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)明涉及可以校正圖像形狀的圖像處理系統(tǒng)、投影機(jī)及圖像處理方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)常出現(xiàn)由于來(lái)自投影機(jī)等圖像投影設(shè)備的投影光的光軸與屏幕等投影對(duì)象物之間的相對(duì)角度而使圖像失真，并在縱向方向或橫向方向上發(fā)生所謂的梯形失真的情況。
因此，圖像顯示設(shè)備，在對(duì)圖像進(jìn)行顯示時(shí)，則必須以消除圖像失真的狀態(tài)來(lái)顯示圖像。
可是，一般的附帶有圖像校正功能的投影機(jī)，將傾斜傳感器進(jìn)行內(nèi)置而僅對(duì)圖像縱向方向的失真進(jìn)行校正，其圖像橫向方向的失真則無(wú)法校正。
另外，也對(duì)圖像橫向方向的失真進(jìn)行校正的場(chǎng)合，例如，專利文獻(xiàn)1中提出了下述方式，即是，通過(guò)用戶使用鼠標(biāo)等來(lái)對(duì)屏幕4角的點(diǎn)進(jìn)行指示，使投影機(jī)根據(jù)該指示信息來(lái)半自動(dòng)地對(duì)圖像的失真進(jìn)行校正。
另外，例如，專利文獻(xiàn)2中說(shuō)明了下述投影機(jī)，即是，使投影機(jī)使用攝像部來(lái)對(duì)屏幕的外形進(jìn)行識(shí)別，來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行校正以使其與所識(shí)別的外形變?yōu)橄嗤耐庑巍?br>
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-44571號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2002-247614號(hào)公報(bào)可是，如果像專利文獻(xiàn)1、2那樣投影機(jī)使圖像形狀變?yōu)槠聊煌庑蔚男螤?，則結(jié)果使變化后的圖像與原圖像外形變?yōu)椴幌嗤?。此時(shí)，由于將與原圖像不相同的印象帶給觀察者，因而，采用這種處理方式并不理想。
另外，所預(yù)期的是，即使在將投影對(duì)象物的縱橫比設(shè)為基準(zhǔn)的場(chǎng)合，也能以預(yù)期的縱橫比來(lái)顯示圖像。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述的問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供可以對(duì)圖像失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比(aspect ratio)的圖像處理系統(tǒng)、投影機(jī)及圖像處理方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所涉及的圖像處理系統(tǒng)及投影機(jī)，其特征為，包括圖像投影單元，用來(lái)通過(guò)投影面板將圖像朝向矩形投影對(duì)象物進(jìn)行投影；位置調(diào)整信息生成單元，用來(lái)根據(jù)由用戶進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整，生成位置調(diào)整信息；校正信息生成單元，用來(lái)根據(jù)上述位置調(diào)整信息，生成用于對(duì)上述投影對(duì)象物中的上述圖像的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息；校正單元，用來(lái)根據(jù)上述位置校正信息，校正用于投影上述圖像的圖像信息，上述校正信息生成單元根據(jù)下述狀態(tài)中的上述位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物的縱橫比進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)該縱橫比生成上述位置校正信息，以使上述圖像變?yōu)樗付ǖ膸v橫比，上述狀態(tài)是通過(guò)由用戶進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整使上述圖像的4角與上述投影對(duì)象物的4角形成一致的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明涉及的圖像處理方法，其特征為，通過(guò)投影面板將圖像朝向矩形的投影對(duì)象物進(jìn)行投影，根據(jù)由用戶進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整生成位置調(diào)整信息，根據(jù)下述狀態(tài)中的上述位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物的縱橫比進(jìn)行計(jì)算，上述狀態(tài)是通過(guò)由用戶進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整使上述圖像的4角與上述投影對(duì)象物的4角形成一致的狀態(tài)，根據(jù)該縱橫比，生成用來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物中的上述圖像的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息，以使上述圖像變成所指定的幀縱橫比，根據(jù)上述位置校正信息，校正用來(lái)投影上述圖像的圖像信息，根據(jù)已校正的圖像信息，來(lái)投影上述圖像。
