投影系統(tǒng)、圖像處理裝置和校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地設(shè)及投影系統(tǒng)、圖像形成裝置、校正方法、系統(tǒng)和程序。更具體地，本 發(fā)明設(shè)及用于通過多個(gè)投影儀在投影體上投影圖像的投影系統(tǒng)、被包括在投影系統(tǒng)中的圖 像處理裝置、通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行的校正方法、包括用于實(shí)現(xiàn)圖像處理裝置的程序的系統(tǒng)和投 影裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 最近，多投影技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注，在該多投影技術(shù)中多個(gè)投影儀W使得 來自投影儀的投影圖像在重疊區(qū)域內(nèi)彼此重疊的方式被布置，從而可W在屏幕上投影單個(gè) 高分辨圖像。
[0003] 已知在日本專利No. 3908255 ("專利文獻(xiàn)1")中公開了該樣的多投影技術(shù)。在專 利文獻(xiàn)1的圖像投影系統(tǒng)中，在校正中，從每個(gè)投影儀將具有四個(gè)或更多其坐標(biāo)位置已知 的特征點(diǎn)的參考圖像投影在屏幕上。在此，參考圖像是指其中例如W恒定間隔布置亮點(diǎn)或 十字的已知圖像。
[0004] 然后，檢測在由數(shù)字相機(jī)所捕捉的（成像的）參考圖像上的特征點(diǎn)的位置。此外， 基于所檢測的投影儀的四個(gè)或更多特征點(diǎn)的位置，投影儀的投影圖像被變換，檢測重疊區(qū) 域，并且進(jìn)行混合處理。通過由投影儀在屏幕上W使得圖像被布置W便彼此具有重疊區(qū)域 的方式投影所變換的并且混合處理過的圖像，可W投影單個(gè)高分辨圖像。
[0005] 此外，存在關(guān)于多投影或堆疊生產(chǎn)中的校正方法的已知技術(shù)（參見例如日本專利 特開2013-074475號公報(bào)（"專利文獻(xiàn)2"))。
[0006] 在上文描述的相關(guān)技術(shù)投影系統(tǒng)中，假設(shè)其中可W進(jìn)行投影而無需特別注意投影 圖像在像墻壁之類的寬屏幕中的位置的狀況。然而，可能存在該樣的情況，其中期望投影圖 像被成像為適合像用于展示事件、廣告等的具有腿的白板的、與墻壁分離的平面屏幕內(nèi)，或 者期望投影圖像被成像為適合附于具有諸如大理石之類的圖案的墻壁（而不與墻壁分離） 的專用屏幕的投影區(qū)域內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，投影系統(tǒng)包括；多個(gè)投影單元，共同將圖像整體投影在投 影區(qū)域上；生成單元，基于投影單元的投影圖像與投影區(qū)域之間的指定關(guān)系，生成包括相應(yīng) 的校正點(diǎn)的校正圖像，所述校正點(diǎn)用于檢測由相應(yīng)的投影單元投影的投影圖像的失真；和 補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算單元，基于通過捕捉在投影區(qū)域上投影的校正圖像而獲取的一個(gè)或多個(gè)校正 捕捉圖像，計(jì)算與投影單元對應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)。此外，所述生成單元還W如下方式在與在投影 區(qū)域的外部區(qū)域中投影所述投影圖像的投影單元對應(yīng)的校正圖像中生成余量部分；使得在 所述校正圖像內(nèi)定義了校正點(diǎn)的部分被投影在投影區(qū)域內(nèi)，同時(shí)與彼此相鄰的投影單元相 對應(yīng)的在所述校正圖像內(nèi)定義了校正點(diǎn)的部分重疊。
【附圖說明】
[000引當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)勢將從下面的描述中變得更為明 顯，附圖中，
[0009] 圖1是示意性圖示根據(jù)實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示例性整體配置的圖；
[0010] 圖2是根據(jù)實(shí)施例的投影系統(tǒng)的示例性功能方框圖；
[0011] 圖3A至3D是圖示在校正處理中的問題的圖；
[0012] 圖4A至4E是圖示在校正處理中另一問題的圖；
[0013] 圖5A至5C是示例性圖示按行水平布置的各個(gè)校正圖像，根據(jù)第一實(shí)施例所述校 正圖像被生成用于=個(gè)投影儀；
[0014] 圖6A和6B圖示當(dāng)使用圖5A至5C的校正圖像時(shí)的示例投影狀態(tài)；
[0015] 圖7是根據(jù)第一實(shí)施例的校正處理的整體處理的流程圖；
[0016] 圖8是圖示由根據(jù)第一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備引起的通過多個(gè)投影儀投影的校 正投影場景的示例的圖；
