專利名稱：圖像處理系統(tǒng)、投影機(jī)及圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有透鏡位移功能與變焦(zoom)功能的圖像處理系統(tǒng)、投影機(jī)及圖像處理方法。
背景技術(shù)：
為了使從投影機(jī)等的圖像投影裝置來的圖像適當(dāng)?shù)仫@示圖像，圖像投影裝置有必要進(jìn)行畫面視角調(diào)整(變焦調(diào)整)、及圖像顯示位置的調(diào)整等。
但是，一般地，畫面視角調(diào)整、圖像顯示位置的調(diào)整由使用者以手動(dòng)來進(jìn)行，對使用者來說是煩雜的操作。
另外，由于從投影機(jī)等的圖像投影裝置來的投影光的光軸與屏幕等的投影對象物之間的相對的角度圖像會畸變、發(fā)生在縱向或橫向上的所謂的梯形畸變的情況。
因此，圖像投影裝置在投影圖像的情況下，有必要以消除圖像的畸變的狀態(tài)投影圖像。
但是，一般的具有圖像畸變修正功能的圖像投影裝置，內(nèi)設(shè)傾斜傳感器只修正圖像的縱向的畸變，不能修正圖像的橫向的畸變。
另外，在修正圖像的橫向的畸變的情況下，通過使用者用鼠標(biāo)等指示屏幕的4個(gè)角的點(diǎn)，圖像投影裝置根據(jù)依據(jù)該指示的信息半自動(dòng)修正圖像的畸變。另外，對使用者來說用鼠標(biāo)等指示屏幕的4個(gè)角的點(diǎn)很煩雜。
為解決這樣的課題，例如，在特開2000-241874號公報(bào)的投影機(jī)的自動(dòng)圖像位置調(diào)整方法中，將預(yù)定的測試圖形從投影機(jī)投影到屏幕上，用監(jiān)視器照相機(jī)對屏幕上的測試圖形的圖像拍攝，解析所攝的測試圖形的圖像數(shù)據(jù)調(diào)整投影機(jī)的焦點(diǎn)。而且，在特開2000-241874號公報(bào)的自動(dòng)圖像位置調(diào)整方法中，作為測試圖形的圖像設(shè)定了全白的矩形圖像并投影于屏幕上，檢測出以監(jiān)視器照相機(jī)拍攝的全白的圖像內(nèi)的屏幕位置，利用投影透鏡的放大縮小功能，放大或縮小投影圖像直至其到達(dá)檢測出的屏幕的端點(diǎn)，通過調(diào)整投影透鏡的仰角將投影圖像顯示在屏幕中央。進(jìn)而，在特開2000-241874號公報(bào)的自動(dòng)圖像位置調(diào)整方法中，通過由屏幕的端點(diǎn)與全白的圖像的端點(diǎn)的位置計(jì)算梯形畸變的調(diào)整值，調(diào)整投影圖像的梯形畸變。
但是，如特開2000-241874號公報(bào)的方法那樣，在通過利用投影透鏡的放大縮小功能放大或縮小投影圖像直至到達(dá)檢測出的屏幕的端點(diǎn)調(diào)整畫面視角的方法的情況下，處理花費(fèi)時(shí)間。而且，特開2000-241874號公報(bào)的方法不能適用于在屏幕與投影圖像的長寬比不同的情況。另外，在特開2000-241874號公報(bào)中記載了調(diào)整投影透鏡的俯仰角，為使投影圖像顯示在屏幕中央而調(diào)整圖像顯示位置，但是沒有具體公開怎樣進(jìn)行這樣的處理。
另外，如特開2000-241874號公報(bào)的方法那樣，在由屏幕的端點(diǎn)與全白的圖像的端點(diǎn)的位置計(jì)算梯形畸變的調(diào)整值的方法的情況下，例如，在屏幕為正方形的情況下，會以投影圖像也畸變的狀態(tài)進(jìn)行梯形畸變的修正。
另外，在投影機(jī)等投影圖像的情況下，為了使圖像顯示得更容易觀看，就要求將圖像顯示得更大，而且高速地進(jìn)行畫面視角調(diào)整、圖像顯示位置的調(diào)整、圖像的畸變的調(diào)整并投影圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，其目的在于提供盡可能地有效率利用屏幕等的投影對象物的投影對象區(qū)域而投影圖像，而且可以正確并高速地投影圖像的圖像處理系統(tǒng)、投影機(jī)及圖像處理方法。
為解決上述問題，本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)及投影機(jī)的特征在于，包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；
將包括被投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域通過拍攝面拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)到一個(gè)頂點(diǎn)的線段的基準(zhǔn)線段矢量，根據(jù)前述投影對象區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)到在沿著前述基準(zhǔn)線段矢量的方向引直線的情況下相交的該投影對象區(qū)域的邊與該直線之間的交點(diǎn)的線段的放大線段矢量，通過計(jì)算該放大線段矢量/前述基準(zhǔn)線段矢量導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部，根據(jù)畫面視角調(diào)整后的前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)、及前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)，控制前述透鏡位移部使前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)移動(dòng)至該投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)。