根據(jù)本發(fā)明，則圖像處理系統(tǒng)等，能夠根據(jù)圖像的4角與投影對(duì)象物的4角形成一致?tīng)顟B(tài)下的位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)投影對(duì)象物的縱橫比及投影對(duì)象物中的圖像的4角的位置進(jìn)行控制。通過(guò)使用上述這些信息，圖像處理系統(tǒng)等能夠?qū)D像的失真進(jìn)行校正，以使其變成預(yù)期的幀縱橫比。
另外，在上述圖像處理系統(tǒng)及上述投影機(jī)中，上述校正信息生成單元也可以，根據(jù)畫面視角(angle of view)信息及上述投影面板的水平分辨率或者垂直分辨率，生成對(duì)進(jìn)深位置進(jìn)行表示的進(jìn)深位置信息，上述畫面視角信息用來(lái)表示上述圖像投影單元中投影用透鏡的水平方向或者垂直方向的畫面視角，上述進(jìn)深位置用來(lái)對(duì)假想投影面進(jìn)行設(shè)定，在上述投影面板的二維平面上，對(duì)三維空間進(jìn)行設(shè)定，上述三維空間是以上述透鏡的主點(diǎn)作為原點(diǎn)將上述透鏡的光軸作為第3維來(lái)添加的三維空間，根據(jù)第1二維位置信息及上述進(jìn)深位置信息，生成第1三維位置信息，上述第1二維位置信息用來(lái)表示基于上述位置調(diào)整信息的上述二維平面中的上述投影對(duì)象物的位置，上述第1三維位置信息用來(lái)表示在上述三維空間中的上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影狀態(tài)的上述投影對(duì)象物的位置，根據(jù)該第1三維位置信息，對(duì)上述投影對(duì)象物的對(duì)向2邊的長(zhǎng)度相等且平行的條件加以利用，來(lái)計(jì)算上述縱橫比。
另外，上述圖像處理方法，也可以根據(jù)畫面視角信息及上述投影面板的水平分辨率或者垂直分辨率，生成對(duì)進(jìn)深位置進(jìn)行表示的進(jìn)深位置信息，上述畫面視角信息用來(lái)表示投影用透鏡的水平方向或者垂直方向的畫面視角，上述進(jìn)深位置用來(lái)對(duì)假想投影面進(jìn)行設(shè)定，并在上述投影面板的二維平面上，對(duì)將上述透鏡的主點(diǎn)作為原點(diǎn)，將上述透鏡的光軸作為第3維來(lái)添加的三維空間進(jìn)行設(shè)定，
根據(jù)下述第1二維位置信息及上述進(jìn)深位置信息，生成下述第1三維位置信息，上述第1二維位置信息用來(lái)表示基于上述位置調(diào)整信息的上述二維平面中的上述投影對(duì)象物的位置，上述第1三維位置信息用來(lái)表示在上述三維空間中的上述假想投影面上已進(jìn)行透視投影狀態(tài)的上述投影對(duì)象物的位置，根據(jù)該第1三維位置信息，對(duì)上述投影對(duì)象物的對(duì)向2邊的長(zhǎng)度相等且平行的條件加以利用，來(lái)對(duì)上述縱橫比進(jìn)行計(jì)算。
根據(jù)以上所述，則圖像處理系統(tǒng)等，即使在對(duì)圖像時(shí)而放大時(shí)而縮小地來(lái)進(jìn)行投影的場(chǎng)合，也能夠按照投影用透鏡的水平方向或者垂直方向的畫面視角來(lái)對(duì)圖像失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。
另外，在上述圖像處理系統(tǒng)及上述投影機(jī)中，也可以設(shè)為，上述校正信息生成單元，根據(jù)上述第1三維位置信息、上述縱橫比及上述幀縱橫比，生成用來(lái)表示上述三維空間中校正后的上述圖像的位置的第2三維位置信息，根據(jù)該第2三維位置信息，生成第2二維位置信息，上述第2二維位置信息用來(lái)表示在上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影的狀態(tài)的上述圖像校正后的位置，根據(jù)該第2二維位置信息，生成上述位置校正信息。
另外，上述圖像處理方法，也可以設(shè)為，根據(jù)上述第1三維位置信息、上述縱橫比及上述幀縱橫比，生成第2三維位置信息，上述第2三維位置信息用來(lái)表示上述三維空間中校正后的上述圖像的位置，根據(jù)該第2三維位置信息，生成第2二維位置信息，上述第2二維位置信息用來(lái)表示在上述假想投影面上已進(jìn)行透視投影的狀態(tài)的上述圖像的校正后的位置，根據(jù)該第2二維位置信息，生成上述位置校正信息。
根據(jù)以上所述，則圖像處理系統(tǒng)等，能夠?qū)θS空間中的投影對(duì)象物的4角位置進(jìn)行特定，并對(duì)投影對(duì)象物對(duì)向的邊的長(zhǎng)度相等且為平行的條件加以利用來(lái)對(duì)圖像失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。