[0017] 圖9是圖示根據(jù)實(shí)施例由幾何補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算部分計(jì)算幾何補(bǔ)償系數(shù)的示例計(jì)算 處理的流程圖；
[001引 圖10A和10B是圖示使用合并校正點(diǎn)坐標(biāo)（integratedcorrectionpoint coordinate)通過線性外插來計(jì)算可投影區(qū)域的周邊（circumference)坐標(biāo)的方法的圖；
[0019] 圖11是圖示在第一校正之后=個(gè)投影儀的可投影區(qū)域、投影目標(biāo)區(qū)域和內(nèi)容圖 像在合并坐標(biāo)系上的示例映射的圖；
[0020] 圖12是圖示在第一校正之后在投影儀存儲器上的坐標(biāo)相對于與投影內(nèi)容圖像的 位置相對應(yīng)的相同放大內(nèi)容圖像的像素位置的關(guān)系的圖；
[0021] 圖13是圖示混合系數(shù)相對于在投影儀存儲器上的坐標(biāo)的關(guān)系的圖；
[0022] 圖14A圖示幾何補(bǔ)償系數(shù)的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
[0023] 圖14B圖示混合系數(shù)的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
[0024] 圖15是圖示根據(jù)實(shí)施例由補(bǔ)償處理部分所進(jìn)行的基于補(bǔ)償系數(shù)的示例補(bǔ)償處理 的圖；
[0025] 圖16是圖示根據(jù)實(shí)施例用于對投影目標(biāo)區(qū)域的四個(gè)角位置的精細(xì)調(diào)整的示例用 戶界面屏幕的圖；
[0026] 圖17是圖示在調(diào)整之后S個(gè)投影儀的可投影區(qū)域、投影目標(biāo)區(qū)域和相同放大內(nèi) 容圖像到合并坐標(biāo)系上的示例性映射的圖；
[0027] 圖18是圖示在調(diào)整之后在投影儀存儲器上的坐標(biāo)相對于在與投影內(nèi)容圖像的位 置相對應(yīng)的相同放大內(nèi)容圖像上的像素位置的關(guān)系的圖；
[002引圖19A至19D是圖示可W應(yīng)用根據(jù)實(shí)施例的校正處理的多投影的其他示例的圖；
[0029] 圖20是圖示在另一實(shí)施例中從投影儀投影的校正投影場景的示例的圖；
[0030] 圖21A和21B是圖示超短焦投影儀的投影圖像與安裝條件之間的關(guān)系的圖；
[0031] 圖22A是圖示在校正圖案可W基于投影儀的投影圖像與安裝條件之間的各種幾 何條件而適當(dāng)?shù)馗采w屏幕的情況下的示例投影狀態(tài)的圖；
[0032] 圖22B是圖示在校正圖案基于各種幾何條件而從屏幕的上側(cè)突出的情況下的示 例投影狀態(tài)的圖；
[0033] 圖22C是圖示在校正圖案基于各種幾何條件而從屏幕的上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè) 突出的情況下的示例投影狀態(tài)的圖；
[0034] 圖23是根據(jù)第二實(shí)施例的校正處理的整體處理的流程圖；
[0035] 圖24A和24B是圖示包括各自的屏幕對應(yīng)區(qū)域指定標(biāo)記的初始校正的圖像和作為 該初始校正的圖像的投影的初始校正投影圖像的圖；
[0036] 圖25A至25C是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的余量計(jì)算處理的示例的圖；
[0037] 圖26是圖示可W適當(dāng)?shù)貞?yīng)用基于高寬比的余量指定模式和基于屏幕對應(yīng)區(qū)域指 定的余量指定模式的狀態(tài)的圖；和
[003引圖27是圖示根據(jù)實(shí)施例的通用計(jì)算機(jī)設(shè)備的示例硬件配置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 在多投影技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)中，基本上使用用于校正的圖像，其中在整個(gè)可投 影圖像的每個(gè)部分中W點(diǎn)陣（lattice)的方式布置特征點(diǎn)。在該種情況下，期望調(diào)整投影 圖像的位置、變焦（zoom)和投影儀的投影角度，W便在要在其上投影的各自投影區(qū)域內(nèi)投 影圖像，其中特征點(diǎn)的圖案被投影W便投影圖像而在不在圖像之間形成空隙。
[0040] 然而，依賴于條件，難W進(jìn)行調(diào)整。該是因?yàn)?，由于在諸如要在其上投影的投影區(qū) 域的高寬比之類的形狀特征與諸如投影儀的可投影區(qū)域的高寬比和連接（投影儀）的數(shù)目 之類的安裝條件之間的關(guān)系，可調(diào)整范圍是有限的。
