Projection Mapping (PM) is a technology that projects images onto the surfaces of physical objects, allowing multiple users to share an augmented reality experience without special devices. However, its practical use has been constrained by the need for dark environments to ensure high-quality projection. To overcome this ``dark-room constraint,'' we propose a novel target-excluding lighting method that selectively illuminates the surrounding environment while avoiding the PM target. Our system achieves light-field illumination by combining an LED display panel with an optimized aperiodic lens array. The key contributions include a compact form factor that provides a large effective light source area, reproducing natural soft shadows comparable to typical lighting, while maintaining the spatial controllability needed to precisely avoid the target. We also introduce a computational technique for optimizing aperiodic lens placement to suppress undesired dark spots caused by crosstalk, and efficient methods for computing LED luminance patterns that enable dynamic PM. Experiments with a prototype system demonstrate that our approach achieves high-contrast PM even in bright environments.


翻译:投影映射(Projection Mapping,PM)是一种将图像投射到物理物体表面的技术,允许多用户无需特殊设备即可共享增强现实体验。然而,其实际应用一直受限于需要暗环境以确保高质量投影。为克服这一“暗室约束”,我们提出了一种新颖的排除目标照明方法,该方法选择性照亮周围环境,同时避开PM目标。我们的系统通过结合LED显示面板与优化的非周期透镜阵列实现光场照明。主要贡献包括:紧凑的外形尺寸提供大面积有效光源,再现了与典型照明相当的自然柔和阴影,同时保持了精确避开目标所需的空间可控性。我们还提出了一种优化非周期透镜排布的计算技术,以抑制由串扰引起的不良暗斑,以及计算LED亮度模式以实现动态PM的高效方法。原型系统实验表明,我们的方法即使在明亮环境下也能实现高对比度PM。

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