圖1是表示圖像投影時(shí)狀態(tài)的模式圖。
圖2是本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的投影機(jī)的功能框圖。
圖3是本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的投影機(jī)的硬件框圖。
圖4是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的圖像處理流程的流程圖。
圖5是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的投影面板區(qū)域的模式圖。
圖6是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的三維空間與進(jìn)深值Pz的模式圖。
圖7是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的屏幕與校正后投影區(qū)域之間關(guān)系的圖，圖7(A)是表示與縱向相比其橫向較長(zhǎng)場(chǎng)合的屏幕的圖，圖7(B)是表示圖7(A)的屏幕中校正后的投影區(qū)域的圖。
圖8是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的屏幕與校正后投影區(qū)域之間關(guān)系的圖，圖8(A)是表示與縱向相比其橫向較短場(chǎng)合的屏幕的圖，圖8(B)是表示圖8(A)的屏幕中校正后的投影區(qū)域的圖。
圖9是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的用來(lái)求出變換用參數(shù)的計(jì)算式的圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明10屏幕(投影對(duì)象物)，12投影圖像，20投影機(jī)(圖像處理系統(tǒng))，60傳感器，120校正信息生成部，130校正部，140位置調(diào)整信息生成部，190圖像投影部，199畫面視角調(diào)整部，900信息存儲(chǔ)媒體，920液晶面板(投影面板)具體實(shí)施方式
以下，將以下述場(chǎng)合為例相同時(shí)參照附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，上述場(chǎng)合是將本發(fā)明應(yīng)用于進(jìn)行圖像形狀校正的投影機(jī)中的場(chǎng)合。并且，在以下中所示的實(shí)施方式，不對(duì)技術(shù)方案范圍中所記述的發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行任何限定。另外，以下的實(shí)施方式中所示的全部構(gòu)成，不限制其一定是技術(shù)方案范圍中所記述發(fā)明的解決單元。
(系統(tǒng)整體說(shuō)明)圖1是表示投影圖像時(shí)的狀態(tài)的模式圖。
作為一種圖像處理系統(tǒng)的投影機(jī)20，將圖像從透鏡單元24朝向作為一種投影對(duì)象物的屏幕10進(jìn)行投影。本實(shí)施示例中，投影機(jī)20與屏幕10形成為不是正向相對(duì)的狀態(tài)。因此，投影圖像12的形狀失真為梯形狀。
為對(duì)上述這種圖像失真進(jìn)行校正，本實(shí)施示例中形成有投影機(jī)20，能夠使用戶利用遙控器26使投影圖像12的4角與屏幕10的4角形成一致來(lái)對(duì)投影圖像12進(jìn)行調(diào)整。并且，上述這種功能是當(dāng)前所銷售的投影機(jī)中已具備的功能。具體而言，例如，有精工愛(ài)普生公司的投影機(jī)上所具備的“Quick Corner”(快速角調(diào)節(jié)功能)等。
但是，在屏幕10的形狀并未變?yōu)轭A(yù)期的縱橫比時(shí)，而僅使投影圖像12的4角與屏幕10的4角形成一致，則投影圖像12不能變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比，將給用戶帶來(lái)與原圖像不相同的印象。
因此，本實(shí)施示例中，根據(jù)來(lái)自遙控器26的操作信息，來(lái)掌握屏幕10的縱橫比，并對(duì)圖像信息進(jìn)行校正，以使其以預(yù)期的幀縱橫比來(lái)顯示投影圖像12。
接下來(lái)，對(duì)用來(lái)組裝上述這種功能的投影機(jī)20的功能塊進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是本實(shí)施方式的1個(gè)示例涉及的投影機(jī)20的功能框圖。
投影機(jī)20包括有圖像信息輸入部110、校正部130、圖像信息輸出部160及圖像投影部190而構(gòu)成，上述的圖像信息輸入部110用將圖像信息(例如，RGB信號(hào)等)進(jìn)行輸入，上述校正部130用來(lái)對(duì)所輸入的圖像信息進(jìn)行校正，以校正圖像失真，上述圖像信息輸出部160用將已校正的圖像信息進(jìn)行輸出，上述圖像投影部190用來(lái)根據(jù)圖像信息來(lái)投影圖像。
