專利名稱：校正信息計算裝置及方法、圖像校正裝置、圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及校正信息計算裝置、圖像校正裝置、圖像顯示系統(tǒng)以及校正信息計算方法。
背景技術(shù)：
過去，在展覽會或?qū)W術(shù)會議、會議等的演示或者家庭影院等中采用投影儀，并且投影儀的使用用途也擴大到了店鋪廣告等。如果使用投影儀，相比顯示器等直視型顯示裝置， 能夠容易實現(xiàn)大畫面顯示，因而能夠使更多的人觀看相同的圖像，便利性提高。近年來，針對要求高質(zhì)量投影圖像的市場需求進行了各種研發(fā)工作。例如，在投影儀從由投影儀射出的圖像光的光束的中心軸與被投影面(屏幕)的法線交叉的方向進行投影的情況下、或者在投影儀具有的投影光學(xué)系統(tǒng)具有像差的情況下，被投影面中的投影圖像產(chǎn)生變形。例如，本來應(yīng)該顯示矩形的圖像，卻變形投影為梯形或菱形。關(guān)于校正并消除這種變形的方法，公知有專利文獻1公開的方法。在專利文獻1 的方法中，指定投影儀應(yīng)該投影的范圍的四個角的坐標，以聚集在由該四個角包圍的區(qū)域中的方式來校正圖像的變形，能夠投影消除了變形的投影圖像。并且，投影儀的投影圖像依賴于投影儀具有的液晶光閥和DMD (數(shù)字鏡裝置)等的圖像形成元件的像素數(shù)。因此，為了提高投影儀投影的投影圖像的分辨率，需要采用高分辨率的圖像形成元件。但是，這種高清晰的圖像形成元件容易成為價格非常高的元件，不適合廣泛使用。因此，開發(fā)了使用多臺投影儀投影一個圖像的系統(tǒng)(例如參照專利文獻2)。在專利文獻2的系統(tǒng)中，將一個圖像進行分割，使多臺投影儀分別進行投影顯示，使各臺投影儀的投影圖像的周緣部重合，同時將投影圖像進行接合，作為一個圖像進行投影。在下面的說明中，把這樣將從多臺投影儀投影的圖像進行接合來顯示的圖像稱為“整體圖像”。并且，在下面的說明中，把從多臺投影儀中的各臺投影儀投影的圖像稱為“部分圖像”。并且，將各臺投影儀的可投影范圍相加得到的最大可投影范圍不一定是矩形。因此，在上述專利文獻2的系統(tǒng)中，利用數(shù)字照相機拍攝投影圖像，根據(jù)攝像圖像來校正投影區(qū)域的變形，使得能夠顯示矩形圖像。例如，在被投影面是卷取式屏幕的情況下，由于屏幕的松弛和起伏等，使得投影圖像產(chǎn)生變形。在專利文獻2的系統(tǒng)中，以拍攝到的圖像為基礎(chǔ)，自動校正這種圖像的變形。使用這種系統(tǒng)，即使使用了具有普通分辨率的圖像形成元件的投影儀，也能夠?qū)⑼队皥D像的分辨率提高相當于所使用投影儀的臺數(shù)的程度。并且，光源的數(shù)量也按照所使用投影儀的數(shù)量而增加，因而如果投影圖像的大小相同，則能夠顯示比利用一臺投影儀投影的圖像明亮的圖像。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)沒有變形的圖像顯示。專利文獻1日本特開2004-363665號公報專利文獻2日本特開2006-14356號公報
但是，在像專利文獻2那樣自動校正圖像變形的系統(tǒng)中，例如，根據(jù)入射到數(shù)字照相機的光的光束的中心軸與被投影面的法線形成的夾角(攝像角度)，將導(dǎo)致拍攝到的圖像(攝像圖像)自身產(chǎn)生變形。于是，在實際的投影圖像與攝像圖像之間，變形方式產(chǎn)生差異，因而不能進行良好的校正，使得整體圖像(投影整體圖像的投影區(qū)域)殘留變形。在這種情況下，雖然使用者能夠嘗試進行校正以消除被投影的整體圖像的變形， 但是過去沒有在保持平滑地連續(xù)顯示整體圖像的狀態(tài)下調(diào)整整體圖像的形狀的校正方法。如果將過去的技術(shù)進行結(jié)合，則可考慮下述的校正針對圖像數(shù)據(jù)進行用于消除已變形的整體圖像的變形的變形校正(第一校正)，確定顯示理想的整體圖像的區(qū)域，然后將已校正的圖像數(shù)據(jù)進行分割，進行用于生成各個投影儀應(yīng)該投影的圖像(部分圖像)的數(shù)據(jù)的位置校正(第二校正)。但是，在這種理想化的校正中，由于對圖像數(shù)據(jù)進行兩次校正，因而關(guān)系到畫質(zhì)下降的圖像數(shù)據(jù)的惡化增大，導(dǎo)致計算負荷增大，處理花費時間。因此， 產(chǎn)生例如不能實現(xiàn)良好的動態(tài)圖像顯示的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種校正信息計算裝置，用于抑制使用多臺投影儀投影的投影圖像的畫質(zhì)下降，計算用于校正投影區(qū)域的形狀的校正信息。并且，本發(fā)明的目的還在于，提供一種圖像校正裝置，使用這種校正信息，生成用于使多臺投影儀分割顯示一個圖像的圖像數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明的目的還在于，提供一種圖像顯示系統(tǒng)，具有這種圖像校正裝置，能夠使用多臺投影儀良好地顯示一個圖像。另外，本發(fā)明的目的還在于，提供一種校正信息計算方法，用于抑制使用多臺投影儀投影的投影圖像的畫質(zhì)下降，校正投影區(qū)域的形狀。