一種無影投影系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無影投影系統(tǒng)，包括攝像機(jī)、計算設(shè)備和多臺投影機(jī)，所述多臺投影機(jī)指向的投影區(qū)域重疊，攝像機(jī)用于捕獲投影機(jī)所顯示畫面；計算設(shè)備用于根據(jù)攝像機(jī)拍攝的畫面提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域；將各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域作為將要輸出的融合投影畫面的投影區(qū)域，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系；接收所要輸出的融合投影畫面，對于每臺投影機(jī)，基于融合投影畫面的投影區(qū)域與該投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，得到該投影機(jī)所需輸出的畫面并將其輸出給相應(yīng)的投影機(jī)。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的無影投影方法。本發(fā)明能夠抑制影子，能夠增加投影畫面的亮度。
【專利說明】一種無影投影系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機(jī)視覺【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，本發(fā)明涉及一種無影投影系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在目前的市場上存在一類吊頂式互動投影系統(tǒng)。吊頂式互動投影系統(tǒng)包括:投影機(jī)、攝像機(jī)、體感設(shè)備和計算機(jī)。計算機(jī)負(fù)責(zé)控制投影機(jī)的顯示、運算求解投影區(qū)域的變形參數(shù)、控制攝像機(jī)的數(shù)據(jù)采集、體感設(shè)備數(shù)據(jù)采集等功能；投影機(jī)負(fù)責(zé)計算機(jī)畫面的顯示；攝像機(jī)負(fù)責(zé)捕獲投影機(jī)所顯示畫面；體感設(shè)備負(fù)責(zé)捕獲體感交互數(shù)據(jù)。不同于背投式投影，吊頂式互動投影往往需要人員站在投影畫面之中，這樣就會產(chǎn)生影子，導(dǎo)致部分畫面被遮擋。
[0003]因此，當(dāng)前迫切需要一種能夠在吊頂式互動投影應(yīng)用中防止影子產(chǎn)生的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠在吊頂式互動投影應(yīng)用中抑制影子的解決方案。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種無影投影方法，包括下列步驟:
[0006]I)用多臺投影機(jī)向同一個目標(biāo)區(qū)域投影；
[0007]2)用攝像機(jī)拍攝所述目標(biāo)區(qū)域，提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域；
[0008]3)將各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域作為將要輸出的融合投影畫面的投影區(qū)域，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系；
[0009]4)接收所要輸出的融合投影畫面，對于每臺投影機(jī)，基于融合投影畫面的投影區(qū)域與該投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，得到該投影機(jī)所需輸出的畫面；
[0010]5)各臺投影機(jī)分別輸出各自的畫面，得到融合投影畫面。
[0011]其中，所述步驟I)中，每臺投影機(jī)的投影畫面中具有特定的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點；
[0012]所述步驟2)中，利用所述形成網(wǎng)格的標(biāo)記點提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域；
[0013]所述步驟3)中，利用所述形成網(wǎng)格的標(biāo)記點，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系。
[0014]其中，相鄰所述投影機(jī)之間的距離為30?40cm。
[0015]其中，所述步驟3)還包括:通過攝影機(jī)所捕獲的投影畫面和畫面上的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點，得出交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R，同時求得包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息，然后再根據(jù)交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R將包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息轉(zhuǎn)換為交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息；
[0016]所述步驟4)還包括:利用交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息，對每臺投影機(jī)所需輸出的畫面的投影畫面進(jìn)行校正。
[0017]其中，所述投影機(jī)采用吊頂式投影機(jī)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果:
[0019]1、能夠在互動投影應(yīng)用中抑制影子的產(chǎn)生。
[0020]2、能夠增加投影畫面的亮度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1示出了本發(fā)明一個實施例的投影方法的流程圖；
[0022]圖2示出了本發(fā)明一個實施例中兩臺投影機(jī)的投影區(qū)域的示意圖；
[0023]圖3示出了本發(fā)明一個實施例的投影的實際效果；
[0024]圖4示出了本發(fā)明一個實施例中兩臺投影機(jī)的投影區(qū)域的示意圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種基于吊頂式互動投影系統(tǒng)的無影投影方法。吊頂式互動投影系統(tǒng)包括多臺投影機(jī)、攝像機(jī)、體感設(shè)備和計算機(jī)，其中攝像機(jī)負(fù)責(zé)捕獲投影機(jī)所顯示畫面。