另外，投影機(jī)20包括有位置調(diào)整信息生成部140及校正信息生成部120而構(gòu)成，上述位置調(diào)整信息生成部140用來(lái)根據(jù)來(lái)自遙控器26的操作信息生成位置調(diào)整信息，上述校正信息生成部120用來(lái)根據(jù)位置調(diào)整信息，生成用于對(duì)屏幕10中的投影圖像12的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息。
另外，圖像投影部190包括有空間光調(diào)制器192、驅(qū)動(dòng)部194、光源196、透鏡198及畫面視角調(diào)整部199而構(gòu)成，上述的空間光調(diào)制器192具有液晶面板，上述驅(qū)動(dòng)部194用來(lái)對(duì)空間光調(diào)制器192進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，上述透鏡198被包含在透鏡單元24中。
驅(qū)動(dòng)部194根據(jù)來(lái)自圖像信息輸出部160的圖像信息，對(duì)空間光調(diào)制器192進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，圖像投影部190通過(guò)空間光調(diào)制器192及透鏡198將來(lái)自光源196的光進(jìn)行投影。
另外，作為用來(lái)組裝上述的投影機(jī)20的各部分的硬件，例如，可以采用以下的部件。
圖3是本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的投影機(jī)20的硬件框圖。
例如，作為圖像信息輸入部110而可以采用例如A/D轉(zhuǎn)換器930等來(lái)進(jìn)行組裝，作為校正部130而可以采用例如圖像處理電路970、RAM950及CPU910等來(lái)進(jìn)行組裝，作為圖像信息輸出部160而可以采用例如D/A轉(zhuǎn)換器940等來(lái)進(jìn)行組裝，作為校正信息生成部120及位置調(diào)整信息生成部140而可以采用例如圖像處理電路970及RAM950等來(lái)進(jìn)行組裝，作為空間光調(diào)制器192而可以采用例如液晶面板920及ROM960等來(lái)進(jìn)行組裝，上述ROM960用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)液晶面板920進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的液晶光閥驅(qū)動(dòng)器。
并且，上述這些各個(gè)部分相互之間可以通過(guò)系統(tǒng)總線980來(lái)交換信息。另外，上述這些各個(gè)部分既可以使其一部分或者全部組裝為如電路的硬件性，也可以組裝為如驅(qū)動(dòng)器的軟件性。
進(jìn)一步，作為校正信息生成部120等也可以從存儲(chǔ)有下述程序的信息存儲(chǔ)媒體900中對(duì)程序進(jìn)行讀取將校正信息生成部120等的功能安裝在計(jì)算機(jī)中，上述程序用使計(jì)算機(jī)發(fā)揮功能。
作為上述這種的信息存儲(chǔ)媒體900，例如，可以采用CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM及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，也可以取代信息存儲(chǔ)媒體900，通過(guò)線路將用來(lái)組裝上述各功能的程序等從主機(jī)設(shè)備等中進(jìn)行下載來(lái)對(duì)上述各功能進(jìn)行安裝。
(圖像處理流程說(shuō)明)接下來(lái)，對(duì)采用有上述這些各部分的圖像處理流程來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的圖像處理的流程的流程圖。
用戶對(duì)投影機(jī)20進(jìn)行設(shè)置，如圖1所示，使投影圖像12的外框超出屏幕10。然后，用戶啟動(dòng)投影機(jī)20，將白色圖像進(jìn)行投影(步驟S1)。因此，投影圖像12的外框顯示為從屏幕10超出。
用戶如圖1粗線的箭頭符號(hào)所示，使用遙控器26來(lái)對(duì)投影圖像12的4角位置進(jìn)行調(diào)整(步驟S2)，以使投影圖像12的4角與屏幕10的4角形成一致。位置調(diào)整信息生成部140根據(jù)來(lái)自遙控器26的操作信息生成其4角各自的位置調(diào)整信息。
另外，校正信息生成部120，在投影圖像12的4角與屏幕10的4角形成一致的狀態(tài)下，來(lái)提取來(lái)自位置調(diào)整信息生成部140的位置調(diào)整信息、用來(lái)表示圖像投影部190中液晶面板920的水平畫面視角的值及用來(lái)表示透鏡198的水平方向的畫面視角θH的畫面視角信息。
圖5是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的投影面板區(qū)域19的模式圖。
例如，液晶面板920的二維平面，可以作為投影面板區(qū)域19來(lái)進(jìn)行表示。例如，相當(dāng)于屏幕10的區(qū)域的投影對(duì)象區(qū)域11是圖5所示的區(qū)域EFGH，而相當(dāng)于投影圖像12的區(qū)域的校正前投影區(qū)域與投影面板區(qū)域19形成為一致，是圖5所示的區(qū)域ABCD。