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種在圖像顯示系統(tǒng)中使用的校正信息計算裝置，該圖像顯示系統(tǒng)使分別具有圖像形成元件的多個投影儀協(xié)作，在被投影面上顯示一個圖像，其特征在于，該校正信息計算裝置根據(jù)既定校正信息和第二對應(yīng)關(guān)系計算校正信息， 其中，所述既定校正信息是作為所述圖像形成元件上的像素的坐標、與當前正在顯示所述一個圖像的所述被投影面上的第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系而預(yù)先設(shè)定的，所述第二對應(yīng)關(guān)系是所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標、與所述被投影面上的被指定為應(yīng)該顯示所述一個圖像的區(qū)域的第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，所述校正信息表示所述圖像形成元件上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在將顯示圖像的區(qū)域從第一有效投影區(qū)域變更成第二有效投影區(qū)域時，能夠根據(jù)已知的對應(yīng)關(guān)系，計算通過進行一次校正即可顯示與變更后的第二有效投影區(qū)域的形狀和位置對應(yīng)顯示的圖像的校正信息。使用求出的校正信息，通過一次校正即可校正投影區(qū)域的形狀，因而能夠防止因重復(fù)校正而產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的惡化，通過短時間的計算即可進行校正。在本發(fā)明中，優(yōu)選根據(jù)投影變換涉及的投影變換式，將對所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標進行轉(zhuǎn)換而得到的坐標，作為所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標，求出所述第二對應(yīng)關(guān)系，其中，所述投影變換是把所述第一有效投影區(qū)域的四個角的坐標轉(zhuǎn)換成所述第二有效投影區(qū)域的四個角的坐標。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過利用第一有效投影區(qū)域的四個角與第二有效投影區(qū)域的四個角的對應(yīng)關(guān)系，代表第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標與第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標的對應(yīng)關(guān)系，能夠求出第二對應(yīng)關(guān)系。例如，在被投影面上沒有凹凸形狀，通過簡單的幾何變形即可求出第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標與第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標的對應(yīng)關(guān)系的情況下，能夠通過較低的計算負荷求出校正信息。在本發(fā)明中，優(yōu)選在利用表示所述一個圖像的圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的原圖像上設(shè)定多個第一特征點的坐標，通過利用所述投影變換式規(guī)定的投影變換的逆轉(zhuǎn)換，對所述多個第一特征點的坐標進行轉(zhuǎn)換，求出與所述多個第一特征點一對一對應(yīng)的多個第二特征點的坐標，求出在所述第二有效投影區(qū)域上任意設(shè)定的多個第三特征點中的各第三特征點與包圍各所述第三特征點的4個第二特征點之間的對應(yīng)關(guān)系，作為所述第二對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)在原圖像中假想設(shè)定的多個特征點(第一特征點)的坐標、與通過利用投影變換式規(guī)定的投影變換的逆轉(zhuǎn)換對多個第一特征點進行轉(zhuǎn)換而得到的多個第二特征點的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，推算原圖像上的像素與第一有效投影區(qū)域上的像素之間的對應(yīng)關(guān)系。此外，在第二有效投影區(qū)域中假想設(shè)定與原圖像上的第一特征點對應(yīng)的多個特征點(第三特征點)，求出第二特征點與第三特征點的對應(yīng)關(guān)系，作為第二對應(yīng)關(guān)系。 因此，能夠求出更準確的第二對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)該第二對應(yīng)關(guān)系計算精度更高的校正信息。