另外，本發(fā)明的圖像處理方法特征在于將校準(zhǔn)圖像向矩形的投影對象區(qū)域投影，通過拍攝面對包括被投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息，根據(jù)該拍攝信息，在生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的同時(shí)，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息，根據(jù)前述投影區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)到一個(gè)頂點(diǎn)的線段的基準(zhǔn)線段矢量，
根據(jù)前述投影對象區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)到在沿著前述基準(zhǔn)線段矢量的方向引直線的情況下相交的該投影對象區(qū)域的邊與該直線之間的交點(diǎn)的線段的放大線段矢量，通過計(jì)算該放大線段矢量/前述基準(zhǔn)線段矢量導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制調(diào)整投影部的畫面視角的畫面視角調(diào)整部，根據(jù)畫面視角調(diào)整后的前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)、及前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)，控制調(diào)整前述投影部的光軸的透鏡位移部使前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)移動(dòng)至該投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)。
本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)等可以根據(jù)投影區(qū)域信息及投影對象區(qū)域信息把握投影區(qū)域及投影對象區(qū)域的各自的位置及大小及對角線的交點(diǎn)。而且，圖像處理系統(tǒng)等可以以把握的對角線的交點(diǎn)等為基準(zhǔn)將圖像放大投影。
這樣，圖像處理系統(tǒng)等可以盡可能地有效利用屏幕等的投影對象物的投影對象區(qū)域?qū)D像正確且高速地投影。
另外，因?yàn)閳D像處理系統(tǒng)等可以用一個(gè)拍攝部進(jìn)行圖像處理，所以與用多個(gè)拍攝部進(jìn)行圖像處理的情況相比，可以更高速地投影圖像。
另外，本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)及投影機(jī)的特征在于包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；通過拍攝面對包括被投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述透鏡位移部使前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置，在前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置的情況下，根據(jù)從經(jīng)過前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置的預(yù)定的直線上的該中心位置到該校準(zhǔn)圖像的邊為止的長度、及從該直線上的該中心位置到前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部。
另外，本發(fā)明的圖像處理方法的特征在于將校準(zhǔn)圖像向矩形的投影對象區(qū)域投影，通過拍攝面對包括被投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息，根據(jù)該拍攝信息，在生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的同時(shí)，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息，根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制調(diào)整投影部的光軸的透鏡位移部使前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置，在前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置的情況下，根據(jù)從經(jīng)過前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置的預(yù)定的直線上的該中心位置到該校準(zhǔn)圖像的邊為止的長度、及從該直線上的該中心位置到前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制調(diào)整前述投影部的畫面視角的畫面視角調(diào)整部。