[0041] 考慮到該問題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明可W提供投影系統(tǒng)、圖像處理裝置、校正方 法、系統(tǒng)和程序，它們能夠基于在投影儀的投影圖像與其中由投影儀投影整個(gè)圖像的投影 目標(biāo)區(qū)域之間的關(guān)系容易地進(jìn)行多個(gè)投影部件（投影儀）的校正操作。
[0042] 在下文中描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明不限于該些實(shí)施例。在 下面的實(shí)施例中，作為投影系統(tǒng)的示例，描述了投影系統(tǒng)100,其包括作為投影部件的多個(gè) 投影儀、作為成像部件的相機(jī)和進(jìn)行總體控制的圖像處理裝置。
[00創(chuàng)整體配置
[0044] 圖1示意性地圖示根據(jù)實(shí)施例的投影系統(tǒng)100的示例總體配置。圖1的投影系統(tǒng) 100包括進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制的圖像處理裝置110、多個(gè)投影儀150、相機(jī)160和輸入設(shè)備 170。投影系統(tǒng)100的配置不限于特定配置。
[0045] 然而，在下面的描述中，描述該樣的情況，其中在投影表面上組合=個(gè)投影儀 150a、15化和150c的投影圖像（也就是，與所謂"多投影"相對應(yīng)的配置），使得基于組合 圖像的圖像被投影在比單個(gè)投影儀的投影區(qū)域更大的區(qū)域內(nèi)。
[0046] 典型地可W使用諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等的通用計(jì)算機(jī)，作為圖像處理裝置 110。請注意，圖像處理裝置110不限于該樣的通用計(jì)算機(jī)。例如，圖像處理裝置110可W 被實(shí)施為專用計(jì)算機(jī)。另外，圖像處理裝置110可W被實(shí)施在投影儀150的任意一個(gè)中或 者實(shí)施在諸如平板計(jì)算機(jī)的設(shè)備中。
[0047] 投影儀150是采用液晶方法、數(shù)字光處理值LP)方法、娃上液晶（LC0巧方法等的 投影設(shè)備。相機(jī)160是成像設(shè)備，其包括諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)、電荷禪合器件 (CCD)等的圖像傳感器和用于在圖像傳感器的光接收區(qū)域上形成圖像的諸如透鏡的成像形 成光學(xué)系統(tǒng)。相機(jī)160可W被提供為諸如環(huán)球網(wǎng)（WEB)相機(jī)、數(shù)字靜止相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z相機(jī)等 的專用設(shè)備，或者可w被集成至諸如智能電話終端、平板終端等的設(shè)備中。
[0048] 輸入設(shè)備170指諸如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸面板、操作面板等的輸入設(shè)備，用于從用戶 接收指令。當(dāng)生成圖像用于校正時(shí)W及當(dāng)校正結(jié)果被精細(xì)調(diào)整時(shí)，使用輸入設(shè)備170。在 此，輸入設(shè)備170可W連接至圖像處理裝置110、投影儀150或者相機(jī)160,或者輸入設(shè)備 170可W是集成于其中的設(shè)備。
[0049] 在投影系統(tǒng)100中，安裝了屏幕102,屏幕102是提供投影的區(qū)域的投影體。投影 儀150W使得由投影儀150投影的各自圖像的投影中屯、在屏幕102上彼此分離的方式而安 裝。圖像處理裝置110生成用于要由投影儀150a、15化和150c投影的多個(gè)投影圖像的數(shù) 據(jù)，并且向相應(yīng)投影儀150輸出用于多個(gè)投影圖像的數(shù)據(jù)。
[0050] 投影儀150在屏幕102上投影從圖像處理裝置110輸入了數(shù)據(jù)的相應(yīng)投影圖像。 在屏幕102上，如在圖1中圖示，由相應(yīng)投影儀150a、15化和150c投影多個(gè)投影圖像104a、 104b和104c。投影圖像104a、104b和104c在投影表面上組合W形成單個(gè)投影圖像106。 [0化1] 在投影系統(tǒng)100中，在投影（投影模式）之前通常進(jìn)行校正處理。在校正處理（校 正模式）中使用圖1的相機(jī)160。在校正模式中，投影儀150輸出要被用于校正的相應(yīng)圖 像（"校正圖像（correctedimage)")，并且在屏幕102上投影對應(yīng)的投影圖像。在此，W 使得投影圖像被投影在視角內(nèi)的方式設(shè)置相機(jī)160的視點(diǎn)和視場。為此目的，典型地，進(jìn)行 幾次用于校正的圖像形成。
[0052] 通過相機(jī)160捕捉的捕捉圖像（下文中，其中捕捉了校正的圖像的捕捉圖像被稱 作"校正捕捉圖像"）經(jīng)由諸如無線局域網(wǎng)（LAN)、藍(lán)牙（注冊商標(biāo)）、無線通用串行總線 扣SB)等的無線連接或者經(jīng)由諸如有線US