并且，本發(fā)明的圖像校正裝置根據(jù)表示由多個投影儀協(xié)作而顯示的一個圖像的圖像數(shù)據(jù)，提取各投影儀應(yīng)該顯示的部分圖像，生成與所述部分圖像對應(yīng)的部分圖像數(shù)據(jù)，其特征在于，該圖像校正裝置具有上述的校正信息計算裝置；輸入部，其被輸入所述圖像數(shù)據(jù)；圖像處理部，其求出所述圖像形成元件上的像素、與所述多個投影儀的各投影區(qū)域統(tǒng)合而成的整體投影區(qū)域上的像素之間的對應(yīng)關(guān)系，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取應(yīng)該向與所述整體投影區(qū)域中應(yīng)該顯示所述一個圖像的區(qū)域?qū)?yīng)的所述圖像形成元件上的像素輸入的數(shù)據(jù)， 使用由所述校正信息計算裝置求出的校正信息，對利用提取出的數(shù)據(jù)規(guī)定的像素的坐標進行轉(zhuǎn)換，生成所述部分圖像數(shù)據(jù)；以及輸出部，其向所述多個投影儀輸出所述部分圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種圖像校正裝置，使用計算出的校正信息，生成能夠顯示忠實地再現(xiàn)利用輸入的圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的圖像的、沒有變形的良好的整體圖像的部分圖像數(shù)據(jù)。并且，本發(fā)明的圖像顯示系統(tǒng)用于使多個投影儀協(xié)作來顯示一個圖像，其特征在于，該圖像顯示系統(tǒng)具有上述的圖像校正裝置；以及多個投影儀，其被輸入由所述圖像校正裝置生成的所述部分圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)該部分圖像數(shù)據(jù)來投影所述部分圖像。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種圖像顯示系統(tǒng)，把沒有變形的良好的整體圖像作為大畫面、高分辨率、或者高亮度的圖像進行顯示。并且，本發(fā)明的校正信息計算方法是在圖像顯示系統(tǒng)中使用的校正信息計算方法，該圖像顯示系統(tǒng)使分別具有圖像形成元件的多個投影儀協(xié)作，在被投影面上顯示一個圖像，其特征在于，該校正信息計算方法具有如下步驟求出第一對應(yīng)關(guān)系，該第一對應(yīng)關(guān)系是所述圖像形成元件上的像素的坐標、與所述被投影面上的第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系；指定所述被投影面上的與所述第一有效投影區(qū)域不同的第二有效投影區(qū)域；以及根據(jù)所述第一對應(yīng)關(guān)系和第二對應(yīng)關(guān)系計算校正信息，其中，所述第二對應(yīng)關(guān)系是所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，所述校正信息表示所述圖像形成元件上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這種方法，在將顯示圖像的區(qū)域從第一有效投影區(qū)域變更成第二有效投影區(qū)域時，能夠根據(jù)已知的對應(yīng)關(guān)系，計算通過進行一次校正即可顯示與變更后的第二有效投影區(qū)域的形狀和位置對應(yīng)顯示的圖像的校正信息。因此，計算負荷比較低，通過短時間的計算即可進行校正。并且，能夠防止因重復(fù)校正而產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的惡化。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的圖像顯示系統(tǒng)的說明圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的圖像顯示系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖4是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖5是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖6是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖7是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖8是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖9是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖10是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。圖11是說明使用了圖像顯示系統(tǒng)的顯示時的圖像處理的說明圖。標號說明1圖像顯示系統(tǒng)；2、21 M投影儀；3圖像處理裝置；31圖像輸入部(輸入部)； 32圖像處理部；33圖像輸出部(輸出部)；4校正信息計算裝置；105有效投影區(qū)域(第一有效投影區(qū)域)；115有效投影區(qū)域(第二有效投影區(qū)域)；FPl第一特征點；FP2第二特征點；FP3第三特征點；S被投影面。
