[发明专利]一种用于大屏幕多投影系统的视频像素交替插值方法

说明书

技术领域

本发明涉及大屏幕投影显示领域，具体涉及一种用于大屏幕多投影系统的视频像素交替插值方法。

背景技术

大屏幕多投影系统广泛的应用在交通运输调度指挥、大型会议实施、飞行模拟训练、作战指挥等领域中。目前大屏幕多投影系统如图1所示，主要由四部分组成：视频源、投影仪阵列、视频处理设备、大屏幕，投影仪阵列由多台投影仪组成。视频处理设备将视频源所输出的原始视频进行处理，并输出多路子视频，分别输出至不同投影仪进行投影显示。由于投影仪投影区域与大屏幕的相对位置以及大屏幕几何形状的多样性，投影内容往往无法精确显示在大屏幕上的目标区域，因此需要对投影内容进行几何校正。通过几何校正、颜色矫正和边缘融合来实现无缝拼接，保证屏幕上整幅画面内容的连续性及视觉的一致性。对高分辨率的原始视频画面进行实时处理需要非常大的计算量，对视频处理设备的资源和运行速度提出了巨大的挑战，因为导致了整个大屏幕多投影系统成本的上升。因此人们希望能够利用尽可能低的资源消耗和速度要求来实现较好的显示效果。

一般多对大屏幕以及投影仪显示区域进行几何测量标定，计算得到相关几何校正参数，然后通过得到的几何校正参数进行校正。对于子视频画面中的每一个像素，根据其坐标位置和几何校正参数计算得到其在原始视频画面中的对应点坐标，根据该对应点坐标对原始视频画面进行采样，得到子视频画面中像素的颜色值。由于视频画面中像素的坐标均为整数，而计算得到的对应点坐标往往是小数，因此需要利用一定的算法来进行像素采样。用于像素采样的方法主要有最临近点近似、线性插值和双线性插值。

最临近点近似方法首先将所述对应点坐标中的横坐标与纵坐标分量都进行四舍五入取整，并根据取整后的对应点坐标读取原始视频画面中的像素颜色值，作为子视频画面中像素的颜色值。利用最邻近点近似的方法，每生成一个子视频像素，只需要读取原始视频画面中的一个像素信息，具有最小的资源消耗和速度要求，但是由于进行了四舍五入的取整近似，子视频画面会产生锯齿失真。

线性插值方法一般包含横向插值和纵向插值两种方法。对于横向插值，首先将所述对应点坐标进行纵向取整，即对对应点坐标的纵坐标分量进行四舍五入取整，将横坐标分量的整数和小数部分保留，根据纵向取整后的对应点坐标读取原始视频画面中的该坐标横向最邻近的两个像素的颜色值，然后将对应点坐标中横坐标分量的小数部分作为插值系数，对读取的两个像素进行线性插值，得到的结果作为子视频画面中像素的颜色值。纵向插值与横向插值近似，区别在于纵向插值是将上述对应点坐标进行横向取整，利用纵向两个最邻近像素进行插值。利用线性插值的方法，每生成一个子视频像素，需要读取原始视频画面中的两个像素信息，相比最临近点近似方法，其资源消耗和速度要求提升了一倍，但是由于进行了插值处理，子视频画面的锯齿失真会显著减少。

双线性插值方法保留所述对应点坐标的整数和小数部分，根据对应点坐标读取原始视频画面中的该坐标周围最邻近的四个像素的颜色值，然后将对应点坐标中横坐标分量与纵坐标分量的小数部分分别作为横向插值系数和纵向插值系数，对读取的四个像素进行双线性插值，得到的结果作为子视频画面中像素的颜色值。利用双线性插值的方法，每生成一个子视频像素，需要读取原始视频画面中的四个像素信息，相比最临近点近似方法，其资源消耗和速度要求提升至四倍，但是由于进行了横纵两个方向上的插值处理，子视频画面的锯齿失真基本得以消除。

以上几种方法中，最邻近点近似方法是利用较低的资源消耗和速度要求实现较差的显示效果，双线性插值方法是利用较高的资源消耗和速度要求实现较好的显示效果，而线性插值方法为前两者的折中方案，其显示效果不够理想。为了尽可能提高大屏幕多投影系统的性价比，人们希望能有一种具有适中的资源消耗和速度要求同时能实现较好显示效果的视频像素插值方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有方案的不足，提供一种具有适中的资源消耗和速度要求同时能实现较好显示效果的视频像素交替插值方法。

一种用于大屏幕多投影系统的视频像素交替插值方法，包括如下步骤：

1）对大屏幕多投影系统中的大屏幕显示区域和各个投影仪投影区域进行几何标定，得到用于几何校正的原始视频画面和子视频画面间的转换函数；

2）根据所述转换函数，计算得到各子视频画面中每一个像素在原始视频画面中的对应点的坐标；

3）根据所述对应点的坐标，按帧交替进行横向插值和纵向插值，插值结果作为各帧子视频画面的像素信息并按照相关视频时序规则输出。