校正信息生成部120根據(jù)位置調(diào)整信息、液晶面板920的水平分辨率及畫面視角信息，生成校正信息(步驟S3)。
進(jìn)一步具體地說(shuō)明，則校正信息生成部120首先根據(jù)已知的液晶面板920的水平分辨率及畫面視角信息，來(lái)對(duì)透視投影有屏幕10的假想投影面中的屏幕10的進(jìn)深值Pz進(jìn)行計(jì)算。然后，校正信息生成部120生成第1三維位置信息，上述第1三維位置信息根據(jù)第1二維位置信息和表示進(jìn)深值Pz的進(jìn)深位置信息，來(lái)對(duì)在假想投影面上進(jìn)行了透視投影時(shí)的屏幕10的4角位置進(jìn)行表示，上述第1二維位置信息用來(lái)表示投影面板區(qū)域19的二維平面中投影對(duì)象區(qū)域11的4角位置，上述假想投影面是在上述二維平面上將透鏡198的主點(diǎn)作為原點(diǎn)，將透鏡198的光軸作為第3座標(biāo)來(lái)添加的三維空間中的假想投影面。
圖6是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的三維空間及進(jìn)深值Pz的模式圖。
例如，將透鏡單元24(透鏡198)的平面假定為xy的二維平面，并將透鏡198的光軸假定為z軸。此時(shí)，屏幕10的區(qū)域E’F’G’H’則變?yōu)橄喈?dāng)于投影面板區(qū)域19的假想投影面中的投影對(duì)象區(qū)域11。從該三維空間中的原點(diǎn)至假想投影面之間的距離是進(jìn)深值Pz。
此時(shí)，三維空間中的投影對(duì)象區(qū)域11的4角座標(biāo)，可以表示為E(Ex，Ey，Pz)、F(Fx，F(xiàn)y，Pz)、G(Gx，Gy，Pz)、H(Hx，Hy，Pz)。另外，實(shí)際的屏幕10的4角座標(biāo)可以表示為E’＝s*E、F’＝t*F、G’＝u*G、H’＝v*H。這里，屏幕10由于是長(zhǎng)方形，因而其對(duì)向的2邊長(zhǎng)度相等且為平行。也就是說(shuō)，E’F’、H’G’的向量相等。另外，通過(guò)加上該條件，并使其假定為s＝1，則校正信息生成部120可以單獨(dú)地對(duì)實(shí)數(shù)s、t、u、v進(jìn)行決定。
進(jìn)一步，校正信息生成部120對(duì)屏幕10的縱橫比＝E’F’/F’G’進(jìn)行計(jì)算。
然后，校正信息生成部120將屏幕10的縱橫比與投影圖像12的預(yù)期的幀縱橫比Sa進(jìn)行比較，來(lái)對(duì)變?yōu)楹线m的幀縱橫比的校正后投影區(qū)域14的4角IJKL的座標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。
圖7是表示本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的屏幕10與校正后的投影圖像12之間關(guān)系的圖，圖7(A)是表示與縱向相比橫向較長(zhǎng)場(chǎng)合的屏幕10的圖，圖7(B)是表示圖7(A)的屏幕10中校正后的投影圖像12的圖。另外，圖8是表示本實(shí)施方式的1個(gè)示例涉及的屏幕10與校正后的投影圖像12之間關(guān)系的圖，圖8(A)是表示與縱向相比橫向較短場(chǎng)合的屏幕10的圖，圖8(B)是表示圖8(A)的屏幕10中校正后的投影圖像12的圖。
這里，假定預(yù)期的幀縱橫比為Sa＝0.75。
在屏幕10的縱橫比大致等于0.75的場(chǎng)合(即使與0.75不一致只要在允許范圍內(nèi)即可)，校正信息生成部120生成校正信息，以使投影圖像12的形狀與屏幕10的形狀形成為一致。為了簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明，本實(shí)施示例中，校正信息生成部120假定為，屏幕10的縱橫比大致等于0.75的場(chǎng)合生成校正信息，以使投影圖像12的形狀與屏幕10的形狀形成為一致。
另外，如圖7(A)所示，縱橫比＜0.75的場(chǎng)合，也就是說(shuō)，屏幕10為橫向較長(zhǎng)的場(chǎng)合，校正信息生成部120則如圖7(B)所示，將生成校正信息，以使在屏幕10的左右具有空白的區(qū)域上來(lái)顯示校正后的投影圖像12(區(qū)域A’B’C’D’)。
幀縱橫比Sa＜0.75的場(chǎng)合，由于A’作為將E’H’分割為m∶n的點(diǎn)因而A’＝(n*E’+m*H’)/(m+n)。并且，這里假定為m+n＝1。
另外，由于屏幕10的縱∶橫＝Sa∶1因而為了將校正后的投影圖像12的幀縱橫比保持為0.75，則必須設(shè)為m＝(1-4*Sa/3)/2，n＝1-(1-4*Sa/3)/2。
校正信息生成部120對(duì)A’以外的B’C’D’也相同樣地進(jìn)行計(jì)算。
另外，如圖8(A)所示，縱橫比＞0.75的場(chǎng)合，也就是，屏幕10為縱向較長(zhǎng)的場(chǎng)合，校正信息生成部120則如圖8(B)所示，生成校正信息，以使在屏幕10的上下具有空白的區(qū)域上形成校正后的投影圖像12。
幀縱橫比Sa＞0.75的場(chǎng)合，由于A’作為將E’F’分割為m∶n的點(diǎn)因而A’＝(n*E’+m*F’)/(m+n)。并且，這里假定為m+n＝1。