具體實施例方式[第1實施方式]下面，參照圖1 圖11說明本發(fā)明的實施方式的校正信息計算裝置、圖像校正裝置、圖像顯示系統(tǒng)以及圖像校正方法。另外，在下面的全部附圖中，為了容易理解附圖，適當使各個構(gòu)成要素的尺寸和比率等不同。圖1是表示本實施方式的圖像顯示系統(tǒng)的概略示圖。如圖所示，本實施方式的圖像顯示系統(tǒng)1具有多臺投影儀2、圖像處理裝置(圖像校正裝置)3。本發(fā)明的校正信息計算裝置如后所述包含于圖像處理裝置3中。在附圖中配置了 4臺投影儀2，但其數(shù)量和配置不限于這種方式。在此，為了便于說明，作為投影儀2設(shè)置了第1投影儀21、第2投影儀22、第3投影儀23、第4投影儀24。 并且，各個投影儀21 M分別具有用于形成投影圖像的圖像形成元件。圖像形成元件能夠使用液晶光閥和DMD(數(shù)字鏡裝置)等。圖像處理裝置3將從信號源9輸入的圖像數(shù)據(jù)分割為多個部分圖像數(shù)據(jù)，生成與各個投影儀分擔的部分圖像對應(yīng)的部分圖像數(shù)據(jù)。第1 第4投影儀21 M根據(jù)從圖像處理裝置3輸入的部分圖像數(shù)據(jù)，在被投影面S上顯示部分圖像。S卩，圖像處理裝置3使第1投影儀21在被投影面S上顯示基于部分圖像數(shù)據(jù)的第 1部分圖像Pl。同樣，使第2投影儀22顯示第2部分圖像P2，使第3投影儀23顯示第3部分圖像P3，使第4投影儀M顯示第4部分圖像P4。第1 第4部分圖像Pl P4以使彼此的周緣部重合的方式顯示在被投影面S上，整體上構(gòu)成一個投影圖像P。在這種圖像顯示系統(tǒng)1中，把從個人電腦和DVD播放器等的信號源9輸入的圖像數(shù)據(jù)分割為多個圖像數(shù)據(jù)，顯示利用多臺投影儀2進行投影并接合為一個的圖像(整體圖像)。因此，與利用一臺投影儀顯示的投影圖像相比，能夠增加投影圖像P中包含的像素數(shù)， 能夠提高投影圖像P的分辨率。這樣提高分辨率的情況，與通過增加每一臺投影儀的像素數(shù)來使顯示圖像成為高分辨率的情況相比，能夠降低裝置成本。并且，由于能夠?qū)⒂兄谕队皥D像P的顯示的光的光量增加相當于投影儀的臺數(shù)的程度，因而能夠顯示高亮度的投影圖像P。另外，通常每個投影儀是獨立使用的，在想要顯示大畫面、高分辨率或者高亮度的圖像的情況下，也能夠構(gòu)建圖像顯示系統(tǒng)來進行圖像顯示。圖2是表示圖像顯示系統(tǒng)1的具體結(jié)構(gòu)的說明圖。在此，主要說明圖像處理裝置 3以及包含于圖像處理裝置3中的校正信息計算裝置4。圖像處理裝置3根據(jù)表示由多個投影儀2協(xié)作而顯示的一個圖像P的圖像數(shù)據(jù)， 提取各個投影儀21 M應(yīng)該顯示的部分圖像，生成與部分圖像對應(yīng)的部分圖像數(shù)據(jù)。部分圖像是各個投影儀應(yīng)該顯示的圖像P的一部分。圖像處理裝置3具有圖像輸入部(輸入部)31，其從信號源9輸入動態(tài)圖像和靜態(tài)圖像等圖像數(shù)據(jù)；圖像處理部32，其根據(jù)由校正信息計算裝置4計算的校正信息來校正圖像數(shù)據(jù)，生成適當分割后的部分圖像數(shù)據(jù)；圖像輸出部(輸出部)33，其向投影儀2輸出部分圖像數(shù)據(jù)；圖像保存部34，其保存圖2所示的測定圖案、和在顯示中使用的動態(tài)圖像和靜態(tài)圖像等圖像數(shù)據(jù)；以及保存部35，其保存校正信息。圖像輸入部31能夠使用通常的截圖板(capture board)等，圖像處理部32和圖像輸出部33能夠使用GPU(GraphicS Processing Unit 圖形處理裝置)。圖像處理部32求出多個投影儀2具有的圖像形成元件上的像素、與將被投影面中的多個投影儀2的各個投影區(qū)域相加得到的整體投影區(qū)域上的像素的對應(yīng)關(guān)系，從圖像數(shù)據(jù)中提取與整體投影區(qū)域中應(yīng)該顯示圖像的區(qū)域?qū)?yīng)的、應(yīng)該輸入到圖像形成元件上的像素的數(shù)據(jù)，使用由校正信息計算裝置4求出的校正信息，對由提取出的數(shù)據(jù)規(guī)定的像素的坐標進行轉(zhuǎn)換，生成部分圖像數(shù)據(jù)。校正信息計算裝置4具有坐標指定部41，其檢測并指定由使用者從鼠標和鍵盤等輸入裝置41a輸入的4點的坐標；以及計算部42，其使用在保存部35中保存的校正信息，計算與各個投影儀的投影區(qū)域?qū)?yīng)的新的校正信息。坐標指定部41和計算部42是使校正信息計算裝置4與圖像處理裝置3共同具有的、或者校正信息計算裝置4獨自具有的 CPU (Central Processing Unit:中央處理裝置)進行期望的計算處理的程序，校正信息計算裝置4是執(zhí)行這些程序來計算期望的校正信息的裝置。校正信息計算裝置4也可以構(gòu)成為與圖像處理裝置3分體的裝置。
