專利名稱：圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備、圖像轉(zhuǎn)換方法和圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過內(nèi)插運(yùn)算來將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成新圖像的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備和圖像轉(zhuǎn)換方法、以及通過內(nèi)插運(yùn)算來生成在實(shí)際上垂直投影面上失真得到校正的圖像的數(shù)據(jù)的圖像投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
一種稱為“投影儀”的圖像投影設(shè)備具有顯示裝置，例如，LCD(液晶顯示器)。該顯示裝置被制造成顯示圖像和將圖像投影到諸如外部屏幕之類的投影面上。此時(shí)，如果來自液晶投影儀的圖像相對(duì)于投影面的投影角是傾斜的，則本來應(yīng)該為長方形的圖像在屏幕上變成梯形狀的失真。
由于這個(gè)原因，配有所謂的梯形失真校正功能的液晶投影儀是眾所周知的，其中所述梯形失真校正功能用于使液晶顯示板上的圖像往反方向失真，以校正屏幕上圖像的梯形失真。
通常，按照各種輸入圖像的類型或分辨率或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)PinP(畫中畫)功能，投影儀配有像素?cái)?shù)目轉(zhuǎn)換功能。作為投影儀的像素?cái)?shù)目轉(zhuǎn)換功能，存在在轉(zhuǎn)換之后生成地址的功能和通過內(nèi)插運(yùn)算從從輸入圖像中選擇的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)之中為每個(gè)生成的地址生成一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)插運(yùn)算功能。
圖28A-1、圖28A-2、圖28B-1、和圖28B-2顯示了沿著，例如，水平方向利用梯形失真校正的原始圖像、轉(zhuǎn)換之后的圖像、地址轉(zhuǎn)換之后的圖像。
在圖像轉(zhuǎn)換中，一般說來，如圖28B-1中所示，按照投影位置生成具有與出現(xiàn)在投影面上的失真相同的失真的圖像的地址(像素位置數(shù)據(jù))。下面將要通過內(nèi)插生成這樣的數(shù)據(jù)的像素地址稱為“內(nèi)插地址”，和將新數(shù)據(jù)稱為“內(nèi)插像素?cái)?shù)據(jù)”。
為了通過內(nèi)插運(yùn)算生成與內(nèi)插地址相對(duì)應(yīng)的內(nèi)插像素?cái)?shù)據(jù)，例如，對(duì)于每個(gè)地址，通過預(yù)定規(guī)則選擇和通過預(yù)定規(guī)則加權(quán)相加原始圖像的相應(yīng)位置附近的多個(gè)周邊原始像素?cái)?shù)據(jù)。重復(fù)地生成數(shù)據(jù)，以生成所有內(nèi)插像素?cái)?shù)據(jù)，然后，如圖28B-2中所示，一起地址轉(zhuǎn)換已生成的內(nèi)插像素?cái)?shù)據(jù)組。
在沿著水平方向的梯形失真校正中，不是與如圖28B-1中所示的掃描線方向平行地給出內(nèi)插地址，而是對(duì)于每條直線都傾斜成一定斜度地給出內(nèi)插地址。此時(shí)用作取樣點(diǎn)的內(nèi)插像素的中心之間的間隔不是一成不變的，而是非線性地改變。另外，對(duì)于那些直線情況亦如此。線與線之間的間隔也不是一成不變的。當(dāng)以這種方式傾斜地給出內(nèi)插地址，生成內(nèi)插像素?cái)?shù)據(jù)，和將它們分配到內(nèi)插地址時(shí)，其結(jié)果是，獲得有意使失真與如圖28A-2中的圖像所指的投影面上的圖像相反的圖像。如果將這個(gè)有意失真圖像投影到投影面上，就可以獲得失真得到抵償?shù)拈L方形圖像。
雖然上面說明了沿著水平方向上的失真的校正，但沿著垂直方向上的失真也可以通過相同的方法進(jìn)行校正。在沿著垂直方向校正失真時(shí)，生成代表向上或向下擴(kuò)開(flar out)的梯形失真圖像的一組地址，并在每個(gè)地址點(diǎn)上進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算。
另一方面，在從相對(duì)于投影面在水平方向和在垂直方向都存在任意角度的傾斜投影情況下，沿著水平方向和垂直方向的失真組合在一起，使圖像失真變得復(fù)雜，從而使代表失真的一組地址的生成變得復(fù)雜。注意，如果有可能有效地生成該組地址，就可以以與如上所述的其它情況相同的方式進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算本身。
當(dāng)如上所述包括水平方向上的失真成分時(shí)，如圖28B-1中所示，連接內(nèi)插地址的直線將與原始圖像的多條水平線(多條水平掃描線)斜交。由于這個(gè)原因，在像素的內(nèi)插中，有必要使用在水平方向和垂直方向存在于內(nèi)插地址點(diǎn)周圍的原始圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，因此，二維內(nèi)插運(yùn)算變得必不可少了。對(duì)于這種運(yùn)算，可以使用二維內(nèi)插濾波器。注意，一般說來，由于運(yùn)算規(guī)模、存儲(chǔ)器的位尺寸的限制、和設(shè)置的自由度等原因，可以使用在水平方向和垂直方向上獨(dú)立的兩個(gè)一維內(nèi)插濾波器。例如，首先讓原始圖像數(shù)據(jù)穿過垂直一維內(nèi)插濾波器，然后讓如此生成的內(nèi)插數(shù)據(jù)穿過水平一維內(nèi)插濾波器，生成新像素?cái)?shù)據(jù)。
圖29顯示了4-抽頭濾波器通過卷積運(yùn)算生成一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的一維內(nèi)插運(yùn)算的例子。
內(nèi)插系數(shù)由內(nèi)插位置和像素?cái)?shù)據(jù)之間的距離所決定，因此，與每個(gè)階段有關(guān)的內(nèi)插系數(shù)(濾波系數(shù))可以用此時(shí)沿著x-軸方向的距離的函數(shù)h(x)來表示。于是，此時(shí)所示的內(nèi)插點(diǎn)Q的像素?cái)?shù)據(jù)q可以利用原始像素?cái)?shù)據(jù)A、B、C和D，通過如方程(1)中所示的卷積運(yùn)算來表示。
q＝Axh(-6/5)+Bxh(-1/5)+Cxh(4/5)+Dxh(9/5) (1)實(shí)際上，對(duì)于內(nèi)插函數(shù)h(x)，可以考慮各種各樣的值。同時(shí)，通過改變內(nèi)插濾波器的特性，可以改變圖像質(zhì)量。
圖30顯示了圖像轉(zhuǎn)換模塊中具體地獨(dú)立地進(jìn)行一維濾波運(yùn)算兩次的濾波單元的配置。
濾波單元200含有垂直內(nèi)插濾波器(VIF)201、水平內(nèi)插濾波器(HIF)202、選擇器(SEL)203、和存儲(chǔ)裝置204。首先將原始像素?cái)?shù)據(jù)和一組濾波系數(shù)輸入到垂直內(nèi)插濾波器201。通過讓原始像素?cái)?shù)據(jù)穿過垂直內(nèi)插濾波器201，執(zhí)行如方程(1)中所示的濾波運(yùn)算，和輸出通過利用，例如，4個(gè)垂直方向像素?cái)?shù)據(jù)生成的內(nèi)插數(shù)據(jù)。在，例如，內(nèi)插點(diǎn)附近的4列像素上重復(fù)進(jìn)行這個(gè)過程，從而將4個(gè)垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd依次從垂直內(nèi)插濾波器201輸出到選擇器203。選擇器203一邊切換輸出，一邊將4個(gè)垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd依次分發(fā)到存儲(chǔ)裝置204中的預(yù)定存儲(chǔ)部分(或預(yù)定地址)。當(dāng)把4個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd組裝在一起時(shí)，存儲(chǔ)裝置204將它們輸出到水平內(nèi)插濾波器202。水平內(nèi)插濾波器202按照輸入的該組濾波系數(shù)執(zhí)行一維(水平方向)濾波運(yùn)算，并且輸出結(jié)果，來作為新像素?cái)?shù)據(jù)。
這樣，為了生成一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)，使用原始圖像的水平和垂直(N×M)個(gè)數(shù)據(jù)，在上面的例子中，即，4×4＝16個(gè)數(shù)據(jù)。為了生成一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)，N-抽頭垂直內(nèi)插濾波器進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算M次(在上面的例子中，N＝M＝4)。對(duì)于通過如此生成的M個(gè)一維內(nèi)插數(shù)據(jù)V1、V2、....VM，M-抽頭水平內(nèi)插濾波器只進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算一次。