本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)根據(jù)投影區(qū)域信息及投影對象區(qū)域信息可以把握投影區(qū)域及投影對象區(qū)域的各自的位置及大小及中心位置。而且，圖像處理系統(tǒng)等可以以把握的中心位置等為基準(zhǔn)將圖像放大投影。
這樣，圖像處理系統(tǒng)等可以盡可能地有效利用屏幕等的投影對象物的投影對象區(qū)域?qū)D像正確且高速地投影。
另外，因?yàn)閳D像處理系統(tǒng)等可以用一個(gè)拍攝部進(jìn)行圖像處理，所以與用多個(gè)拍攝部進(jìn)行圖像處理的情況相比，可以更高速地投影圖像。
另外，前述圖像處理系統(tǒng)及前述投影機(jī)包括修正前述校準(zhǔn)圖像的畸變的畸變修正裝置，前述投影區(qū)域信息生成裝置也可以根據(jù)前述拍攝信息生成作為前述投影區(qū)域信息的表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4個(gè)角的坐標(biāo)的信息。
另外，前述圖像處理方法也可以根據(jù)前述拍攝信息生成作為前述投影區(qū)域信息的表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4個(gè)角的坐標(biāo)的信息。
這樣，圖像處理系統(tǒng)等，通過投影控制裝置等根據(jù)表示校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息，利用畸變修正后的校準(zhǔn)圖像進(jìn)行畫面視角調(diào)整(變焦調(diào)整)，圖像顯示位置的調(diào)整，可以有效利用屏幕等的投影對象物的投影對象區(qū)域?qū)D像投影。


圖1是表示圖像投影時(shí)的狀態(tài)的模式圖。
圖2是本實(shí)施方式的一例的投影機(jī)的功能框圖。
圖3是本實(shí)施方式的一例的投影機(jī)的硬件框圖。
圖4是表示本實(shí)施方式的一例的圖像處理的流程的流程圖。
圖5是表示本實(shí)施方式的一例的拍攝面的投影圖像與屏幕的模式圖。
圖6是表示本實(shí)施方式的一例的比率與線段的模式圖。
圖7是表示放大本實(shí)施方式的一例的投影圖像的狀態(tài)的模式圖。
圖8是表示由本實(shí)施方式的一例的變焦?fàn)顟B(tài)造成的投影圖像的不同的模式圖。
圖9是表示本實(shí)施方式的一例的調(diào)整后的投影圖像的模式圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖以將本發(fā)明適用于進(jìn)行圖像的畸變修正的投影機(jī)的情況為例說明。還有，以下表示的實(shí)施方式不是限定技術(shù)方案范圍所記載的發(fā)明的內(nèi)容的。另外，以下的實(shí)施方式所表示的構(gòu)成的全部不是作為技術(shù)方案范圍所記載的發(fā)明的解決方式所必須的。
(系統(tǒng)整體的說明)圖1是表示圖像投影時(shí)的狀態(tài)的模式圖。
圖像處理系統(tǒng)的一種的投影機(jī)20向具有長方形的投影對象區(qū)域的投影對象物的一種的屏幕10投影圖像。這樣，在屏幕10上投影圖像30被顯示。
另外，本實(shí)施方式的投影機(jī)20為不正對屏幕10的狀態(tài)。因此發(fā)生投影圖像30的畸變(例如，所謂的梯形畸變，梯形失真等)。
另外，本實(shí)施例的拍攝裝置的一部分的傳感器60對包括投影圖像30在內(nèi)的區(qū)域拍攝。而且，投影機(jī)20通過根據(jù)由傳感器60的拍攝信息，控制投影機(jī)20的畫面視角調(diào)整部及透鏡位移部，以維持圖像的長寬比的狀態(tài)最大限度利用屏幕10的圖像投影區(qū)域投影圖像。
例如，在橫長的屏幕的情況下，投影機(jī)20保持長寬比不變投影投影圖像30使屏幕的中心位置及橫的邊、和投影圖像30的中心位置及橫的邊一致。另外，例如，在縱長的屏幕的情況下，投影機(jī)20保持長寬比不變投影投影圖像30使屏幕的中心位置及縱的邊、和投影圖像30的中心位置及縱的邊一致。
這樣，投影機(jī)20通過保持圖像的長寬比不變最大限度利用投影對象區(qū)域投影圖像，可以投影對觀看者來說正確且容易觀看的圖像。
(功能框圖的說明)下面說明實(shí)際具有這樣的功能的投影機(jī)20的功能框圖。
圖2是本實(shí)施方式的一例的投影機(jī)20的功能框圖。
投影機(jī)20構(gòu)成為包括輸入圖像信號的信號輸入部110、使圖像的畸變被修正的修正輸入的圖像信號的畸變修正部122、輸出修正的圖像信號的信號輸出部160、根據(jù)圖像信號投影圖像的投影裝置的一種的圖像投影部190、生成校準(zhǔn)圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成部170。
