探索球幕投影与全景影像（三）

球幕3D校正
用球幕投影系统实现仿真应用时，要将多个通道的3D虚拟场景显示在球幕上，不同通道显示的画面要能够拼接起来，而且拼接后的画面要符合3D虚拟场景的空间坐标关系。
由于投影机安装位置和观众观看位置(EyePoint)是不相同的，而且可能一套系统是由多个投影机组成。所以需要对不同投影机投影的画面进行3D几何校正。
一般来说，投影点和需要的眼点都可能在球幕内的任意位置。如果投影点或观察点任意一个没有在球幕中心，则必须使用校正。校正一个点的过程相对直观。想象把球幕放在要渲染的场景内(图3)。观察点在V点，A点投影在球幕上的图像点为I，但是用位于Ｐ点的投影机投影时，在I点的图像必须被绘制在B点。

投影机在P点，眼点在V点，三维空间物体将从A点移动到Ｂ点。对一台投影机，场景以眼点为中心渲染一次，包围对该投影机可见的球幕截面。为了使图像适应球面显示，需要绘制一个单独屏幕填充矩形。系统把这个矩形处理为穿过所有屏上像素点的射线集合。每条射线和球幕的交点通过已知的球幕位置和半径来计算。已知这个三维点，逆向使用原始场景渲染的透视投影，结果就是一个与渲染场景图像相关的二维像素。
边缘融合
为了实现多台投影机画面的无缝拼接，需要实现不同投影机画面之间的边缘融合(EdgeBlending)。在通过球幕几何校正实现多个画面的拼接后，需要计算各个通道图像的重叠区域，再根据重叠区域的位置，计算出实际投影图像的亮度衰减系数。
球幕投影系统

以球幕数字天象厅为例，说明球幕投影系统的设计要点。
球幕数字天象厅需要运行互动三维程序，也需要播放高清视频。系统使用N+1的典型球幕拼接方式，这种方式按照球幕经纬度排列，投影画面分布较均匀。
球幕直径为10米，画面由6台高亮度投影机拼接而成。信号源是三台图形工作站，每台工作站可输出两个通道的信号。图形工作站输出的画面经过华图CG仿真融合机处理，实现球形预变形、色彩校正和边缘融合，从而实现拼接。系统有三维仿真模式和视频播放模式，这两种运行模式。三维仿真模式下，多台工作站同步运行三维互动程序，包括二维、三维星空软件，三维仿真软件等。多台工作站分布式输出多路原始图像信号，经过华图CG仿真融合机的球幕3D校正，结合了屏幕参数、观众视域参数，使三维仿真系统的输出画面符合真实三维空间关系。可以满足军事训练、科研等应用对画面质量和仿真准确性的高要求。
影片播放模式下，多台工作站同步播放高清球幕影片。系统不使用3D校正功能，而是直接对单个高清球幕视频，实现自动分割通道和播出。系统最大可支持2K×2K分辨率的球幕视频。用户只需购买高质量球幕视频文件，即可实现多通道同步播放，无需对视频文件进行后期处理。
对于超过2K×2K分辨率的视频文件，为了能够流畅播放，则需要处理成多个视频片段，再提交给多台工作站分布式播放。

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