在在如上所述的圖像投影設(shè)備的圖像轉(zhuǎn)換單元中進(jìn)行的像素的內(nèi)插運(yùn)算處理中，提取的原始像素?cái)?shù)據(jù)的個(gè)數(shù)在垂直方向被設(shè)置成N和在水平方向被設(shè)置成M(N和M2或更大的自然數(shù))。一般說來，用于實(shí)現(xiàn)高精度內(nèi)插的方程(1)的內(nèi)插函數(shù)h(x)的階越高，提取的這個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的數(shù)目N和M就越大和濾波器的抽頭數(shù)目也越大。并且，為了高精度地進(jìn)行水平方向上的失真校正，不僅在水平方向，而且在垂直方向上一定數(shù)目的原始像素?cái)?shù)據(jù)是必不可少的。在這種情況下，為了提高投影儀布置的自由度，重要的是可以校正圖像的大失真。從這個(gè)觀點(diǎn)來看，事先將提取的原始像素?cái)?shù)據(jù)的數(shù)目N和M設(shè)置得大一點(diǎn)。
在具有如圖30中所示的配置的濾波單元200中，當(dāng)生成新像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，如果將從垂直內(nèi)插濾波器201輸出的內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd輸入到存儲(chǔ)裝置204，則重寫在此之前用于生成像素?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)插數(shù)據(jù)Va＝、Vb＝、Vc＝、和Vd＝。借助于這種配置的濾波單元200，為新圖像數(shù)據(jù)的每一次生成而生成M(在本例中為4)個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)。
但是，在如圖30中所示的濾波單元200中，在生成連續(xù)圖像數(shù)據(jù)的時(shí)候，一些內(nèi)插數(shù)據(jù)往往是相同的。在這種情況下，通過此方法進(jìn)行了生成與已經(jīng)生成和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)和重寫存儲(chǔ)裝置204中的存儲(chǔ)內(nèi)容的無用處理。為了提高內(nèi)插處理的精度或投影儀布置的自由度，當(dāng)提取的原始像素?cái)?shù)據(jù)的數(shù)目N和M大時(shí)，在垂直內(nèi)插濾波器201中往往重復(fù)進(jìn)行相同運(yùn)算。另外，在這個(gè)垂直內(nèi)插中同一內(nèi)容的運(yùn)算的重復(fù)頻率隨著垂直方向失真成分與水平方向失真成分相比越來越占優(yōu)勢(shì)而增加。另外，即使存在少數(shù)無用重復(fù)的運(yùn)算，生成傾斜失真校正的地址也是復(fù)雜的，因此，有時(shí)使處理時(shí)間增加。
在如上所述的圖像投影設(shè)備中，相同運(yùn)算的無用重復(fù)因上面的原因而頻繁地發(fā)生或整個(gè)運(yùn)算速度的提高因復(fù)雜的地址計(jì)算而不必要地受到限制。由于這個(gè)原因，造成各種各樣的限制，例如，不得不提高與存儲(chǔ)器通信的部分的時(shí)鐘頻率等，或不得不增大存儲(chǔ)器的位尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種提高內(nèi)插運(yùn)算的處理速度和減輕施加在所需存儲(chǔ)器上的負(fù)擔(dān)的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備和圖像轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的第二目的是提供一種通過利用能夠提高內(nèi)插運(yùn)算的處理速度和減輕施加在存儲(chǔ)器上的負(fù)擔(dān)的內(nèi)插運(yùn)算的方法，來生成能夠校正投影面上的失真的圖像數(shù)據(jù)的圖像投影設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，該圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備包括內(nèi)插裝置，用于通過輸入原始圖像的沿著垂直或水平方向中的一個(gè)方向上排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，通過利用由第一內(nèi)插運(yùn)算所獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，來沿著與所述一個(gè)方向不同的另一個(gè)方向來執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和在內(nèi)插點(diǎn)上生成新圖像數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)通過第一內(nèi)插運(yùn)算所獲得的內(nèi)插數(shù)據(jù)，其中，如果多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與當(dāng)計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)所使用的組合相同，則內(nèi)插裝置從存儲(chǔ)裝置中讀出內(nèi)插數(shù)據(jù)，并將其用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種具有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，所述顯示裝置具有沿著相互正交的第一和第二方向以矩陣形式排列的顯示像素，和所述投影裝置通過利用來自光源的光線將顯示在所述顯示裝置上的圖像投影到投影面上，并具有當(dāng)將圖像投影到投影面上時(shí)，將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照投影相對(duì)于投影面法線的角度得到校正的圖像的功能，所述圖像投影設(shè)備包括地址生成裝置，用于生成與顯示裝置上的顯示位置相鏈接的遭受失真的圖像的地址；映射裝置，用于將沒有失真的原始圖像的像素位置與遭受失真的圖像的地址相鏈接；選擇裝置，用于根據(jù)由地址生成裝置與沿著第一方向排列的顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著第二方向連接像素的多條直線之間的交點(diǎn)，沿著第二方向?yàn)槊總€(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；和內(nèi)插裝置，用于針對(duì)每組所選擇的原始像素?cái)?shù)據(jù)，在當(dāng)選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的交點(diǎn)上執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，針對(duì)獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著第一方向執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，以及根據(jù)從映射裝置獲得的地址和位置信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要顯示在顯示裝置上的新像素?cái)?shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種具有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，所述顯示裝置具有沿著相互正交的第一和第二方向以矩陣形式排列的顯示像素，和所述投影裝置通過利用來自光源的光線將顯示在所述顯示裝置上的圖像投影到投影面上，并具有當(dāng)將圖像投影到投影面上時(shí)，將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照投影相對(duì)于投影面法線的角度得到校正的圖像的功能，所述圖像投影設(shè)備包括地址生成裝置，用于通過根據(jù)原始圖像的像素位置使坐標(biāo)系中的第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，來求出第一內(nèi)插地址，利用第二方向中的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，來求出第二內(nèi)插地址，和生成遭受失真的圖像的地址；映射裝置，用于將沒有失真的原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相鏈接；以及內(nèi)插裝置，用于利用第一內(nèi)插地址求出由地址生成裝置與沿著第一方向的顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著第二方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)的位置，在交點(diǎn)處執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，針對(duì)所獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