[0027]圖1示出了該實施例的無影投影方法的流程圖，該無影投影方法包括下列步驟:
[0028]步驟101:多臺投影機(jī)從不同角度同時投影，且各臺投影機(jī)所指向的區(qū)域大致重疊。其中，每臺投影機(jī)的投影畫面中具有特定的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點。這些形成網(wǎng)格的標(biāo)記點將用于對投影畫面進(jìn)行幾何校正。本實施例中，相鄰兩個投影機(jī)的距離保持在30?40cm間，投影畫面分辨率為1024X768，投影機(jī)吊架高度為3.5m?4m。這種投影機(jī)布置方式，一方面多臺投影機(jī)采用緊密式分布，保證了得到較大公共投影區(qū)域，另一方面，可以使投影機(jī)的散熱不受影響。
[0029]步驟102:用攝像機(jī)拍攝目標(biāo)區(qū)域，提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域(下文中簡稱交疊區(qū)域)。圖2示出了用兩臺投影機(jī)進(jìn)行無影投影的例子。其中區(qū)域A為A投影機(jī)的投影區(qū)域，區(qū)域B為B投影機(jī)的投影區(qū)域，區(qū)域C為兩臺投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域。本步驟中，攝像機(jī)拍攝的覆蓋范圍D應(yīng)當(dāng)涵蓋所有投影機(jī)的投影區(qū)域，如圖2所示。
[0030]步驟103:將交疊區(qū)域作為將要輸出的融合投影畫面的投影區(qū)域，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與各投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系。以圖2為例，區(qū)域C就是融合投影畫面的投影區(qū)域，也就是整個投影系統(tǒng)的輸出投影畫面的區(qū)域，建立融合投影畫面的投影區(qū)域與各投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，就是分別建立區(qū)域C中畫面與A投影機(jī)的輸出畫面，區(qū)域C中畫面與B投影機(jī)的輸出畫面的映射關(guān)系。
[0031]步驟104:對于每臺投影機(jī)，根據(jù)交疊區(qū)域與該投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，計算得到該投影機(jī)所需輸出的畫面。以圖2為例，整個投影系統(tǒng)要播放的畫面已知，根據(jù)區(qū)域C中畫面與A投影機(jī)的輸出畫面映射關(guān)系，即可得出A投影機(jī)的需要輸出什么畫面，例如A投影機(jī)中僅使用對應(yīng)于區(qū)域C的像素輸出要播放的畫面，剩下的邊緣區(qū)域的像素均輸出與地板顏色一致的背景色即可。同理，B投影機(jī)中也僅使用對應(yīng)于區(qū)域C的像素輸出要播放的畫面，剩下的邊緣區(qū)域的像素均輸出與地板顏色一致的背景色即可。
[0032]在一個優(yōu)選實施例中，步驟104還對進(jìn)行各投影機(jī)的畫面進(jìn)行校正。在很多情況下，投影畫面存在一定的畸變，此時需要對這種畸變進(jìn)行補償。在目前的分布式投影方案中，已存在多種成熟的校正信息計算方法。然而目前的分布式投影方案多數(shù)是將多臺投影機(jī)的畫面拼接成一個大畫面，所計算的校正信息實際上是多個投影畫面的包圍盒區(qū)域的校正信息。包圍盒區(qū)域是包含所有投影畫面的最小的具有特定形狀的區(qū)域，所述特定形狀一般為矩形，但也可以選擇其它形狀。在所述優(yōu)選實施例中，通過攝影機(jī)所捕獲的畫面和畫面上形成網(wǎng)格的標(biāo)記點，得出交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R。利用現(xiàn)有的成熟算法(例如 majumder 算法，可參考 Aditi Majumder, Rick Stevens, Perceptual PhotometricSeamlessness in Project1n-Based Tiled Displays, ACM Transact1ns on Graphics,Vol.24，N0.1, January2005.)求得包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息矩陣Ml，校正信息矩陣Ml是用以補償包圍盒區(qū)域投影畫面的畸變的校正信息矩陣。在求出校正信息矩陣Ml后，根據(jù)交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R將包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息轉(zhuǎn)換為交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息矩陣M2，其中M2=M1*R，這樣就能夠利用校正信息矩陣M2對交疊區(qū)域的投影畫面的畸變進(jìn)行補償。具體實現(xiàn)上，可以利用校正信息矩陣M2將原始的紋理坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為新紋理坐標(biāo)信息，然后再得出每臺投影機(jī)所需輸出的畫面，從而保證交疊區(qū)域的像素信息一致。進(jìn)一步地，還可以使交疊區(qū)域各投影機(jī)的光照能量平滑衰減疊加。平滑衰減疊加是讓交疊區(qū)域的顏色飽和度根據(jù)交疊情況進(jìn)行O到I之間的平滑處理，以保證交疊區(qū)域的每一個像素點的總飽和度為1，從而達(dá)到完美的拼接效果。
[0033]步驟105:各臺投影機(jī)同步輸出各自的畫面，在交疊區(qū)域得到融合投影畫面。
[0034]本實施例中，融合投影畫面(即區(qū)域C的畫面)是由多臺投影機(jī)從不同方向的投影融合而成，能夠顯著地淡化陰影(如圖3所示)。另外，因為融合投影畫面是多個投影畫面疊加在一起，所以本實施例會有一個顯著的畫面增亮效果。目前，工程投影機(jī)流明數(shù)一般低于100001m,對環(huán)境要求較高，甚至于只有在暗環(huán)境下才能看清投影機(jī)投出的畫面內(nèi)容，而本實施例能夠顯著提高投影畫面的亮度，降低投影系統(tǒng)使用的環(huán)境要求。
[0035]上述實施例雖然以兩臺投影機(jī)為例進(jìn)行說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明可以使用更多的投影機(jī)。圖4就示出了一個三臺投影機(jī)進(jìn)行無影投影的例子。
