該研究小組表示，將來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使用。

　　此次試制的系統(tǒng)只能對圖片進行補償。這一系統(tǒng)由液晶投影儀和數(shù)碼相機組成。補償時使用個人電腦，讀取屏幕特性的事前校正約需30～40分鐘，一張圖片的補償需要幾秒～幾十秒。該小組表示，要實現(xiàn)播放影像時每秒處理30張圖像的要求，可通過專用的圖像處理電路來實現(xiàn)。

圖1：有圖案的屏幕

圖2：沒有補償時，屏幕的圖案出現(xiàn)在了投射的圖像中

圖3：補償后，投向圖像上屏幕圖案已經不容易看出來了；與沒有補償?shù)膱D像（圖2）相比，幾乎感覺不到對比度的變化，屏幕上沒有圖像的部分，隱約可見與圖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，需要對投影儀的輸入圖像進行補償。比如，當因為有圖案而致使局部的反射率降低時，就要針對亮度低的圖案部分提高輸入圖像的亮度，或者調低無圖案部分的輸入圖像的亮度來進行補償。另外，色彩方面，要么只向有圖案部分投射補償色彩來消除圖案，要么向沒有圖案的所有部分投射與圖案相同的色彩進行補償。

　　但使用這種方法時，如果投影儀的輸入圖像的亮度超過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全部發(fā)白，出現(xiàn)“泛白”現(xiàn)象。色彩方面也一樣，比如當投影儀輸入圖像中的紅色的色值超過投影儀可輸出的界限時，看起來就會紅色不足，發(fā)生“脫色”現(xiàn)象。為了這樣的畫質低下而降低圖案以外部分的亮度進行補償?shù)脑挘�又會面臨圖像整體對比度低下的問題。

　　此次的方法中，為了在修正屏幕圖案影響的同時保持對比度，利用了人類視覺在色域和亮度上的特性。人類視覺有這樣的特點，比如“在高亮度部分或者低亮度部分當中，很難識別亮度的變化”、“緩慢的亮度變化不易判別”、“在色域中，有一個難以識別的范圍”，等等。所以當投射的影像與墻壁的圖案合在一起時，即使有亮度差別或泛白現(xiàn)象，實際上有時用戶并不會感覺到。此外，在考慮人類視覺特性的前提下，通過只對部分畫面而不是全部畫面進行補償，就可以顯示出讓用戶感覺協(xié)調的影像。通過引入上述方法，與原來的方法相比就可以保持補償后的高對比度。不過，對于補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通過論文公開。該論文已被評選為2006年6月舉行的投影儀國際會議IEEE International Workshop on Projector Camera Systems（ProCams2006）的最佳論文，另外還被選為同年7月舉行的圖像識別國際論壇（MIRU2006）的優(yōu)秀論文。