，在利用第二內(nèi)插地址求出的交點(diǎn)處執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，以及根據(jù)從映射裝置獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要顯示在顯示裝置上的新像素?cái)?shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種圖像轉(zhuǎn)換方法，該圖像轉(zhuǎn)換方法包括第一內(nèi)插步驟，用于通過輸入原始圖像沿著垂直或水平方向中的一個(gè)方向上排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)重復(fù)執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟，用于將通過第一內(nèi)插運(yùn)算產(chǎn)生的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中；第二內(nèi)插步驟，用于通過沿著與所述一個(gè)方向不同的另一個(gè)方向，對(duì)多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，來生成新的像素?cái)?shù)據(jù)；以及新像素?cái)?shù)據(jù)生成步驟，通過重復(fù)執(zhí)行第一內(nèi)插步驟、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟、和第二內(nèi)插步驟，來生成新的圖像數(shù)據(jù)；其中，在生成新像素?cái)?shù)據(jù)的步驟中，如果多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合是與當(dāng)計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)所使用的組合相同的，則從存儲(chǔ)裝置中讀出內(nèi)插數(shù)據(jù)，和將其用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于利用內(nèi)插處理將利用光線投影到投影面上的輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真與投影面上的投影角度相對(duì)應(yīng)地得到校正的圖像和將其輸出到顯示裝置的圖像轉(zhuǎn)換方法，該圖像轉(zhuǎn)換方法包括地址生成步驟，用于生成遭受失真的圖像的地址；映射步驟，用于將沒有失真的原始圖像的像素位置與遭受失真的圖像的地址相鏈接；選擇步驟，用于根據(jù)由地址生成裝置與沿著水平和垂直方向之間的第一方向中的顯示裝置的顯示位置相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著與第一方向不同的第二方向上連接像素的多條直線之間的交點(diǎn)，來為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；第一內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，用于為每組所選擇的原始像素?cái)?shù)據(jù)，在當(dāng)選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的交點(diǎn)上進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算；以及第二內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，用于針對(duì)通過第一內(nèi)插運(yùn)算所獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著水平方向進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)通過映射所獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要顯示在顯示裝置上的新像素?cái)?shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種圖像轉(zhuǎn)換方法，該圖像轉(zhuǎn)換方法包括地址生成步驟，用于通過水平和垂直方向之間的第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，來生成第一內(nèi)插地址，和通過與第一方向不同的第二方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，來生成第二內(nèi)插地址；第一內(nèi)插步驟，用于利用第一內(nèi)插地址選擇輸入原始圖像的沿著第二方向排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)，和重復(fù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算多次；以及第二內(nèi)插步驟，用于利用第二內(nèi)插地址選擇通過第一內(nèi)插運(yùn)算所生成的沿著第一方向排列的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，在內(nèi)插點(diǎn)處進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，以及生成新的像素?cái)?shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例中的在正面投影時(shí)從上面看到的正面投影儀的布置的視圖；圖2是本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例中的以正面布置的位置為中心的投影儀的可能布置的范圍的視圖；圖3A是圖像從側(cè)面投影時(shí)的視圖；圖3B是輸入圖像的視圖；和圖3C是圖像在LCD板面上的視圖；圖4A是從沿著水平和垂直兩個(gè)方向上相對(duì)于正面的位置偏的傾斜投影時(shí)的視圖；圖4B是輸入圖像的視圖；和圖4C是圖像在LCD的板面上的視圖；圖5是本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例中的投影儀的基本配置的視圖；圖6是本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例的投影儀中的包括在圖5的電路部分中的圖像處理器和它的外圍電路的配置的例子的方塊圖；圖7是圖像處理器內(nèi)部的電路的配置的例子的方塊圖；圖8是本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中的濾波單元的配置的方塊圖；圖9A是在正面投影的情況下，在右手坐標(biāo)系中的投影儀和屏幕之間的位置關(guān)系的視圖；圖9B是yz平面視圖；以及圖9C是xy平面視圖；圖10A是在垂直投影角為α度和水平投影角為β度的情況下，在右手坐標(biāo)系中的投影儀和屏幕之間的位置關(guān)系的視圖；圖10B是yz平面視圖；和圖10C是xy平面視圖；圖11A到11C是屏幕繞軸旋轉(zhuǎn)的與圖10A到圖10C等效的傾斜投影的位置關(guān)系的視圖；圖12A和12B是綜合在一起的坐標(biāo)關(guān)系的視圖；圖13A是正面投影的SVGA輸出圖像的地址圖的圖像的視圖；和圖13B是由梯形變形引起的失真圖像的視圖；圖14A是在映射時(shí)疊加兩個(gè)圖像所獲得的視圖；和圖14B是通過內(nèi)插運(yùn)算生成的LCD板的顯示屏幕；圖15A-1到15B-2是從右下方向屏幕投影時(shí)右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖和與它們等效的平面視圖；圖16A-1到16B-2是從左上方向屏幕投影時(shí)右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖和與它們等效的平面視圖；圖17A-1到17B-2是從右上方向屏幕投影時(shí)右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖和與它們等效的平面視圖；圖18是將梯形失真圖像的地址線疊加在原始圖像上所獲得的視圖；圖19是生成兩個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的情況的說明性視圖；圖20是顯示數(shù)據(jù)移動(dòng)之后寄存器的內(nèi)容的濾波單元的方塊圖；圖21是通過本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)插方法來生成圖像數(shù)據(jù)的說明性視圖；圖22是第三實(shí)施例中的濾波單元的方塊圖；圖23A是在傾斜投影時(shí)，在失真圖像的地址上無失真地映射圖像所獲得的圖像的視圖；圖23B是限制內(nèi)插區(qū)域的地址圖的圖像的視圖；和圖23C是在沿著垂直方向的內(nèi)插運(yùn)算之后的地址圖的圖像的視圖；圖24是每條直線的垂直內(nèi)插位置的說明性視圖；圖25A是用于得出關(guān)心一條直線的垂直內(nèi)插地址(原始圖像的地址坐標(biāo)系)的說明性視圖；和圖25B是映射之后的地址坐標(biāo)系的視圖；圖26A是垂直內(nèi)插圖像的地址圖的圖像的視圖；圖26B是圖像組合之后地址圖的圖像的視圖；和圖26C是水平內(nèi)插之后地址圖的圖像的視圖；圖27A和27B是生成一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的水平內(nèi)插的說明性視圖；圖28A-1到圖28B-2是沿著水平方向進(jìn)行梯形失真校正時(shí)的原始圖像、轉(zhuǎn)換之后的圖像、和地址轉(zhuǎn)換之后的圖像的視圖；圖29是4-抽頭濾波器通過卷積運(yùn)算生成一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的一維內(nèi)插運(yùn)算的例子的視圖；和圖30是獨(dú)立地進(jìn)行一維濾波運(yùn)算兩次的濾波單元的一般配置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照