針對由這樣構(gòu)成的圖像顯示系統(tǒng)1進行的圖像顯示，使用圖3 圖11所示的說明圖依次進行說明。在下面的說明中，主要按照圖2所示的計算部42中的計算處理流程，并根據(jù)需要使用圖2所示的各個構(gòu)成要素的名稱和標號，對各個圖像處理進行說明，并且說明圖2所示的各個構(gòu)成要素的功能。圖3是表示圖像顯示系統(tǒng)1朝向被投影面S投影圖像的狀態(tài)的說明圖。如圖3所示，各個投影儀21 M在使各自的投影區(qū)域101 104的周緣部部分重合而相互連接形成的整體投影區(qū)域100內(nèi)投影一個圖像P。換言之，圖像P被顯示在設(shè)于整體投影區(qū)域100 中的有效投影區(qū)域(第一有效投影區(qū)域)105的整個區(qū)域中。在投影圖像P時，求出表示各個投影儀具有的圖像形成元件上的像素的坐標、與從各個投影儀投影在被投影面S上的圖像中的像素的坐標的對應(yīng)關(guān)系的校正信息(既定校正信息)，然后根據(jù)該既定校正信息，進行用于規(guī)定圖像P的圖像數(shù)據(jù)的校正。在圖4中具體說明求出既定校正信息的方法，首先，將如圖4(a)所示的、表示將點 (特征點)排列成例如4X5矩陣狀的測定圖案MP的圖像數(shù)據(jù)，輸入到各個投影儀的圖像形成元件，顯示在被投影面上(圖4(b))。根據(jù)在利用圖像數(shù)據(jù)表示的測定圖案MP中接近的 4個特征點Al A4、與在圖像P上和特征點Al A4對應(yīng)的特征點Cl C4的對應(yīng)關(guān)系， 求出被特征點Al A4包圍的區(qū)域L內(nèi)的像素Li、與被特征點Cl C4包圍的區(qū)域N內(nèi)的像素m的對應(yīng)關(guān)系即既定校正信息。另外，像素m是在被顯示于被投影面上的圖像P中與像素Ll對應(yīng)的點。例如，使利用表示測定圖案MP的圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的特征點Al A4的坐標、與拍攝被顯示在被投影面上的圖像P而得到的攝影圖像中的特征點Cl C4的坐標對應(yīng)起來，由此能夠算出該既定校正信息。為了在被投影面S上忠實地再現(xiàn)利用圖像數(shù)據(jù)表示的圖像，利用既定校正信息求出將數(shù)據(jù)輸入到圖像形成元件LV中相對于利用圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的像素偏離何種程度的位置即可的對應(yīng)關(guān)系。S卩，把利用圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的特征點Al A4，設(shè)為處于使用既定校正信息在圖像形成元件LV上偏離后的位置的點，求出與特征點Al A4對應(yīng)的特征點Bl B4。 并且，由于利用既定校正信息確定與被特征點Al A4包圍的區(qū)域L內(nèi)的像素Ll對應(yīng)的、 圖像形成元件上被特征點Bl B4包圍的區(qū)域M內(nèi)的像素M1，因而能夠根據(jù)對應(yīng)關(guān)系來校正圖像數(shù)據(jù)(圖4(c))。另外，像素Ml是在圖像形成元件中與像素Ll對應(yīng)的點。如圖5所示，在規(guī)定圖像P的圖像數(shù)據(jù)的校正中，首先生成從規(guī)定圖像P的圖像數(shù)據(jù)200提取利用各個投影儀顯示的部分圖像而得到的提取數(shù)據(jù)201 204(圖5(a))。提取數(shù)據(jù)201 204是通過根據(jù)既定校正信息求出圖像形成元件中被用于圖像顯示的區(qū)域，并從圖像數(shù)據(jù)200提取被輸入到該區(qū)域的數(shù)據(jù)而生成的。然后，使用既定校正信息，把各個提取數(shù)據(jù)201 204的坐標轉(zhuǎn)換為與各個投影儀 21 M的圖像形成元件LVl LV4的坐標對應(yīng)的部分圖像數(shù)據(jù)211 214。被轉(zhuǎn)換后的部分圖像數(shù)據(jù)211 214通過圖像輸出部33輸入到各個投影儀的圖像形成元件LVl LV4 (圖5 (b))，并被投影在被投影面S上，由此顯示圖像P (圖5 (c))。本來是通過基于既定校正信息的校正，成為被投影面S上的圖像P的輪廓形狀 (即有效投影區(qū)域105的外圍形狀)沒有變形的圖像，可是在既定校正信息的計算是自動進行的，或者各個投影儀的投影光學(xué)系統(tǒng)具有像差的情況下，計算出的既定校正信息不是完
9整的信息，在基于既定校正信息的校正中有時會殘留變形。在圖5中，有效投影區(qū)域105變形為梯形，伴隨有效投影區(qū)域105的變形，被投影的圖像P的形狀也發(fā)生變形。在本發(fā)明中，求出用于消除這種情況下由使用者投影的圖像P的變形的、取代既定校正信息的新的校正信息，根據(jù)該新的校正信息進行再調(diào)整。關(guān)于校正信息的求出方法的基本思路與圖4所示的生成部分圖像數(shù)據(jù)的思路類似，是根據(jù)圖像數(shù)據(jù)上的4點與投影的圖像中對應(yīng)的4點的對應(yīng)關(guān)系，求出校正信息。不同之處是由于處于在被投影面上已經(jīng)投影圖像P的狀態(tài)，因而實際上不是按照圖4所示的方法那樣顯示作為基準的特征點的圖像。