另外，由于屏幕10的縱∶橫＝Sa∶1因而為了將校正后的投影圖像12的幀縱橫比保持為0.75，則必須設(shè)為m＝(Sa-3/4)/2，n＝Sa-(Sa-3/4)/2。校正信息生成部120對(duì)A’以外的B’C’D’也相同樣地進(jìn)行計(jì)算。
按照上述則校正信息生成部120能夠根據(jù)第1三維位置信息、屏幕10的縱橫比及幀縱橫比，生成第2三維位置信息，上述第2三維位置信息用來(lái)表示校正后的投影圖像12的4角的三維座標(biāo)A’(A’x，A’y，A’z)、B’(B’x，B’y，B’z)、C’(C’x，C’y，C’z)、D’(D’x，D’y，D’z)。
進(jìn)一步，校正信息生成部120也可以設(shè)為，生成校正信息，以使對(duì)校正后的投影圖像12稍微放大。以此，可以作為所謂的無(wú)邊緣狀態(tài)的圖像，使圖像看起來(lái)更漂亮。例如，若將放大率設(shè)為Ps，將原點(diǎn)設(shè)為0，并將校正后的投影區(qū)域?qū)蔷€的交點(diǎn)設(shè)為P，則校正信息生成部120能夠以放大后的投影區(qū)域的頂點(diǎn)A’＝Ps*PA’+Op將其求出。校正信息生成部120對(duì)A’以外的B’C’D’也相同樣地進(jìn)行計(jì)算。
接下來(lái)，校正信息生成部120通過(guò)將按照上述來(lái)求出的三維座標(biāo)系中的A’B’C’D’(第2三維位置信息)，在圖6所示的假想投影面上進(jìn)行透視投影，生成第2二維位置信息，上述第2二維位置信息用來(lái)表示假想投影面中校正后投影區(qū)域14的4角的座標(biāo)IJKL。
此處，將校正后投影區(qū)域14的4角的座標(biāo)假定為I(X0，Y0)、J(X1，Y1)、K(X2，Y2)、L(X3，Y3)。此時(shí)，相對(duì)于I而言，X0＝Pz*A’x/A’z，Y0＝Pz*A’y/A’z。J、K、L也相同樣地被求出。
另外，將校正前投影區(qū)域的4角座標(biāo)假定為A(x0，y0)、B(x1，y1)、C(x2，y2)、D(x3，y3)。并且，校正前投影區(qū)域，由于與投影面板區(qū)域19形成一致，因而，校正前投影區(qū)域的4角的座標(biāo)為已知。
按照上述則校正信息生成部120能夠生成對(duì)ABCD及IJKL座標(biāo)進(jìn)行表示的位置校正信息。
校正部130根據(jù)來(lái)自校正信息生成部120的位置校正信息，來(lái)對(duì)圖像信息進(jìn)行校正(步驟S4)。進(jìn)一步具體而言，可以采用以下的轉(zhuǎn)換式來(lái)求出用于改變投影圖像12的形狀的轉(zhuǎn)換用參數(shù)。
圖9是表示計(jì)算式的圖，上述計(jì)算式用來(lái)求出本實(shí)施方式1個(gè)示例涉及的轉(zhuǎn)換用參數(shù)。
校正部130采用圖9所示的計(jì)算式來(lái)對(duì)8個(gè)轉(zhuǎn)換用參數(shù)Pa～Ph進(jìn)行計(jì)算。
進(jìn)而，校正部130對(duì)于所輸入的圖像信息的各像素，采用以下的式校正各像素的座標(biāo)。
X＝(Pa*x+Pb*y+Pc)/(Pg*x+Ph*y+1)，Y＝(Pd*x+Pe*y+Pf)/(Pg*x+Ph*y+1)并且，此處，(x，y)是校正前的像素座標(biāo)，(X，Y)是校正后的像素座標(biāo)。
然后，圖像投影部190根據(jù)通過(guò)校正部130所校正的圖像信息，將圖像進(jìn)行投影(步驟S5)。
以此，投影機(jī)20能夠充分有效地利用屏幕10將沒(méi)有失真的投影圖像12顯示在屏幕10的中央。
按照以上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，則投影機(jī)20能夠以預(yù)期的幀縱橫比來(lái)有效地使用屏幕10的區(qū)域地將圖像進(jìn)行投影。因此，投影機(jī)20可以不受屏幕10形狀的影響而投影對(duì)于觀察者而言易于觀看的圖像。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，則投影機(jī)20能夠根據(jù)投影圖像12的4角與屏幕10的4角形成一致?tīng)顟B(tài)下的位置調(diào)整信息，來(lái)掌握屏幕10的縱橫比。通過(guò)采用位置調(diào)整信息及屏幕10的縱橫比等，則投影機(jī)20能夠?qū)D像的失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，則通過(guò)對(duì)屏幕10的4角信息加以利用，而能夠在不限制縱橫方向失真的檢測(cè)角度的情況下來(lái)進(jìn)行校正。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，則投影機(jī)20，即使在時(shí)而將投影圖像12進(jìn)行放大時(shí)而將其縮小來(lái)投影的場(chǎng)合，也能夠按照投影用透鏡198水平方向的畫面視角來(lái)對(duì)圖像失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，則投影機(jī)20能夠?qū)θS空間中屏幕10的4角位置進(jìn)行特定，并對(duì)屏幕10的對(duì)向的邊的長(zhǎng)度相等且為平行的條件加以利用來(lái)對(duì)圖像失真進(jìn)行校正，以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，則由于不利用CCD攝像機(jī)，因而，即使投影機(jī)20上所裝載的存儲(chǔ)器容量較小也可以應(yīng)付，與利用CCD攝像機(jī)的場(chǎng)合相比，能夠以更低的成本來(lái)構(gòu)成投影機(jī)20。