本發(fā)明的圖像投影設(shè)備(投影儀)和圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法的實(shí)施例。
圖1顯示了在正面投影時(shí)從上面看到的正面投影儀的布置的視圖。
在圖1中，下側(cè)的短虛線表示投影儀主體的中心線，而上面的長虛線是連接投影儀中透鏡的中心和屏幕的中心的直線。
投影儀1和屏幕101是這樣布置的，當(dāng)從上面看下來時(shí)，長虛線所指的投影光的中心軸和將影像投影在上面的投影面，例如，屏幕101是正交的。投影儀1投影的影像是電視視頻信號(hào)或計(jì)算機(jī)屏幕的信號(hào)。盡管根據(jù)信號(hào)，在像素?cái)?shù)量上存在差異，但作為總影像，疊加在這些信號(hào)上的影像的顯示區(qū)的形狀是側(cè)邊長度之比(縱橫比)為4∶3或16∶9的長方形，正如也可以從電視接收器或計(jì)算機(jī)顯示器上了解到的那樣。如果顯示在投影儀1的LCD板上的正方形(square)影像不是垂直投影的，投影的影像也不會(huì)成為正方形(square)，因此，影像的原始形狀將發(fā)生失真。
圖2是布置在正面的投影儀的中心位置是P0的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中投影儀1可以被布置的范圍的視圖。
投影儀1可以被布置在包括正面位置P0的水平面Ph中和可以被布置在包括正面位置P0的垂直面Pv中。另外，可以自由地將投影儀1布置在通過兩個(gè)平面Ph和Pv定義的第一象限ZONE1、第二象限ZONE2、第三象限ZONE3、和第四象限ZONE4中的任何一個(gè)中。
投影儀1可以從任何位置投影在它里面的LCD板的圖像，只要該位置在上述范圍之內(nèi)。投影儀1具有按照投影位置校正圖像失真的功能。于是，當(dāng)被制造成起這樣的作用時(shí)，可以將縱橫比與嚴(yán)格從正面投影時(shí)的縱橫比相同的正正方形(regular square)的圖像投影到屏幕101上。這種校正被稱為“梯形失真校正”。
圖3A是沿著水平面從左側(cè)向屏幕投影的圖像。圖3B顯示了輸入圖像；而圖3C顯示了內(nèi)置在投影儀中的LCD板面上的圖像。
如圖3A中所示，投影儀1被布置成將在左側(cè)的圖像投影到屏幕101上，但屏幕101上的影像看起來好像圖像是從正面投影的。原來，投影屏幕發(fā)生了變形，整個(gè)變形成包括圖中的陰影部分的梯形。這被稱為“水平梯形變形”。水平梯形變形的校正被稱為“水平梯形失真校正”。
為了從以這種方式處在一側(cè)的投影儀1投影圖像和好像從正面投影的那樣將影像投影在屏幕101上，有必要根據(jù)投影儀1的投影位置事先計(jì)算圖像是如何失真的。此時(shí)，通過形成人為地沿著與從一側(cè)投影影像時(shí)的失真形狀相反的方向失真的圖像并投影它，即使影像是從橫向投影的，也可以使它看起來像從正面投影圖像時(shí)那樣。為了獲得在上例中的像如圖3A中那樣的投影影像，在如圖3C中所示的LCD板面上有意地使圖3B的輸入圖像變形，并且將這個(gè)圖像投影到屏幕101上。
圖4A顯示了從圖2中的第三象限ZONE3投影的圖像。另外，圖4B顯示了輸入原始圖像；而圖4C顯示了在LCD的板面上的圖像。
圖3A的水平梯形失真是梯形失真，但是，在把沿著垂直方向的失真成分加入其中的圖4A的情況下，失真形狀變得更加復(fù)雜。當(dāng)希望獲得如圖4A中所示的校正之后的正正方形(regular square)投影圖像時(shí)，必須使LCD板圖像成為如圖4C中所示，好像圖像在LCD板面內(nèi)旋轉(zhuǎn)了的圖像。
在上述圖4C和3C的兩種情況中，如果在LCD板面的有效顯示區(qū)上充分顯示有意使失真與校正之前的投影圖像形狀相反的圖像，那么在屏幕上獲得分辨率下降和亮度盡可能多地得到抑制的校正正方形(square)投影圖像。
下面，更詳細(xì)地說明通過將輸入圖像轉(zhuǎn)換成LCD板的圖像，能夠進(jìn)行這樣的校正的圖像投影設(shè)備和圖像投影方法的實(shí)施例。在這種圖像轉(zhuǎn)換中，將從如圖4A中所示的第三象限ZONE3投影的情況取作一個(gè)例子，求出能夠同時(shí)校正水平和垂直失真的地址生成的一般公式。只在水平方向或只在垂直方向失真的圖像可以通過在這個(gè)一般公式中令水平或垂直投影角等于0的情況來表達(dá)。另外，僅僅除了公式不同之外，從除了第三象限ZONE3之外的其它象限投影的概念是相同的。
圖5顯示了投影儀的基本配置。
投影儀1具有電路部分2，該電路部分2包括將各種信號(hào)處理應(yīng)用于視頻信號(hào)(輸入視頻信號(hào))VIDEO的電路和各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路。電路部分2在它的信號(hào)處理電路部分中，包括作為本發(fā)明的控制裝置和處理裝置的中央處理單元(CPU)2a、作為本發(fā)明的地址生成裝置的地址生成單元(ADG)2b、和數(shù)據(jù)內(nèi)插裝置(INT)2c。投影儀1具有顯示裝置3b，例如，LCD板，該顯示裝置3b用于顯示通過轉(zhuǎn)換將各種信號(hào)處理應(yīng)用于輸入視頻信號(hào)VIDEO而獲得的信號(hào)所指示的原始圖像來獲得的圖像3a。另外，投影儀1含有投影單元4和光學(xué)單元5，投影單元4包括照射顯示裝置3b的光源，和光學(xué)單元5包括用于投影由投影單元4照射的顯示裝置3b的圖像3a的各種透鏡。LCD板3可以是透射類或反射類的任何一種。在每一種情況下，通過光學(xué)單元5將圖像3a投影在實(shí)質(zhì)上(substantially)垂直的投影面，例如，屏幕101上，來作為投影圖像101a。對(duì)于RGB色，配備了三個(gè)LCD板3。不同色的圖像在光學(xué)單元5中組合在一起。
由于CPU 2a控制數(shù)據(jù)內(nèi)插，就廣義來說，它是內(nèi)插裝置之一。CPU 2a和數(shù)據(jù)內(nèi)插裝置2c構(gòu)成本發(fā)明中的“內(nèi)插裝置”的一個(gè)實(shí)施例。CPU 2a還充當(dāng)選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)的選擇裝置和為找出地址之間的相對(duì)關(guān)系而映射的映射裝置。CPU 2a還具有控制其余配置的作用。后面將說明代表性點(diǎn)地址的計(jì)算和映射的細(xì)節(jié)。另外，盡管在如圖5中所示的例子中未說明，但本發(fā)明中的“存儲(chǔ)裝置”配備在數(shù)據(jù)內(nèi)插裝置2c的內(nèi)部。
投影儀1具有用于獲得指示LCD板3和屏幕101之間的圖像的相對(duì)關(guān)系的相對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的裝置(下文稱之為“相對(duì)關(guān)系獲取裝置”)。相對(duì)關(guān)系獲取(RRG)裝置6可以采取各種形式，例如，從外界接收相對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)作為輸入的輸入單元、外部操作裝置(按鈕等)、用于事先存儲(chǔ)預(yù)測相對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，例如，ROM、或由本身檢測相對(duì)關(guān)系的裝置。相對(duì)關(guān)系獲取裝置6至少獲取，例如，圖像到屏幕101的距離和由光學(xué)單元5的光軸和屏幕表面形成的夾角。
在利用液晶顯示板或像素固定的其它顯示板的投影儀中，有時(shí)，輸入原始圖像的像素?cái)?shù)目和輸出圖像的像素?cái)?shù)目將是不同的。由于這個(gè)原因，投影儀配有用于轉(zhuǎn)換像素?cái)?shù)目的信號(hào)處理功能。這將被稱為“定標(biāo)功能”。在這個(gè)處理中，在原來不存在像素?cái)?shù)據(jù)的位置上的數(shù)據(jù)是必不可少的，因此，要對(duì)像素進(jìn)行內(nèi)插。在內(nèi)插運(yùn)算中，利用周邊像素的數(shù)據(jù)來形成目標(biāo)位置的像素?cái)?shù)據(jù)。這種功能通過在稱為“圖像處理器”的圖像處理電路中內(nèi)置，例如，稱為“定標(biāo)器”的電路模塊來實(shí)現(xiàn)。
圖6是包括在圖5的電路部分2中的圖像處理器和在它的外圍的電路模塊的配置的例子的視圖。
所說明的圖像處理電路具有梳狀濾波器21、色度解碼器22、選擇開關(guān)(SW)23、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/DC)24、圖像處理器25、由SDRAM等構(gòu)成的圖像存儲(chǔ)器26、和CPU 2a。在這些部件當(dāng)中，圖像處理器25和CPU 2a是實(shí)現(xiàn)圖像轉(zhuǎn)換功能的配置的具體例子。注意，也可以在圖像處理器25中整體地形成這些圖像存儲(chǔ)器26和CPU 2a的功能。