為此，在本發(fā)明中，在利用圖像P的圖像數(shù)據(jù)表示的圖像上，假想設(shè)定取代圖4中的點(特征點)的多個特征點，根據(jù)利用圖像數(shù)據(jù)表示的圖像上的特征點、與作為與該特征點對應(yīng)的被投影面上的點而推算的點的對應(yīng)關(guān)系，求出校正信息。下面依次進行說明。首先，按照圖6所示，觀察被投影面上的圖像P，同時輸入取代顯示圖像P的有效投影區(qū)域105的、與新的有效投影區(qū)域(第二有效投影區(qū)域)115的四個角對應(yīng)的4點的坐標。關(guān)于4點的坐標，可以在圖像P上顯示鼠標光標并拖拽新的有效投影區(qū)域的四個角位置來進行指定，也可以在圖像P上顯示對話框，從鍵盤等輸入四個角位置來進行指定。坐標指定部41根據(jù)圖像形成元件中被用于顯示圖像P (被輸入圖像P的圖像數(shù)據(jù) 200)的區(qū)域的四個角200A 200D的像素的坐標、以及所輸入的4點210A 210D在圖像形成元件上的坐標，求出與從指定的4點(新的有效投影區(qū)域的四個角)的坐標向在當前顯示中使用的區(qū)域的四個角(當前的有效投影區(qū)域的四個角)的坐標進行轉(zhuǎn)換的投影變換相關(guān)的投影變換式。求出的投影變換式等同于從四個角200A 200D的坐標向所輸入的4 點210A 210D的坐標進行轉(zhuǎn)換的投影變換的逆轉(zhuǎn)換。在圖6中，利用坐標(Xi，yi)(i為自然數(shù))表示所輸入的4點210A 210D的坐標，利用坐標(X” YiMi為自然數(shù))表示四個角200A 200D的坐標。變量i相同，表示是在投影變換前后分別對應(yīng)的特征點。投影變換的轉(zhuǎn)換式能夠利用下面的式(1) (2)表示。在式中，χ、y表示xy直角坐標系中的χ坐標和y坐標，X、Y表示XY直角坐標系中的X坐標和Y坐標，a h的字符表示轉(zhuǎn)換系數(shù)。假定兩個坐標系的原點和坐標軸的延伸方向相同。由于轉(zhuǎn)換前的4點210A 210D的各個坐標、以及四個角200A 200D的各個坐標是已知的，因而通過代入上述式C3) G)，得到8元聯(lián)立方程式，能夠求出轉(zhuǎn)換系數(shù)a h。 在圖6中，把求出變量a h后的投影變換式表示為Θ。然后，按照圖7所示，在利用圖像數(shù)據(jù)200規(guī)定的原圖像上假想設(shè)定間距相等的平行網(wǎng)格，并規(guī)定平行網(wǎng)格中的多個網(wǎng)格點(第1特征點)LP1的坐標。另外，圖像數(shù)據(jù)200上式能夠表示為下面的式(3) (4)。ax+by+c-gxxi-hyxi-xi = 0 …(3)dx+ey+f-gxyi-hyyi-yi = 0 …(4)是表示一個圖像P的圖像數(shù)據(jù)。并且，按照投影變換式θ對該多個第1特征點FPl的坐標進行轉(zhuǎn)換，求出多個第2特征點FP2的坐標。當前的有效投影區(qū)域的形狀成為施加了能夠利用投影變換式θ表示為期望形狀的坐標轉(zhuǎn)換后的形狀。因此，如果按照投影變換式θ對多個第1特征點FPl的坐標進行轉(zhuǎn)換得到的多個第2特征點FP2的坐標是理想狀態(tài)(各個投影儀忠實地再現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)表示的圖像的狀態(tài))，則能夠把在被投影面上再現(xiàn)的多個第1特征點FPl的坐標視為進行了與當前的變形量相當?shù)淖鴺宿D(zhuǎn)換時的坐標。即，第2特征點FP2的坐標能夠用作在使用根據(jù)既定校正信息對坐標進行轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)進行投影時的、與被投影面上的第1特征點FPl對應(yīng)的點的坐標。然后，按照圖8所示，根據(jù)多個第2特征點的坐標求出當前的有效投影區(qū)域105中的各個投影儀的顯示區(qū)域。由于提取數(shù)據(jù)201中包含的多個第1特征點FPl的坐標與提取數(shù)據(jù)201的外圍坐標的關(guān)系是已知的，因而能夠根據(jù)這些坐標按照投影變換式θ求出當前的有效投影區(qū)域105中的投影儀21的顯示區(qū)域101a。同樣，能夠分別求出當前的有效投影區(qū)域105中的其它投影儀的顯示區(qū)域。然后，按照圖9所示，從有效投影區(qū)域105提取圖6所示的指定區(qū)域115，把指定區(qū)域115與有效投影區(qū)域105中的各個投影儀的顯示區(qū)域的重合部分，確定為各個投影儀的新的顯示區(qū)域life。在圖中，利用陰影表示與當前的顯示區(qū)域IOla對應(yīng)的顯示區(qū)域115a。然后，按照圖10所示，在顯示區(qū)域11 上設(shè)定與多個第1特征點一對一對應(yīng)的多個第3特征點FP3。在本實施方式中，假定按照與多個第1特征點相同的排列設(shè)定相同數(shù)量的多個第3特征點FP3。由此，在利用圖像數(shù)據(jù)200表示的圖像上設(shè)定了多個第1特征點 FP1，在指定區(qū)域115上設(shè)定了與第1特征點FPl對應(yīng)的多個第3特征點FP3，通過求出第1 特征點FPl與第3特征點FP3的對應(yīng)關(guān)系，能夠求出期望的校正信息。