另外，投影機(jī)20構(gòu)成為包括通過拍攝面對包括投影圖像30在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息的拍攝部180、根據(jù)拍攝信息抽出傳感器60的拍攝面的屏幕10的區(qū)域的投影對象區(qū)域信息生成部140、根據(jù)拍攝信息抽出傳感器60的拍攝面的投影圖像30的區(qū)域的投影區(qū)域信息生成部150、生成畸變修正用信息的修正用信息生成部120。還有，拍攝部180包括傳感器60。
另外，圖像投影部190構(gòu)成為包括空間光調(diào)制器191、驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器191的驅(qū)動(dòng)部192、光源193、投影透鏡194、調(diào)整投影透鏡194的畫面視角的畫面視角調(diào)整部195、調(diào)整投影透鏡194的光軸的透鏡位移部196。
驅(qū)動(dòng)部192根據(jù)從信號輸出部160來的圖像信號驅(qū)動(dòng)空間光調(diào)制器191。而且，圖像投影部190通過空間光調(diào)制器191及投影透鏡194將從光源193來的光投影。
另外，投影機(jī)20構(gòu)成為包括控制畫面視角調(diào)整部195及透鏡位移部196的投影控制部130。
另外，作為使計(jì)算機(jī)實(shí)際具有上述投影機(jī)20的各部的功能用的硬件，可以使用例如以下的硬件。
圖3是本實(shí)施方式的一例的投影機(jī)20的硬件框圖。
例如，作為信號輸入部110可以安裝例如A/D轉(zhuǎn)換器930等；作為畸變修正部122可以安裝例如圖像處理電路970、RAM950、CPU910等；作為投影控制部130，可以安裝例如CPU910等；作為信號輸出部160可以安裝例如D/A轉(zhuǎn)換器940、作為修正用信息生成部120、投影對象區(qū)域信息生成部140、投影區(qū)域信息生成部150及校準(zhǔn)圖像信息生成部170可以安裝例如圖像處理電路970、RAM950等；作為拍攝部180可以安裝例如CCD傳感器、CMOS傳感器、RGB傳感器等；作為空間光調(diào)制器191可以安裝例如液晶板920、存儲驅(qū)動(dòng)液晶板920的液晶光閥驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的ROM960等。
還有，這些各部分相互之間可以通過系統(tǒng)總線980交換信息。另外，這些各部分的其中一部分或全部可以如電路那樣安裝成硬件，也可以安裝成驅(qū)動(dòng)器那樣的軟件。
進(jìn)而，作為投影控制部130等，從存儲了使發(fā)揮計(jì)算機(jī)功能用的程序的信息存儲媒體900讀取程序使計(jì)算機(jī)具有投影控制部130等的功能。
作為這樣的信息存儲媒體900，可以適用例如CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、HDD等，其程序的讀取方式既可以是接觸方式，也可以是非接觸方式。
另外，不用信息存儲媒體900，也可以通過將為具有上述各種功能用的程序等通過傳輸路徑從主機(jī)等下載，使計(jì)算機(jī)具有上述各功能。
(圖像處理的流程的說明)下面說明利用這些各部分的圖像處理的流程。
圖4是表示本實(shí)施方式的一例的圖像處理的流程的流程圖。
使用者使用手動(dòng)或投影機(jī)20的一般的自動(dòng)梯形畸變修正功能等修正投影圖像30的畸變(步驟S1)。例如，修正用信息生成部120根據(jù)從投影對象區(qū)域信息生成部140來的表示投影對象區(qū)域的信息、及從投影區(qū)域信息生成部150來的表示投影圖像的區(qū)域的信息，把握圖像的畸變生成畸變修正用信息。而且，畸變修正部122也可以根據(jù)該畸變修正用信息更新修正用數(shù)據(jù)，根據(jù)該修正用數(shù)據(jù)修正圖像信號。
投影機(jī)20向屏幕10投影校準(zhǔn)圖像，拍攝部180對包括校準(zhǔn)圖像及屏幕10在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息(步驟S2)。
更具體地說，校準(zhǔn)圖像信息生成部170生成全白(圖像整體為白色)的單色的校準(zhǔn)圖像用的圖像信息，信號輸出部160將該圖像信息的數(shù)字信號輸出給圖像投影部190。
圖像投影部190根據(jù)該數(shù)字信號，向屏幕10投影全白的校準(zhǔn)圖像。這樣，屏幕10上顯示全白的校準(zhǔn)圖像(投影圖像30)。
拍攝部180通過拍攝面對包括投影圖像30及屏幕10在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息。在此，拍攝信息是表示每個(gè)傳感器60的象素的例如輝度值、可以生成XYZ值等的輝度值的圖像信號值的信息。另外，在此，所謂XYZ值，是指由國際照明委員會(CIE)規(guī)定的國際標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)備獨(dú)立色的一種的圖像信號值。
投影區(qū)域信息生成部150根據(jù)從拍攝部180來的拍攝信息，生成表示拍攝面的圖像畸變修正后的投影圖像30的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息(步驟3)。