所說明的圖像處理電路可以處理復(fù)合視頻信號(hào)、Y/C信號(hào)、和RGB信號(hào)中的任何一種視頻信號(hào)。將復(fù)合視頻信號(hào)輸入到梳狀濾波器21，將Y/C信號(hào)輸入到色度解碼器22，和將RGB信號(hào)輸入到選擇開關(guān)23。當(dāng)考慮輸入復(fù)合視頻信號(hào)的情況時(shí)，在梳狀濾波器21上將其轉(zhuǎn)換成Y/C信號(hào)，和在隨后的色度解碼器22上再轉(zhuǎn)換成YUV信號(hào)。由選擇開關(guān)23選擇的信號(hào)經(jīng)A/DC 24轉(zhuǎn)換，而變成數(shù)字信號(hào)。將這個(gè)信號(hào)輸入到執(zhí)行所希望的信號(hào)處理的圖像處理器25中。此時(shí)，圖像處理器25的處理受將相對(duì)關(guān)系信息RRI輸入給它的CPU 2a的控制。在處理期間適當(dāng)?shù)乩脠D像存儲(chǔ)器26。在執(zhí)行了所希望的信號(hào)處理之后，將處理過的信號(hào)發(fā)送到顯示裝置，例如，LCD板3。根據(jù)這個(gè)信號(hào)在LCD板3上顯示要投影的圖像。
圖7顯示了圖像處理器內(nèi)部的電路模塊的配置的例子。
圖像處理器25具有IP(隔行-逐行)轉(zhuǎn)換單元251、定標(biāo)器252、CPU接口253、存儲(chǔ)器控制單元254、和只讀存儲(chǔ)器(ROM)255。定標(biāo)器252含有作為如圖5中所示的地址生成裝置2b的一個(gè)實(shí)施例的地址生成單元256、系數(shù)生成單元257、和作為如圖5中所示的數(shù)據(jù)內(nèi)插裝置2c的一個(gè)實(shí)施例的濾波單元258。在這些部件當(dāng)中，如圖6中所示的系數(shù)生成單元257、濾波單元258和CPU 2a構(gòu)成本發(fā)明中的“內(nèi)插裝置”的一個(gè)實(shí)施例。
將輸入到圖像處理器25中的視頻信號(hào)發(fā)送到IP轉(zhuǎn)換單元251，該IP轉(zhuǎn)換單元251將隔行信號(hào)轉(zhuǎn)換成逐行信號(hào)。在這個(gè)處理中，使用到圖像存儲(chǔ)器26。通過使IP轉(zhuǎn)換單元251與作為存儲(chǔ)器接口的存儲(chǔ)器控制單元254相連接，IP轉(zhuǎn)換單元251借助于圖像存儲(chǔ)器26傳送圖像數(shù)據(jù)。將變成逐行的信號(hào)發(fā)送到用于進(jìn)行定標(biāo)的定標(biāo)器252，在定標(biāo)器252內(nèi)部，在地址生成單元256處生成失真校正所需要的地址。讓系數(shù)生成單元254生成濾波系數(shù)，并且將所生成的濾波系數(shù)供應(yīng)給濾波單元258。濾波單元258利用已知的濾波系數(shù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，以將由輸入視頻信號(hào)所指示的原始圖像轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定尺寸和形狀的LCD板的圖像。將轉(zhuǎn)換過的圖像的信號(hào)輸出和發(fā)送到LCD板3。使保存在這個(gè)內(nèi)插運(yùn)算中所使用的諸如濾波系數(shù)之類的數(shù)據(jù)的ROM255與定標(biāo)器252相連接。使控制包括這一系列處理在內(nèi)的圖像處理的CPU 2a的接口253與IP轉(zhuǎn)換單元251、定標(biāo)器252、和ROM255相連接。
圖8是濾波單元258的配置的方塊圖。
光學(xué)單元258包括垂直方向內(nèi)插濾波器(VIF)11、水平方向內(nèi)插濾波器(HIF)12、存儲(chǔ)裝置13、和2個(gè)選擇器(SEL)14和15。存儲(chǔ)裝置13包括第一寄存器13a和第二寄存器13b。
將原始數(shù)據(jù)和垂直方向?yàn)V波系數(shù)組輸入到垂直方向內(nèi)插濾波器11。垂直方向內(nèi)插濾波器11的輸出端與選擇器14的輸入端相連接，而選擇器14的輸出端與第一寄存器13a相連接。第一寄存器13a的輸出端與第二寄存器13b的輸入端和選擇器15的輸入端相連接。選擇器15的輸出端與水平方向內(nèi)插濾波器12相連接。將水平方向?yàn)V波系數(shù)組輸入到水平方向內(nèi)插濾波器12。從水平方向內(nèi)插濾波器12輸出新的像素?cái)?shù)據(jù)。
當(dāng)首先將原始像素?cái)?shù)據(jù)和濾波系數(shù)組輸入到垂直方向內(nèi)插濾波器11時(shí)，CPU 2a選擇所需要的原始像素?cái)?shù)據(jù)，并且讓所選擇的原始像素?cái)?shù)據(jù)穿過垂直方向內(nèi)插濾波器11，從而，執(zhí)行一維(垂直方向)濾波運(yùn)算。內(nèi)插濾波器11輸出通過利用，例如，垂直方向上的4個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)生成的內(nèi)插數(shù)據(jù)。在，例如，在內(nèi)插點(diǎn)周圍的4個(gè)像素列上重復(fù)進(jìn)行這個(gè)過程，從而將垂直方向上的4個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd依次從垂直方向內(nèi)插濾波器11輸出到選擇器14。選擇器14在切換輸出的同時(shí)，將4個(gè)垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd分發(fā)到第一寄存器13a中的預(yù)定存儲(chǔ)部分(或預(yù)定地址)。當(dāng)收集到4個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd時(shí)，第一寄存器13a將它們輸出到第二寄存器13b和選擇器15。讓4個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd穿過選擇器15，并輸入到水平方向內(nèi)插濾波器12。水平方向內(nèi)插濾波器12根據(jù)輸入的濾波系數(shù)組，執(zhí)行一維(水平方向)濾波運(yùn)算，并且，輸出結(jié)果，來作為新的像素?cái)?shù)據(jù)。
以與如上所述相同的方式，一個(gè)接一個(gè)地生成新的像素?cái)?shù)據(jù)。為了生成一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)位，需要執(zhí)行四次垂直方向上的濾波運(yùn)算和一次水平方向上的濾波運(yùn)算。第二寄存器13b具有移動(dòng)內(nèi)插數(shù)據(jù)的功能。由于這個(gè)原因，數(shù)據(jù)傳送是可能的，例如，在圖8中內(nèi)插數(shù)據(jù)Vc和Vd向上移動(dòng)到存儲(chǔ)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va＝和Vb＝的位置。由于具有這樣的移動(dòng)功能，在第二次和隨后各次生成像素?cái)?shù)據(jù)的過程中，可以在第二寄存器13b的所需位置上設(shè)置前一次生成像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)計(jì)算的垂直方向?yàn)V波運(yùn)算結(jié)果(內(nèi)插數(shù)據(jù)Va＝到Vd＝)。
CPU 2a控制包括這些寄存器13a和13b和選擇器14和15的整個(gè)濾波單元258。并且，CPU 2a控制濾波單元258和系數(shù)生成單元257，以便控制垂直方向內(nèi)插濾波器11，從而不通過原始圖像的同一組合繼續(xù)進(jìn)行利用同一濾波系數(shù)的處理。取而代之，在CPU 2a的控制下，使前一次計(jì)算的垂直內(nèi)插運(yùn)算結(jié)果(內(nèi)插數(shù)據(jù))移動(dòng)到第二寄存器13b中的所需的位置，和通過選擇器15將它給予水平方向內(nèi)插濾波器12。
接著，將說明失真圖像的地址生成。
將來自相對(duì)關(guān)系獲取(RRG)裝置6的相對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)輸入到CPU 2a(圖6)。CPU 2a本身，以及如圖7中所示的圖像處理器25中的地址生成單元256在CPU 2a的控制下，生成用于有效轉(zhuǎn)換原始圖像的失真圖像數(shù)據(jù)的地址。
下面將主要說明從根據(jù)相對(duì)于屏幕的正面位置，沿著垂直方向向上偏轉(zhuǎn)了α度和沿著水平方向從屏幕正面向左旋轉(zhuǎn)了β度的位置處傾斜投影正面投影儀的圖像的情況。
當(dāng)角度α和β是正的時(shí)，投影位置落在圖2的第三象限ZONE3內(nèi)。從另一個(gè)象限投影時(shí)的校正可以通過基本上相同的概念和方法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，這里還將說明當(dāng)輸入分辨率為VGA(640個(gè)像素×480條線)的視頻信號(hào)來作為輸入信號(hào)時(shí)，通過圖像轉(zhuǎn)換處理進(jìn)行消除屏幕上投影圖像的失真的校正的情況，這種情況將分辨率轉(zhuǎn)換成SVGA(800個(gè)像素×600條線)，和這種情況是從傾斜方向投影的。