S卩，按照圖11所示，能夠根據(jù)既定校正信息求出與多個第2特征點對應(yīng)的圖像形成元件LVl上的點，因而能夠把顯示區(qū)域IOla上被4個第2特征點Ul U4包圍的第3特征點300，轉(zhuǎn)換為在圖像形成元件LVl中被與4個第2特征點Ul U4對應(yīng)的4點Vl V4 包圍的第4特征點301 (圖11 (a))。另外，第4特征點301是在圖像形成元件LVl中與第3 特征點300對應(yīng)的點。同樣，能夠求出與其它第3特征點對應(yīng)的、圖像形成元件LVl上的多個第4特征點FP4。如上所述，能夠求出顯示區(qū)域IOla上的第3特征點300與圖像形成元件LVl中的第4特征點301的對應(yīng)關(guān)系。使用該對應(yīng)關(guān)系和顯示區(qū)域IOla的四個角的坐標，能夠求出應(yīng)該被輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像形成元件LVl上的區(qū)域221的四個角的坐標，以便在圖10所示的指定區(qū)域11 投影圖像(圖11(b))。因此，能夠求出表示圖像形成元件上的像素的坐標與在指定區(qū)域內(nèi)的新的顯示區(qū)域顯示的圖像的像素的坐標的對應(yīng)關(guān)系的校正信息。并且，在如上所述構(gòu)成的校正信息計算裝置和如上所述的校正信息計算方法中， 能夠根據(jù)已知的對應(yīng)關(guān)系計算校正信息，該校正信息通過進行一次校正即可與變更后的第二有效投影區(qū)域的形狀和位置對應(yīng)地顯示圖像。因此，計算負荷降低，通過短時間的計算即可進行校正。并且，在如上所述構(gòu)成的圖像校正裝置中，能夠使用該校正信息生成能夠顯示沒有變形的良好的整體圖像的部分圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)如上所述構(gòu)成的圖像顯示系統(tǒng)1，能夠顯示沒有變形的良好的整體圖像。另外，在本實施方式中，根據(jù)多個第2特征點與多個第3特征點的對應(yīng)關(guān)系來求出校正信息，但不限于此。例如，在被投影面上不存在成為變形原因的凹凸的情況下，能夠利用第一有效投影區(qū)域的四個角與第二有效投影區(qū)域的四個角的對應(yīng)關(guān)系，代表第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標與第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標的對應(yīng)關(guān)系，作為求出投影變換θ的校正信息。并且，在本實施方式中，按照與第1特征點相同的排列設(shè)定相同數(shù)量的第3特征點，但不限于此。第3特征點的數(shù)量、和排列的第3特征點的行數(shù)、列數(shù)能夠任意設(shè)定。即使第3特征點的數(shù)量和排列與第1特征點不同，也能夠根據(jù)既定校正信息求出與多個第2 特征點對應(yīng)的圖像形成元件LVl上的點，因而能夠求出與在第二有效投影區(qū)域上任意設(shè)定的第3特征點對應(yīng)的圖像形成元件上的像素的坐標。以上參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的示例進行了說明，但是本發(fā)明當然不限定于這些示例。在上述示例中示出的各個構(gòu)成部件的各個形狀和組合等只是一例，能夠根據(jù)設(shè)計要求等，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)進行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種在圖像顯示系統(tǒng)中使用的校正信息計算裝置，該圖像顯示系統(tǒng)使分別具有圖像形成元件的多個投影儀協(xié)作，在被投影面上顯示一個圖像，其特征在于，該校正信息計算裝置根據(jù)既定校正信息和第二對應(yīng)關(guān)系計算校正信息，其中，所述既定校正信息是作為所述圖像形成元件上的像素的坐標、與當前正在顯示所述一個圖像的所述被投影面上的第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系而預(yù)先設(shè)定的，所述第二對應(yīng)關(guān)系是所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標、與所述被投影面上的被指定為應(yīng)該顯示所述一個圖像的區(qū)域的第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，所述校正信息表示所述圖像形成元件上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校正信息計算裝置，其特征在于，根據(jù)投影變換涉及的投影變換式，將對所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標進行轉(zhuǎn)換而得到的坐標，作為所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標，求出所述第二對應(yīng)關(guān)系，其中，所述投影變換是把所述第一有效投影區(qū)域的四個角的坐標轉(zhuǎn)換成所述第二有效投影區(qū)域的四個角的坐標。