失真例本發(fā)明不限于上述的實(shí)施示例，可以是各種失真。
例如，上述的實(shí)施示例中，作為投影對(duì)象物而采用了屏幕10，但是，只要是可檢測(cè)4角的矩形狀物均可，則投影對(duì)象物，例如，也可以是白板、墻壁等。
另外，上述的實(shí)施示例中，投影機(jī)20使用了水平方向的分辨率及水平方向的畫面視角，但是，作為失真示例，既可以使用垂直方向的分辨率及垂直方向的畫面視角，也可以將水平及垂直的兩者并用。
另外，上述的實(shí)施示例中，作為圖像處理系統(tǒng)使用了投影機(jī)20，但是，本發(fā)明對(duì)于投影機(jī)20以外的CRT(Cathode Ray Tube，陰極射線管)、LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)、EL(Electro Luminescence，電致發(fā)光)等顯示器用圖像處理系統(tǒng)也有效。
另外，作為投影機(jī)20，例如，還可以使用采用有液晶投影機(jī)及DMD(Digital Micromirror Device，數(shù)字微鏡裝置)的投影機(jī)等。并且，DMD是美國(guó)德州儀器公司的商標(biāo)。投影面板也不限定于液晶面板920，也可以是DMD用的投影面板。
另外，上述的投影機(jī)20的功能，例如，既可以以投影機(jī)單體來(lái)進(jìn)行組裝，也可以以多個(gè)處理設(shè)備進(jìn)行分散(例如，以投影機(jī)及PC來(lái)進(jìn)行分散處理)來(lái)組裝。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理系統(tǒng)，其特征為，包括圖像投影單元，通過(guò)投影面板將圖像朝向矩形的投影對(duì)象物投影；位置調(diào)整信息生成單元，根據(jù)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整生成位置調(diào)整信息；校正信息生成單元，根據(jù)上述位置調(diào)整信息，生成用于對(duì)上述投影對(duì)象物中上述圖像的4角的位置進(jìn)行校正的位置校正信息；校正單元，根據(jù)上述位置校正信息，校正用于投影上述圖像的圖像信息，上述校正信息生成單元，根據(jù)在下述狀態(tài)下的上述位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物的縱橫比進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)該縱橫比，生成上述位置校正信息，以使上述圖像成為所指定的幀縱橫比，上述狀態(tài)是通過(guò)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整使上述圖像的4角與上述投影對(duì)象物的4角一致的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記述的圖像處理系統(tǒng)，其特征為，上述校正信息生成單元，根據(jù)畫面視角信息和上述投影面板的水平分辨率或者垂直分辨率，生成表示進(jìn)深位置的進(jìn)深位置信息，上述畫面視角信息表示上述圖像投影單元中的投影用透鏡的水平方向或者垂直方向的畫面視角，上述進(jìn)深位置用于設(shè)定假想投影面，在上述投影面板的二維平面上，設(shè)定將上述透鏡的主點(diǎn)作為原點(diǎn)，將上述透鏡的光軸作為第3維來(lái)添加的三維空間，根據(jù)第1二維位置信息及上述進(jìn)深位置信息，生成第1三維位置信息，上述第1二維位置信息表示基于上述位置調(diào)整信息的上述二維平面中的上述投影對(duì)象物的位置，上述第1三維位置信息表示在上述三維空間中的上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影的狀態(tài)的上述投影對(duì)象物的位置，根據(jù)該第1三維位置信息，對(duì)上述投影對(duì)象物的對(duì)向2邊的長(zhǎng)度相等且平行的條件加以利用，來(lái)對(duì)上述縱橫比進(jìn)行計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2記述的圖像處理系統(tǒng)，其特征為，上述校正信息生成單元，根據(jù)上述第1三維位置信息，上述縱橫比及上述幀縱橫比，生成表示上述三維空間中校正后的上述圖像的位置的第2三維位置信息，根據(jù)該第2三維位置信息，生成表示在上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影的狀態(tài)的上述圖像校正后的位置的第2二維位置信息，根據(jù)該第2二維位置信息，生成上述位置校正信息。