圖9A顯示了在正面投影的情況下，在右手坐標(biāo)系中的投影儀1和屏幕101之間的位置關(guān)系。另外，與此相對(duì)應(yīng)的yz平面視圖被顯示在圖9B中，而與此相對(duì)應(yīng)的xy平面視圖被顯示在圖9C中。此時(shí)，投影儀的位置坐標(biāo)用(Px，Py，Pz)表示，和屏幕101上任何點(diǎn)的位置坐標(biāo)用(Sx，Sy，Sz)表示。通過位置坐標(biāo)(Px，Py，Pz)和(Sx，Sy，Sz)、和傾斜投影角α和β所確定的屏幕101和投影儀1之間的距離是如上所述的相對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)。
如圖9B和9C中所示，在正面投影中，屏幕表面和光軸垂直相交。但是，光軸與屏幕表面不相交在屏幕中心上，而是相交在與底部較接近的位置上，即，這里，在接近屏幕的底側(cè)中心的位置上。這是因?yàn)?，在將正面投影儀放置在桌子上或使正面投影儀懸掛在天花板下的情況下，這兩種布置都使得連接透鏡中心和屏幕中心的直線不與地面平行。這是當(dāng)將投影儀放置在桌子上時(shí)，為了使要投影的圖像的下端部不投影到桌子上而設(shè)計(jì)的技術(shù)要求(specification)，我們稱此為“光學(xué)補(bǔ)償”。
圖10A顯示了在沿著垂直方向向上偏轉(zhuǎn)α度和沿著水平方向相對(duì)于屏幕往左偏轉(zhuǎn)β度地傾斜地投影圖像的情況下，在右手坐標(biāo)系中的投影儀和屏幕之間的位置關(guān)系。另外，圖10B顯示了yz平面視圖，和圖10C顯示了xy平面視圖。此時(shí)，右手坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角在垂直方向上變成α度和在水平方向上變成(-β)度。
這里，為了便于理解梯形失真校正，將考慮相對(duì)視點(diǎn)的改變。在圖10A到10C中，通過移動(dòng)投影儀1的位置，從傾斜方向投影圖像，但是，這里假設(shè)在使投影儀1不移動(dòng)的那個(gè)位置上使屏幕101繞軸旋轉(zhuǎn)，而同時(shí)保持相對(duì)位置關(guān)系不變。
圖11A到11C顯示了在屏幕繞軸旋轉(zhuǎn)的情況下，與圖10A到圖10C等效的傾斜投影的位置關(guān)系。此時(shí)，當(dāng)在右手坐標(biāo)系中表示時(shí)，屏幕以它的底側(cè)(x-軸)為中心相對(duì)于直立位置沿著y方向(向后側(cè))傾斜了(-α)度和以它的左側(cè)(z-軸)為中心沿著逆時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)了β度。也就是說，如圖11B和11C中所示的傾角和旋轉(zhuǎn)角具有與如圖10A到10C中所示的相對(duì)于投影儀的擺放位置的投影角相反的符號(hào)(sign)。
如圖11A到圖11C所示，下面將考慮當(dāng)存在處在正面位置上的投影儀1時(shí)，投影影像(投影圖像)是如何變形的和影像如何被投影到相對(duì)于這個(gè)位置傾斜的屏幕(下面，被描述成101t)上的。
讓投影儀1投影的光穿過圖10A中屏幕101所處的zx平面，并投影到傾斜屏幕上。讓傾斜屏幕101t所處的平面以原點(diǎn)為中心沿著垂直方向旋轉(zhuǎn)(-α)度和水平地旋轉(zhuǎn)β度，因此，可以用以原點(diǎn)為中心的旋轉(zhuǎn)矩陣來表示。在本實(shí)施例中，存在沿著水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)，因此，旋轉(zhuǎn)矩陣通過首先沿著水平方向旋轉(zhuǎn)，然后，沿著垂直方向旋轉(zhuǎn)的過程來定義。具體地說，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)之后，zx平面上的法向矢量(nx，ny，nz)通過如下矩陣公式(2)來表示nxnynz=1000cos(-α)-sin(-α)0sin(-α)cos(-α)cosβ-sinβ0sinβcosβ0001010...(2)]]>當(dāng)考慮連接投影儀1的位置和屏幕101所處的zx平面上的點(diǎn)的直線，和求出這條直線和具有矩陣公式(1)的法向矢量的畫面之間的交點(diǎn)時(shí)，投影在傾斜屏幕101t的平面上的坐標(biāo)點(diǎn)就求出來了。當(dāng)觀看如圖10A中所示，聚焦在屏幕正面上的這個(gè)傾斜坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，像沿著相反方向旋轉(zhuǎn)那樣，再次以原點(diǎn)為中心，沿著垂直方向旋轉(zhuǎn)α度和沿著水平方向旋轉(zhuǎn)(-β)度就足夠了。然后，找出從傾斜方向投影圖像的失真形狀。通過這樣的方法得出的沿著x-方向、y-方向、和z-方向的坐標(biāo)被顯示在方程(3-1)、(3-2)、和(3-3)中。
Kx=(Sx·Pz-Sz·Px)·sinα+(Sy·Px-Sx·Py)·cosα(Sx-Px)·sin(-β)+(Sy-Py)·cosα·cos(-β)-(Sz-Pz)·sinα·cos(-β)...(3-1)]]>Ky＝0...(3-2)Kz=(Sx·Py-Sy·Px)sinαsin(-β)+(Sx·Pz-Sz·Px)cosαsin(-β)+(Sy·Pz-Sz·Py)cos(-β)(Sx-Px)·sin(-β)+(Sy-Py)·cosα·cos(-β)-(Sz-Pz)·sinα·cos(-β)...(3-3)]]>通過這些方程表示的(Kx，Ky，Kz)是當(dāng)通過如圖10B中所示，垂直地使投影儀1向上偏轉(zhuǎn)α度和在如圖10C中所示，沿著水平方向相對(duì)于屏幕101往左(-β)度的角度上來投影圖像時(shí)，梯形失真導(dǎo)致變形的坐標(biāo)。
圖12A和12B顯示了綜合在一起的坐標(biāo)關(guān)系。在這些圖形中，(Sx，Sy，Sz)是屏幕坐標(biāo)，并且與投影在，在正面投影的情況下，是正長方形(regularsquare)形狀的屏幕上的原始圖像的坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)。另外，(Kx＝，Ky＝，Kz＝)投影在像圖11B和圖11C中那樣傾斜的屏幕101t的平面上的坐標(biāo)。正如上面所說明的那樣，(Kx，Ky，Kz)是因梯形失真而變形的坐標(biāo)。
這樣，上面三個(gè)方程(3-1)、(3-2)、和(3-3)給出了從任意方向投影引起的梯形失真所致的變形坐標(biāo)。
接著，求出與到用作顯示裝置的LCD板3的輸出信號(hào)(影像)的分辨率相匹配的坐標(biāo)的、從方程(3-1)、(3-2)、和(3-3)得出的變形坐標(biāo)。也就是說，在SVGA輸出的情況下，在失真之前圖像的x-坐標(biāo)Sx從0變化到799，和z-坐標(biāo)Sz從0變化到599。求出此時(shí)在梯形失真之后的x-坐標(biāo)Kx和z-坐標(biāo)Kz。注意，由于圖像處在zx平面上，y-坐標(biāo)Sy和Ky是0。
圖13A顯示了正面投影的SVGA輸出圖像的地址圖的圖像PIOUT，和圖13B顯示了當(dāng)定義α＝10和-β＝-30時(shí)，在對(duì)梯形變形進(jìn)行坐標(biāo)變換之后，SVGA輸出圖像的地址圖的圖像(下面，失真圖像)PIK。在這些圖形中，為了避免示例的復(fù)雜性，未示出所有像素位置的取樣點(diǎn)。取樣點(diǎn)用每33個(gè)像素一個(gè)黑點(diǎn)來表示。當(dāng)需要時(shí)，可以在CPU 2a上計(jì)算這些取樣點(diǎn)的地址，或者，可以將事先計(jì)算的地址存放在ROM 255中，作為參考表。在后一種情況下，ROM 255對(duì)應(yīng)于如圖1中所示的相對(duì)關(guān)系獲取裝置6。
接著，如圖14A中所示，將要通過校正獲得的影像的圖像PI(要在屏幕上實(shí)現(xiàn)的投影圖像的虛圖像，下面稱之為“投影圖像”)疊加在如圖13B中所示因失真而變形的坐標(biāo)空間上。因此，投影圖像PI被映射在失真圖像PIK上，并兩個(gè)圖像的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到確定。此時(shí)，輸入原始圖像是VGA，但是，為了調(diào)整圖像的尺寸和位置，可以按任何尺寸(例如，SVGA的尺寸)和在變形地址空間(失真圖像PIK)中的任何位置處安排投影圖像PI。注意，如果投影圖像PI沒有完全被包含在失真圖像PIK內(nèi)，在內(nèi)插之后，圖像的一部分將丟失。于是，最好，要求具有所希望的縱橫比(在本例中，4∶3)的投影圖像的尺寸在失真圖像的地址空間中變成最大極限。然后，這個(gè)投影圖像PI的位置和尺寸退化成簡單圖形問題。例如，借助于如圖14A中所示的位置和尺寸，唯一地確定投影圖像PI和失真圖像PIK之間的關(guān)系。
在這樣的映射(聯(lián)系地址)中，已經(jīng)從上面的方程(3-1)、(3-2)、和(3-3)中求出失真圖像PIK的地址分布。因此，即使不使用實(shí)際的物理存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)資源)，例如，也可以通過在CPU 2a中假設(shè)虛存儲(chǔ)空間來執(zhí)行映射。由于這個(gè)原因，映射本身變成高速的，并且，無需借助于物理存儲(chǔ)器來傳送數(shù)據(jù)，因此，即便重做數(shù)次，總處理時(shí)間占整個(gè)圖像轉(zhuǎn)換時(shí)間的比例也是極少的。