另外，投影對象區(qū)域信息生成部140根據(jù)從拍攝部180來的拍攝信息生成表示拍攝面的屏幕10的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息(步驟4)。
還有，因?yàn)樾?zhǔn)圖像是單色的圖像，投影對象區(qū)域信息生成部140及投影區(qū)域信息生成部150可以根據(jù)每個(gè)象素的輝度值的不同把握投影圖像30或屏幕10的區(qū)域。
另外，因?yàn)橥队翱刂撇?30調(diào)整投影圖像30的大小及顯示位置，所以為了在屏幕10的全部投影對象區(qū)域顯示圖像，控制畫面視角調(diào)整部195調(diào)整畫面視角，為在屏幕10的適當(dāng)?shù)奈恢蒙巷@示圖像控制透鏡位移部196調(diào)整投影透鏡194的光軸。首先，說明調(diào)整畫面視角的方法。
圖5是表示本實(shí)施方式的一例的拍攝面的投影圖像230與屏幕210的模式圖。
例如，如圖5所示，假定投影圖像230的4個(gè)角的坐標(biāo)是ABCD，投影圖像230的對角線的交點(diǎn)是O，屏幕210的4個(gè)角的坐標(biāo)是EFGH，屏幕210的對角線的交點(diǎn)是P。另外，假定從投影圖像230的交點(diǎn)O到頂點(diǎn)A為止的線段(稱為“基準(zhǔn)線段矢量”)的相對水平方向的傾斜角是α。
圖6是表示本實(shí)施方式的一例的比率與線段的模式圖。
投影控制部130導(dǎo)出從屏幕210的對角線的交點(diǎn)P到在沿著基準(zhǔn)線段矢量(傾斜角α)的方向引直線的情況下的屏幕210的邊EH與該直線的交點(diǎn)Qh為止的線段(稱為“放大線段矢量”)。
還有，在縱長的屏幕的情況下，到該直線與垂直方向的邊的交點(diǎn)Qv為止的，從屏幕210的對角線的交點(diǎn)P開始的線段成為放大線段矢量。另外，也可以采用線段QhP的長度與線段QvP的長度相比較而較短的一個(gè)作為放大線段矢量。
投影控制部130通過計(jì)算放大線段矢量/基準(zhǔn)線段矢量導(dǎo)出倍率(步驟S5)。在本實(shí)施例中，QhP/AO成為表示倍率的數(shù)值。
進(jìn)而，投影控制部130根據(jù)輸入該倍率輸出畫面視角調(diào)整量的函數(shù)求畫面視角調(diào)整量。而且，投影控制部130根據(jù)求出的畫面視角調(diào)整量控制畫面視角控制部195(步驟S6)。這樣，投影機(jī)20可以投影放大為上述倍率的圖像。還有，投影控制部130除去函數(shù)以外，還可以用例如與該倍率及畫面視角調(diào)整量相關(guān)的參照表等求畫面視角調(diào)整量。
下面，說明調(diào)整投影透鏡194的光軸的方法。
圖7是表示放大本實(shí)施方式的一例的投影圖像230的狀態(tài)的模式圖。
圖8是表示由本實(shí)施方式的一例的變焦?fàn)顟B(tài)造成的投影圖像的不同的模式圖。
例如，如圖8所示，不論是在變焦?fàn)顟B(tài)為望遠(yuǎn)的情況下的投影圖像232中，還是在變焦?fàn)顟B(tài)是廣角的情況下的投影圖像234中，假定位置不變的投影光的光軸的中心位置是點(diǎn)L。
在此情況下，如圖7所示，以點(diǎn)L為基準(zhǔn)將投影圖像230放大QhP/AO倍的投影圖像236是放大后的投影圖像。假定該投影圖像236的對角線的交點(diǎn)是O’。
投影控制部130根據(jù)交點(diǎn)O’(O’x，O’y)與交點(diǎn)P(Px，Py)之間的位置關(guān)系決定水平方向(x軸方向)上的透鏡位移量Sh。
例如，Sh＝g(Px-O’x)。還有，在此，g是輸入傳感器坐標(biāo)(在拍攝面上的坐標(biāo))的偏移量輸出透鏡位移量的函數(shù)。當(dāng)然，投影控制部130也可以用與傳感器坐標(biāo)的偏移量及透鏡位移量相關(guān)的參照表等求透鏡位移量。
另外，投影控制部130根據(jù)交點(diǎn)O’與交點(diǎn)P之間的位置關(guān)系決定垂直方向(y軸方向)上的透鏡位移量Sv。例如，Sv＝h(Py-O’y)。還有，在此，h是輸入傳感器坐標(biāo)的偏移量輸出透鏡位移量的函數(shù)。
另外，投影控制部130根據(jù)如此求出的透鏡位移量Sh及Sv，控制透鏡位移部196(步驟S7)。
這樣，通過進(jìn)行畫面視角調(diào)整及透鏡位移，拍攝面的投影圖像變?yōu)槿缦碌那闆r。
圖9是表示本實(shí)施方式的一例的調(diào)整后的投影圖像238的模式圖。
如圖9所示，調(diào)整后的投影圖像238變?yōu)樵瓉淼耐队皥D像230被放大在橫方向的邊成為與屏幕210的橫方向的邊一致的狀態(tài)。另外，投影圖像238的對角線的交點(diǎn)與屏幕210的對角線的交點(diǎn)P一致。
在這樣的狀態(tài)下投影機(jī)20投影圖像(步驟S8)。這樣，投影機(jī)20可以自動(dòng)調(diào)整投影圖像30的大小及位置將圖像投影。
如上所述，本實(shí)施方式的投影機(jī)20可以根據(jù)投影區(qū)域信息及投影對象區(qū)域信息把握投影區(qū)域及投影對象區(qū)域的各自的位置和大小和對角線的交點(diǎn)。而且，投影機(jī)20可以以把握的對角線的交點(diǎn)等為基準(zhǔn)將圖像放大投影。