[0036]上述實施例雖然以吊頂式互動投影系統(tǒng)為例進(jìn)行說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解本發(fā)明的投影方法也可以用于具有多臺投影機(jī)和用于拍攝投影區(qū)域的攝像機(jī)的其它投影系統(tǒng)。
[0037]最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其它的修改、變化、應(yīng)用和實施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無影投影系統(tǒng)，包括攝像機(jī)、計算設(shè)備和多臺投影機(jī)，所述多臺投影機(jī)指向的投影區(qū)域大致重疊，所述攝像機(jī)用于捕獲投影機(jī)所顯示畫面； 所述計算設(shè)備用于根據(jù)攝像機(jī)拍攝的畫面提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域；將各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域作為將要輸出的融合投影畫面的投影區(qū)域，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系；接收所要輸出的融合投影畫面，對于每臺投影機(jī)，基于融合投影畫面的投影區(qū)域與該投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，得到該投影機(jī)所需輸出的畫面并將其輸出給相應(yīng)的投影機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無影投影方法，其特征在于，相鄰所述投影機(jī)之間的距離為30 ?40cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無影投影方法，其特征在于，所述投影機(jī)為吊頂式投影機(jī)。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的無影投影系統(tǒng)的無影投影方法，包括下列步驟: 1)用多臺投影機(jī)同時投影，所述多臺投影機(jī)指向的投影區(qū)域大致重疊； 2)用攝像機(jī)捕獲所述多臺投影機(jī)的投影區(qū)域，提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域； 3)將各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域作為將要輸出的融合投影畫面的投影區(qū)域，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系； 4)接收所要輸出的融合投影畫面，對于每臺投影機(jī)，基于融合投影畫面的投影區(qū)域與該投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，得到該投影機(jī)所需輸出的畫面； 5)各臺投影機(jī)分別輸出各自的畫面，得到融合投影畫面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無影投影方法，其特征在于，所述步驟I)中，每臺投影機(jī)的投影畫面中具有特定的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點； 所述步驟2)中，利用所述形成網(wǎng)格的標(biāo)記點提取各投影機(jī)各自的投影區(qū)域，以及各投影機(jī)的投影區(qū)域相交疊的區(qū)域； 所述步驟3)中，利用所述形成網(wǎng)格的標(biāo)記點，分別建立融合投影畫面的投影區(qū)域與每個投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無影投影方法，其特征在于，所述步驟4)還包括:通過攝影機(jī)所捕獲的投影畫面和畫面上的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點對所要輸出的融合投影畫面進(jìn)行校正。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無影投影方法，其特征在于，所述步驟4)還包括:通過攝影機(jī)所捕獲的投影畫面和畫面上的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點求得各投影機(jī)的包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息，然后將包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息轉(zhuǎn)換為交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息，再利用交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息對所要輸出的融合投影畫面進(jìn)行校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無影投影方法，其特征在于，所述步驟4)還包括:通過攝影機(jī)所捕獲的投影畫面和畫面上的形成網(wǎng)格的標(biāo)記點，得出交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R，然后再根據(jù)交疊區(qū)域與包圍盒區(qū)域的映射關(guān)系R將包圍盒區(qū)域的投影畫面的校正信息轉(zhuǎn)換為交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無影投影方法，其特征在于，所述交疊區(qū)域的投影畫面的校正信息為校正信息矩陣M2，利用校正信息矩陣M2將所要輸出的融合投影畫面的原始的紋理坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為新紋理坐標(biāo)信息，再基于融合投影畫面的投影區(qū)域與每臺投影機(jī)的投影區(qū)域的映射關(guān)系，得到每臺投影機(jī)所需輸出的畫面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無影投影方法，其特征在于，所述步驟4)中，使交疊區(qū)域各投影機(jī)的光照能量平滑衰減疊加。
【文檔編號】G06F3/14GK104516482SQ201310445246
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】田學(xué)文 申請人:北京天盛世紀(jì)科技發(fā)展有限公司