通過映射獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系是失真圖像和成為屏幕上沒有失真的正正方形(regular square)的所希望的投影圖像之間的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是，失真圖像是圖像投影在原來沒有失真的正正方形(regular square)的LCD板上的結(jié)果。于是，通過利用地址的上面對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以生成用于獲取屏幕上沒有失真的投影圖像的LCD板3的圖像。
更詳細(xì)地說，在SVGA輸出的情況下，LCD板3的有效顯示區(qū)的坐標(biāo)數(shù)目變成800×600。對(duì)于所有這些點(diǎn)，在圖像的映射地址上進(jìn)行內(nèi)插。在此時(shí)在800×600個(gè)點(diǎn)上的內(nèi)插當(dāng)中，在如圖14A中所示的失真圖像PIK和投影圖像PI重疊的區(qū)域的所有地址上的內(nèi)插中，選擇濾波系數(shù)，以便能夠像投影圖像那樣再現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)，并且，用濾波系數(shù)加權(quán)再現(xiàn)圖像所需的原始圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，以形成新像素?cái)?shù)據(jù)。根據(jù)通過映射所找到的上面地址對(duì)應(yīng)關(guān)系，將形成的新像素?cái)?shù)據(jù)分配給唯一地確定像縱橫比為4∶3的正正方形(regularsquare)屏幕那樣的SVGA屏幕中的排列位置的地址上。另一方面，在如圖14A中所示，失真圖像PIK中處在投影圖像PI周圍的區(qū)域的內(nèi)插中，結(jié)果變成沒有圖像數(shù)據(jù)的黑色像素的組合，因此，即使在內(nèi)插之后，也可以將黑色圖像數(shù)據(jù)分配給SVGA屏幕中的相對(duì)應(yīng)的位置上。
圖14B顯示了通過這樣的圖像轉(zhuǎn)換過程所生成的SVGA輸出圖像。這個(gè)圖像是梯形失真校正之后的圖像。當(dāng)像圖4C中那樣在LCD板上顯示這個(gè)圖像和像圖4A中那樣投影它時(shí)，在屏幕上獲得正正方形(regular square)投影圖像。確定通過映射獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便像上述那樣，圖像尺寸重疊的區(qū)域變成最大，因此，在屏幕上的投影圖像中，亮度和分辨率的下降被抑制到最低程度。
在圖13A和圖13B中的上面說明中，通過與輸出圖像(SVGAn圖像)的尺寸相匹配的600×800地址給出輸出圖像PIOUT，使它變形，并生成失真圖像PIK。然后，如圖14A中所示，使用在改變投影圖像PI的尺寸和位置的同時(shí)將投影圖像PI疊加在失真圖像上和在疊加之后從兩個(gè)圖像中找出失真校正所需要的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程。也可以通過如下技術(shù)找出與此相同的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在圖14A中，通過與原始圖像(VGAn圖像)相同的640×480個(gè)地址求出輸出圖像PIOUT，并且，使它變形，以生成失真圖像PIK。在圖14A中，改變失真圖像PIK的尺寸，而不改變投影圖像PI的尺寸，因?yàn)閺念^開始它就與SVGA相對(duì)應(yīng)。對(duì)于兩個(gè)圖像的最佳疊加，只改變它的位置。通過這種技術(shù)，結(jié)果也變成與圖14A的那種結(jié)果相同。
雖然上面說明了從左下位置(第三象限ZONE3)向屏幕投影時(shí)的失真校正，但是，在從其它位置投影的情況下，只有求出失真坐標(biāo)的方程是不同的。上面說明的校正方法的過程是相同的。
圖15A-1和15B-1是從右下位置(第四象限ZONE4)向屏幕101投影時(shí)的右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖。當(dāng)假設(shè)不是相對(duì)于正向投影來移動(dòng)投影儀1的投影位置時(shí)，在使屏幕101繞軸旋轉(zhuǎn)以便獲得相同相對(duì)關(guān)系的情況下的xy平面視圖和yz平面視圖顯示在圖15A-2和15B-2中。此時(shí)，右手坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角在垂直方向上變成(-α)度和在水平方向上變成(-β)度。
求出投影在傾斜屏幕101t上的梯形失真坐標(biāo)的方程顯示在方程(4-1)、(4-2)、和(4-3)中Kx=(Sx·Pz-Sz·Px)·sinα+(Sy·Px-Sx·Py)·cosα(Sx-Px)·sinβ+(Sy-Py)·cosα·cosβ-(Sz-Pz)·sinα·cosβ...(4-1)]]>Ky＝0 ...(4-2)Kz=(Sx·Px-Sx·Py)·sinα·sinβ-(Sz·Px-Sx·Pz)·cosα·sinβ+(Sy·Pz-Sz·Py)·cosβ(Sx-Px)·sinβ+(Sy-Py)·cosα·cosβ-(Sz-Pz)·sinα·cosβ...(4-3)]]>圖16A-1和16B-1是從左上位置(第二象限ZONE2)向屏幕101投影時(shí)右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖。并且，當(dāng)不是相對(duì)于正向投影來移動(dòng)投影儀1的投影位置時(shí)，在使屏幕101繞軸旋轉(zhuǎn)以便獲得相同的相對(duì)關(guān)系的情況下的xy平面視圖和yz平面視圖顯示在圖16A-2和16B-2中。此時(shí)，右手坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角在垂直方向上變成α度和在水平方向上變成β度。
求出投影在傾斜屏幕101t上的梯形失真坐標(biāo)的方程被顯示在方程(5-1)、(5-2)、和(5-3)中Kx=(Sx·Pz-Sz·Px)·sin(-α)+(Sy·Px-Sx·Py)·cos(-α)(Sx-Px)·sin(-β)+(Sy-Py)·cos(-α)·cos(-β)-(Sz-Pz)·sin(-α)·cos(-β)...(5-1)]]>Ky＝0...(5-2)Kz=(SyPx-SxPy)sin(-α)sin(-β)+(SzPx-SxPz)cos(-α)sin(-β)+(SyPz-SzPy)cos(-β)(Sx-Px)sin(-β)+(Sy-Py)cos(-α)cos(-β)-(Sz-Pz)sin(-α)cos(-β)...(5-3)]]>圖17A-1和17B-1是從右上位置(第一象限ZONE1)向屏幕101投影時(shí)右手坐標(biāo)系的xy平面視圖和yz平面視圖。另外，當(dāng)不是相對(duì)于正向投影來移動(dòng)投影儀1的投影位置時(shí)，在使屏幕101繞軸旋轉(zhuǎn)以便獲得相同的相對(duì)關(guān)系的情況下的xy平面視圖和yz平面視圖被顯示在圖17A-2和17B-2中。此時(shí)，右手坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)角在垂直方向變成α度和在水平方向變成(-β)度。
求出投影在傾斜屏幕101t上的梯形失真坐標(biāo)的方程被顯示在方程(5-1)、(5-2)、和(5-3)中Kx=(Sx·Pz-Sz·Px)·sin(-α)+(Sy·Px-Sx·Py)·cos(-α)(Sx-Px)·sinβ+(Sy-Py)·cos(-α)·cosβ-(Sz-Pz)·sin(-α)·cosβ...(6-1)]]>Ky＝0 ...(6-2)Kz=(Sy·Px-Sx·Py)·sin(-α)·sinβ-(Sz·Px-Sx·Pz)·cos(-α)·sinβ+(Sy·Pz-Sz·Py)·cosβ(Sx-Px)·sinβ+(Sy-Py)·cos(-α)·cosβ-(Sz-Pz)·sin(-α)·cosβ...(6-3)]]>接著，詳細(xì)說明本實(shí)施例中的內(nèi)插運(yùn)算。
圖18是將連接構(gòu)成由梯形失真所致的變形坐標(biāo)的地址當(dāng)中的與水平線相對(duì)應(yīng)的傾斜地址點(diǎn)的直線疊加在原始圖像上的圖。
為了方便起見，如圖18中所顯示的，沿著水平方向上附上字母A、B、和C，沿著垂直方向上附上數(shù)字1、2、和3，并且，利用此時(shí)水平位置和垂直位置的組合來指示原始像素?cái)?shù)據(jù)。例如，在圖18中，在左上端上的原始像素?cái)?shù)據(jù)被表示成“A1”?，F(xiàn)在，假設(shè)要內(nèi)插的像素的位置是“B3”的原始像素?cái)?shù)據(jù)的位置。
下面，將說明沿著垂直方向?qū)ο袼財(cái)?shù)據(jù)執(zhí)行內(nèi)插運(yùn)算(第一內(nèi)插運(yùn)算)幾次和沿著水平方向?qū)τ纱说玫降膸讉€(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行內(nèi)插運(yùn)算(第二內(nèi)插運(yùn)算)的情況。