這樣，投影機(jī)20可以盡可能地有效利用屏幕10等的投影對象物的投影對象區(qū)域投影圖像。另外，在此情況下，因?yàn)橥队皥D像30的長寬比就是原來的長寬比，所以投影機(jī)20不論屏幕10的形狀怎樣都可以正確地投影圖像。即，屏幕10不限于長方形，也可以是正方形。
另外，本實(shí)施方式可以用一個(gè)傳感器60同時(shí)自動(dòng)實(shí)施畫面視角調(diào)整和透鏡位移。這樣，投影機(jī)20可以正確且高速地調(diào)整圖像的位置和大小投影圖像。
(變形例)還有，本發(fā)明不限于適用于上述實(shí)施方式。
例如，上述實(shí)施方式的投影機(jī)20以對角線的交點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行圖像處理，也可以以例如中心位置作為基準(zhǔn)進(jìn)行圖像處理。
例如，上述投影控制部130也可以根據(jù)投影區(qū)域信息及投影對象區(qū)域信息，調(diào)整投影透鏡194的光軸控制透鏡位移部196使拍攝面的畸變修正后的投影圖像230的中心位置移動(dòng)至拍攝面的屏幕210的中心位置。
而且，投影控制部130也可以在投影圖像230的中心位置移動(dòng)至屏幕210的中心位置的狀態(tài)下，根據(jù)從經(jīng)過投影圖像230的中心位置的預(yù)定的直線(例如水平方向的直線，垂直方向的直線，對角線等)上的該中心位置到投影圖像230的邊為止的長度，及從該直線上的該中心位置到屏幕210的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率。
進(jìn)而，投影控制部130可根據(jù)該倍率，調(diào)整投影透鏡194的畫面視角控制透鏡位移部196。
即使用這樣的方法，投影機(jī)20可以同時(shí)進(jìn)行變焦及透鏡位移正確且高速地調(diào)整投影圖像30的位置及大小使其與屏幕10一致。
另外，上述實(shí)施方式在投影圖像30的畸變修正后進(jìn)行畫面視角調(diào)整及透鏡位移，在將投影機(jī)20配置在不需要畸變修正的位置的情況下也可以不進(jìn)行畸變修正。即使在這樣的情況下，投影機(jī)20也可以正確且高速地調(diào)整圖像的位置及大小投影圖像。
另外，不一定要嚴(yán)密地使投影圖像30的邊與屏幕10的投影對象區(qū)域的邊一致，投影圖像30的邊的位置可以比投影對象區(qū)域的邊靠外側(cè)或內(nèi)側(cè)。
另外，投影機(jī)20也可以不采用利用畫面視角調(diào)整部195及透鏡位移部196將投影圖像30的位置及大小作硬件式的調(diào)整的方法，而采用利用修正用數(shù)據(jù)等作軟件式的調(diào)整的方法。
另外，上述實(shí)施方式利用全白的校準(zhǔn)圖像，也可以利用白色以外的單色的校準(zhǔn)圖像。另外，投影機(jī)20也可以投影全黑的(圖像整體是黑色)的校準(zhǔn)圖像后拍攝，投影全白的校準(zhǔn)圖像后拍攝，比較包含于拍攝信息的每個(gè)象素的輝度值的比，將成為預(yù)定值以上的輝度比的象素區(qū)域作為投影區(qū)域抽出。
另外，具有投影對象區(qū)域的投影對象物不限于屏幕10，也可以是例如黑板、白板等。
另外，上述實(shí)施方式作為圖像處理系統(tǒng)采用投影機(jī)20，本發(fā)明對投影機(jī)20以外的CRT(Cathode Ray Tube)、LED(Light Emitting Diode)、EL(Electro Luminescence)等的顯示器用的圖像處理系統(tǒng)也是有效的。
另外，投影機(jī)20不僅可以進(jìn)行投影圖像30的畸變、位置、大小的修正，還可以進(jìn)行投影圖像30的亮度或顏色的修正。
另外，作為投影機(jī)20，也可以采用例如利用液晶投影機(jī)、采用DMD(Digital Micromirror Device)的投影機(jī)等。還有，DMD是美國德州儀器公司的商標(biāo)。
另外，可以使例如投影機(jī)單體具備上述的投影機(jī)20的功能，也可以使多個(gè)處理裝置分散具備(例如以投影機(jī)及PC分散處理)。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；將包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域通過拍攝面拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4個(gè)角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)到一個(gè)頂點(diǎn)的線段的基準(zhǔn)線段矢量，根據(jù)前述投影對象區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)到在沿著前述基準(zhǔn)線段矢量方向引直線的情況下相交的該投影對象區(qū)域的邊與該直線的交點(diǎn)為止的線段的放大線段矢量，通過計(jì)算該放大線段矢量與前述基準(zhǔn)線段矢量的比導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部，根據(jù)畫面視角調(diào)整后的前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)、及前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)，控制前述透鏡位移部使前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)移動(dòng)至該投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)。