4.一種投影機(jī)，其特征為，包括圖像投影單元，通過(guò)投影面板將圖像朝向矩形投影對(duì)象物投影；位置調(diào)整信息生成單元，根據(jù)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整，生成位置調(diào)整信息；校正信息生成單元，根據(jù)上述位置調(diào)整信息，生成用于對(duì)上述投影對(duì)象物中上述圖像的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息；校正單元，根據(jù)上述位置校正信息，校正用于投影上述圖像的圖像信息，上述校正信息生成單元根據(jù)下述狀態(tài)下的上述位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物的縱橫比進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)該縱橫比生成上述位置校正信息，以使上述圖像成為所指定的幀縱橫比，上述狀態(tài)是通過(guò)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整使上述圖像的4角與上述投影對(duì)象物的4角一致的狀態(tài)。
5.一種圖像處理方法，其特征為，通過(guò)投影面板將圖像朝向矩形的投影對(duì)象物投影，根據(jù)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整生成位置調(diào)整信息，根據(jù)下述狀態(tài)下的上述位置調(diào)整信息，來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物的縱橫比進(jìn)行計(jì)算，上述狀態(tài)是通過(guò)由使用者進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整使上述圖像的4角與上述投影對(duì)象物的4角一致的狀態(tài)，根據(jù)該縱橫比，生成用來(lái)對(duì)上述投影對(duì)象物中上述圖像的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息，以使上述圖像成為所指定的幀縱橫比，根據(jù)上述位置校正信息，校正用來(lái)投影上述圖像的圖像信息，根據(jù)已校正的圖像信息，來(lái)投影上述圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記述的圖像處理方法，其特征為，根據(jù)畫面視角信息及上述投影面板的水平分辨率或者垂直分辨率，生成表示進(jìn)深位置的進(jìn)深位置信息，上述畫面視角信息表示投影用透鏡的水平方向或者垂直方向的畫面視角，上述進(jìn)深位置用來(lái)對(duì)假想投影面進(jìn)行設(shè)定，在上述投影面板的二維平面上，設(shè)定將上述透鏡的主點(diǎn)作為原點(diǎn)，將上述透鏡的光軸作為第3維來(lái)添加的三維空間，根據(jù)第1二維位置信息及上述進(jìn)深位置信息，生成第1三維位置信息，上述第1二維位置信息表示基于上述位置調(diào)整信息的上述二維平面中的上述投影對(duì)象物的位置，上述第1三維位置信息表示在上述三維空間中的上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影的狀態(tài)的上述投影對(duì)象物的位置，根據(jù)該第1三維位置信息，對(duì)上述投影對(duì)象物的對(duì)向2邊的長(zhǎng)度相等且平行的條件加以利用，來(lái)對(duì)上述縱橫比進(jìn)行計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記述的圖像處理方法，其特征為，根據(jù)上述第1三維位置信息，上述縱橫比及上述幀縱橫比，生成表示上述三維空間中校正后的上述圖像的位置的第2三維位置信息，根據(jù)該第2三維位置信息，生成表示在上述假想投影面上進(jìn)行了透視投影的狀態(tài)的上述圖像的校正后的位置的第2二維位置信息，根據(jù)該第2二維位置信息，生成上述位置校正信息。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供圖像處理系統(tǒng)等，其可以用來(lái)對(duì)圖像失真進(jìn)行校正以使其變?yōu)轭A(yù)期的幀縱橫比。其包括圖像投影部(190)，通過(guò)液晶面板將圖像朝向矩形的屏幕進(jìn)行投影；位置調(diào)整信息生成部(140)，根據(jù)由用戶進(jìn)行的上述圖像的位置調(diào)整生成位置調(diào)整信息；校正信息生成部(120)，根據(jù)位置調(diào)整信息，生成用于對(duì)屏幕中圖像的4角位置進(jìn)行校正的位置校正信息；校正部(130)，根據(jù)位置校正信息，來(lái)對(duì)用于投影圖像的圖像信息進(jìn)行校正，并以此來(lái)構(gòu)成投影機(jī)。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1678048SQ20051005690
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者小林雅暢, 和田修 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社