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校正信息計算裝置，其特征在于，在利用表示所述一個圖像的圖像數(shù)據(jù)規(guī)定的原圖像上設(shè)定多個第一特征點的坐標，通過利用所述投影變換式規(guī)定的投影變換的逆轉(zhuǎn)換，對所述多個第一特征點的坐標進行轉(zhuǎn)換，求出與所述多個第一特征點一對一對應(yīng)的多個第二特征點的坐標，求出在所述第二有效投影區(qū)域上任意設(shè)定的多個第三特征點中的各第三特征點與包圍各所述第三特征點的4個第二特征點之間的對應(yīng)關(guān)系，作為所述第二對應(yīng)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校正信息計算裝置，其特征在于，根據(jù)所述既定校正信息和所述第二對應(yīng)關(guān)系，計算所述校正信息。
5.一種圖像校正裝置，其根據(jù)表示由多個投影儀協(xié)作而顯示的一個圖像的圖像數(shù)據(jù)， 提取各投影儀應(yīng)該顯示的部分圖像，生成與所述部分圖像對應(yīng)的部分圖像數(shù)據(jù)，其特征在于，該圖像校正裝置具有權(quán)利要求1 4中的任意一項所述的校正信息計算裝置；輸入部，其被輸入所述圖像數(shù)據(jù)；圖像處理部，其求出所述圖像形成元件上的像素、與所述多個投影儀的各投影區(qū)域統(tǒng)合而成的整體投影區(qū)域上的像素之間的對應(yīng)關(guān)系，從所述圖像數(shù)據(jù)中提取應(yīng)該向與所述整體投影區(qū)域中應(yīng)該顯示所述一個圖像的區(qū)域?qū)?yīng)的所述圖像形成元件上的像素輸入的數(shù)據(jù)，使用由所述校正信息計算裝置求出的校正信息，對利用提取出的數(shù)據(jù)規(guī)定的像素的坐標進行轉(zhuǎn)換，生成所述部分圖像數(shù)據(jù)；以及輸出部，其向所述多個投影儀輸出所述部分圖像數(shù)據(jù)。
6.一種圖像顯示系統(tǒng)，其使多個投影儀協(xié)作來顯示一個圖像，其特征在于，該圖像顯示系統(tǒng)具有權(quán)利要求5所述的圖像校正裝置；以及多個投影儀，其被輸入由所述圖像校正裝置生成的所述部分圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)該部分圖像數(shù)據(jù)來投影所述部分圖像。
7.一種在圖像顯示系統(tǒng)中使用的校正信息計算方法，該圖像顯示系統(tǒng)使分別具有圖像形成元件的多個投影儀協(xié)作，在被投影面上顯示一個圖像，其特征在于，該校正信息計算方法具有如下步驟求出第一對應(yīng)關(guān)系，該第一對應(yīng)關(guān)系是所述圖像形成元件上的像素的坐標、與所述被投影面上的第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系；指定所述被投影面上的與所述第一有效投影區(qū)域不同的第二有效投影區(qū)域；以及根據(jù)所述第一對應(yīng)關(guān)系和第二對應(yīng)關(guān)系計算校正信息，其中，所述第二對應(yīng)關(guān)系是所述第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，所述校正信息表示所述圖像形成元件上的像素的坐標與所述第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系。
全文摘要
一種校正信息計算裝置及方法、圖像校正裝置、圖像顯示系統(tǒng)，在使用多臺投影儀顯示一個圖像的圖像顯示系統(tǒng)中，抑制投影圖像的畫質(zhì)下降，計算校正投影區(qū)域的形狀的校正信息。校正信息計算裝置根據(jù)既定校正信息和第二對應(yīng)關(guān)系計算校正信息，既定校正信息是作為圖像形成元件上的像素的坐標、與當前正在顯示一個圖像的被投影面上的第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系而已經(jīng)設(shè)定的，第二對應(yīng)關(guān)系是第一有效投影區(qū)域上的像素的坐標、與被指定為應(yīng)該顯示一個圖像的區(qū)域的被投影面上的第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系，校正信息表示圖像形成元件上的像素的坐標與第二有效投影區(qū)域上的像素的坐標之間的對應(yīng)關(guān)系。
文檔編號G03B21/00GK102170573SQ201110044669
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者古井志紀 申請人:精工愛普生株式會社