2.一種圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；通過拍攝面對包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述透鏡位移部使前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置，在前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置的狀態(tài)下，根據(jù)從經(jīng)過前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置的預(yù)定的直線上的該中心位置到該校準(zhǔn)圖像的邊為止的長度、及從該直線上的該中心位置到前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部。
3.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于包括修正前述校準(zhǔn)圖像的畸變的畸變修正裝置，前述投影區(qū)域信息生成裝置根據(jù)前述拍攝信息生成作為前述投影區(qū)域信息的表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4角的坐標(biāo)的信息。
4.一種投影機(jī)，其特征在于，包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；將包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域通過拍攝面拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)到一個(gè)頂點(diǎn)的線段的基準(zhǔn)線段矢量，根據(jù)前述投影對象區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)到在沿著前述基準(zhǔn)線段矢量方向引直線的情況下相交的該投影對象區(qū)域的邊與該直線的交點(diǎn)為止的線段的放大線段矢量，通過計(jì)算該放大線段矢量與前述基準(zhǔn)線段矢量的比導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部，根據(jù)畫面視角調(diào)整后的前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)、及前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)，控制前述透鏡位移部使前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)移動(dòng)至該投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)。
5.一種投影機(jī)，其特征在于，包括生成顯示校準(zhǔn)圖像用的圖像信息的校準(zhǔn)圖像信息生成裝置；具有調(diào)整畫面視角的畫面視角調(diào)整部、和調(diào)整投影透鏡的光軸的透鏡位移部，根據(jù)前述圖像信息，向矩形的投影對象區(qū)域投影校準(zhǔn)圖像的投影裝置；通過拍攝面對包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息的拍攝裝置；根據(jù)前述拍攝信息，生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成裝置；生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息的投影對象區(qū)域信息生成裝置；根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述畫面視角調(diào)整部、及前述透鏡位移部的投影控制裝置；前述投影控制裝置，根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制前述透鏡位移部使前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置，在前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置的狀態(tài)下，根據(jù)從經(jīng)過前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置的預(yù)定的直線上的該中心位置到該校準(zhǔn)圖像的邊為止的長度、及從該直線上的該中心位置到前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制前述畫面視角調(diào)整部。
6.如權(quán)利要求4中所述的投影機(jī)，其特征在于包括修正前述校準(zhǔn)圖像的畸變的畸變修正裝置，前述投影區(qū)域信息生成裝置根據(jù)前述拍攝信息生成作為前述投影區(qū)域信息的表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4角的坐標(biāo)的信息。
7.一種圖像處理方法，其特征在于將校準(zhǔn)圖像向矩形的投影對象區(qū)域投影，通過拍攝面對包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息，根據(jù)該拍攝信息，在生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的同時(shí)，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息，根據(jù)前述投影區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)到一個(gè)頂點(diǎn)的線段的基準(zhǔn)線段矢量，根據(jù)前述投影對象區(qū)域信息，導(dǎo)出表示從前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)到在沿著前述基準(zhǔn)線段矢量方向引直線的情況下相交的該投影對象區(qū)域的邊與該直線的交點(diǎn)為止的線段的放大線段矢量，通過計(jì)算該放大線段矢量與前述基準(zhǔn)線段矢量的比導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制調(diào)整投影部的畫面視角的畫面視角調(diào)整部，根據(jù)畫面視角調(diào)整后的前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)、及前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)，控制調(diào)整前述投影部的光軸的透鏡位移部使前述校準(zhǔn)圖像的對角線的交點(diǎn)移動(dòng)至該投影對象區(qū)域的對角線的交點(diǎn)。
8.一種圖像處理方法，其特征在于將校準(zhǔn)圖像向矩形的投影對象區(qū)域投影，通過拍攝面對包括所投影的前述校準(zhǔn)圖像及前述投影對象區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息，根據(jù)該拍攝信息，在生成表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的4角的坐標(biāo)的投影區(qū)域信息的同時(shí)，生成表示前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的4角的坐標(biāo)的投影對象區(qū)域信息，根據(jù)前述投影區(qū)域信息、及前述投影對象區(qū)域信息，控制調(diào)整投影部的光軸的透鏡位移部使前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置，在前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置移動(dòng)至前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的中心位置的狀態(tài)下，根據(jù)從經(jīng)過前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的中心位置的預(yù)定的直線上的該中心位置到該校準(zhǔn)圖像的邊為止的長度、及從該直線上的該中心位置到前述拍攝面的前述投影對象區(qū)域的邊為止的長度的比率，導(dǎo)出倍率，根據(jù)該倍率控制調(diào)整前述投影部的畫面視角的畫面視角調(diào)整部。
9.如權(quán)利要求7中所述的圖像處理方法，其特征在于根據(jù)前述拍攝信息，生成作為前述投影區(qū)域信息的表示前述拍攝面的前述校準(zhǔn)圖像的畸變修正后的4角的坐標(biāo)的信息。
全文摘要
為了提供盡可能有效地利用屏幕等投影圖像，而且，可以更正確并且高速地投影圖像的圖像處理系統(tǒng)等，具有校準(zhǔn)圖像信息生成部170、畫面視角調(diào)整部195、及調(diào)整投影透鏡194的光軸的透鏡位移部196，將向屏幕投影校準(zhǔn)圖像的圖像投影部190、通過拍攝面對包括被投影的校準(zhǔn)圖像及屏幕在內(nèi)的區(qū)域拍攝生成拍攝信息的拍攝部180、根據(jù)拍攝信息生成投影區(qū)域信息的投影區(qū)域信息生成部150、根據(jù)拍攝信息生成投影對象區(qū)域信息的投影對象信息生成部140、及根據(jù)投影區(qū)域信息及投影對象區(qū)域信息控制畫面視角調(diào)整部195及透鏡位移部196的投影控制部130設(shè)置于投影機(jī)。
文檔編號H04N9/31GK1577048SQ20041004831
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者和田修, 小林雅暢 申請人:精工愛普生株式會社