在本實(shí)施例中，每當(dāng)通過內(nèi)插運(yùn)算來生成一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)D1時(shí)，選擇所使用的原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合。選擇是根據(jù)傾斜地址線AL1和沿著垂直方向連接原始像素的垂直線VLa、VLb、VLc、和VLd之間的交點(diǎn)進(jìn)行的。垂直線VLa、VLb、VLc、和VLd的每一條是連接事先確定的原始像素的不變位置，例如，像素中心的直線。在圖18中，像素中心用空心圓圈表示。地址線AL1和垂直線VLa的交點(diǎn)用Pva來定義。同樣，地址線AL1和垂直線VLb的交點(diǎn)用Pvb來定義，地址線AL1和垂直線VLc的交點(diǎn)用Pvc來定義，以及地址線AL1和垂直線VLd的交點(diǎn)用Pvd來定義。
交點(diǎn)PVa位于原始像素?cái)?shù)據(jù)A3的中心和原始像素?cái)?shù)據(jù)A4的中心之間，因此，根據(jù)交點(diǎn)PVa來選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)A2、A3、A4、和A5。按照與上面相同的方式，在B列中選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)B2、B3、B4、和B5，在C列中選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)C1、C2、C3、和C4，以及在D列中選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)D1、D2、D3、和D4。
由如圖6中所示的CPU 2a來選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)。將所選擇的基本像素?cái)?shù)據(jù)依次輸入到圖8的垂直方向內(nèi)插濾波器11中。
在垂直方向內(nèi)插濾波器11中，依次進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算。本例中的第一內(nèi)插運(yùn)算是4-抽頭卷積運(yùn)算。于是，利用如方程(7-1)、(7-2)、(7-3)、和(7-4)所示的計(jì)算方程來計(jì)算在交點(diǎn)PVa、PVb、PVc、和PVd上的垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd。
Va=A2×h(-1-za1za1+za2)+A3×h(-za1za1+za2)+A4×h(za2za1+za2)+A5×h(1+za2za1+za2)...(7-1)]]>Vb=B2×h(-1-zb1zb1+zb2)+B3×h(-zb1zb1+zb2)+B4×h(zb2zb1+zb2)+B5×h(1+zb2zb1+zb2)...(7-2)]]>Vc=C1×h(-1-zc1zc1+zc2)+C2×h(-zc1zc1+zc2)+C3×h(zc2zc1+zc2)+C4×h(1+zc2zc1+zc2)...(7.3)]]>Vd=D1×h(-1-zd1zd1+zd2)+D2×h(-zd1zd1+zd2)+D3×h(zd2zd1+zd2)+D4×h(1+zd2zd1+zd2)...(7.4)]]>這里，在方程(7-1)中，相差za1是數(shù)據(jù)A3的原始像素中心和交點(diǎn)PVa之間的相差，同時(shí)相差za2是數(shù)據(jù)A4的原始像素中心和交點(diǎn)PVa之間的相差。同樣，在方程(7-2)中，相差zb1是數(shù)據(jù)B3的原始像素中心和交點(diǎn)PVb之間的相差，和相差zb2是數(shù)據(jù)B4的原始像素中心和交點(diǎn)PVb之間的相差。這些相差都顯示在圖18中。此外，其它交點(diǎn)PVc和PVd和沿著垂直方向最接近的兩個(gè)像素的中心之間的相差zc1、zc2、zd1、和zd2是按照與上面相同的方式來定義的。根據(jù)這些相差，由如圖7中所示的系數(shù)生成單元257生成垂直方向?yàn)V波系數(shù)組。注意，也可以事先生成垂直方向?yàn)V波系數(shù)組和將其保存在ROM 255等中。
因此，在交點(diǎn)PVa、PVb、PVc、和PVd的位置上生成垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd。
如圖8中所示的選擇器14在切換的同時(shí)，將垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd存儲(chǔ)在第一寄存器13a的預(yù)定地址上。
接著，讓內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd穿過選擇器15，并被供應(yīng)給水平方向內(nèi)插濾波器12。水平方向內(nèi)插濾波器12對(duì)內(nèi)插數(shù)據(jù)Va、Vb、Vc、和Vd進(jìn)行水平方向內(nèi)插運(yùn)算(第二內(nèi)插運(yùn)算)。
在第二內(nèi)插運(yùn)算中，沿著水平方向最接近的兩條垂直線VLb和VLc和內(nèi)插位置P1之間的相差通過x1和x2來定義。此時(shí)，在內(nèi)插位置P1上通過水平內(nèi)插所生成的像素?cái)?shù)據(jù)D1通過如方程(8)中所示的4-抽頭內(nèi)插運(yùn)算來計(jì)算。
D1=Va×h(-1-x1x1+x2)+Vb×h(-x1x1+x2)+Vc×h(x2x1+x2)+Vb×h(1+x2x1+x2)...(8)]]>注意，水平方向?yàn)V波系數(shù)組是根據(jù)相差x1和x2在系數(shù)生成單元257上生成，并且直接或穿過ROM 255等之后將它從系數(shù)生成單元257供應(yīng)到水平方向內(nèi)插濾波器12。
如上所述，新像素?cái)?shù)據(jù)D1是在內(nèi)插位置P1上通過多次(在本例中為4次)第一內(nèi)插運(yùn)算和一次第二內(nèi)插運(yùn)算來生成的。以與上面相同的方式，在下一個(gè)內(nèi)插位置P2上生成像素?cái)?shù)據(jù)D2。
圖19顯示了當(dāng)在位置P1之后的位置P2上生成像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)地址線和原始圖像之間的關(guān)系。
當(dāng)通過內(nèi)插處理在位置P2上生成數(shù)據(jù)時(shí)，從它的周圍選擇4個(gè)列中數(shù)據(jù)的4個(gè)位，即，總共原始圖像數(shù)據(jù)的16個(gè)位。以與生成位置P1的情況相同的方式，將傾斜地址線AL1和4個(gè)列的垂直方向直線之間的交點(diǎn)用作參考，來選擇原始圖像數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)選擇原始像素?cái)?shù)據(jù)組，以便兩個(gè)像素中心沿著垂直方向處在每個(gè)交點(diǎn)的一側(cè)和另一側(cè)時(shí)，在如圖19中所示例子中，選擇行號(hào)1到4的原始像素?cái)?shù)據(jù)，直到C列、D例、和E列，但在F列中選擇行號(hào)0到3的原始像素?cái)?shù)據(jù)。此時(shí)，C列和D列的原始像素?cái)?shù)據(jù)，即，原始像素?cái)?shù)據(jù)組(C1，C2，C3，C4)和原始像素?cái)?shù)據(jù)組(D1，D2，D3，D4)與前一次計(jì)算像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)的那些相同。于是，利用相同原始像素?cái)?shù)據(jù)組來重新使用第一內(nèi)插運(yùn)算結(jié)果(內(nèi)插數(shù)據(jù)Vc、Vd)是可能的。
在圖8中，存儲(chǔ)在第二寄存器13b中的內(nèi)插數(shù)據(jù)Va＝、Vb＝、Vc＝、和Vd＝是前一次用于計(jì)算像素?cái)?shù)據(jù)D1的內(nèi)插數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)最初存儲(chǔ)在第一寄存器13a中，但在預(yù)定時(shí)刻被傳送到第二寄存器13b。在從前一次生成像素?cái)?shù)據(jù)D1的水平內(nèi)插運(yùn)算的開始到這一次生成像素?cái)?shù)據(jù)D2的垂直內(nèi)插運(yùn)算的結(jié)束之間的間隔內(nèi)，第二寄存器13b的保存內(nèi)容恰好向圖8中的左側(cè)移動(dòng)了所需要的數(shù)量。在圖19的例子中，與C列和D列相對(duì)應(yīng)的內(nèi)插數(shù)據(jù)Vc′和Vd′被移動(dòng)到圖8中的內(nèi)插數(shù)據(jù)Va′和Vb′的位置。
圖20是顯示在這種移動(dòng)之后的寄存器內(nèi)容的濾波單元的方塊圖。
原來，為了計(jì)算新像素?cái)?shù)據(jù)，沿著垂直方向執(zhí)行4次內(nèi)插運(yùn)算，但是，在本實(shí)施例中，省略了對(duì)可以重新使用的內(nèi)插數(shù)據(jù)的運(yùn)算。更詳細(xì)地說，在CPU 2a的控制下，省略C列和D列的內(nèi)插運(yùn)算，并且垂直方向內(nèi)插濾波器11只執(zhí)行E列和F列的內(nèi)插運(yùn)算。在選擇器14的控制下，將作為結(jié)果獲得的內(nèi)插數(shù)據(jù)Ve和Vf像所示那樣存儲(chǔ)在第一寄存器13a中。
接著，在選擇器15的控制下，從第二寄存器13b中讀取與C列和D列相對(duì)應(yīng)的內(nèi)插數(shù)據(jù)Vc′和Vd′，并且，從第一寄存器13a中讀取與E列和F列相對(duì)應(yīng)的內(nèi)插數(shù)據(jù)Ve和Vf。當(dāng)水平方向內(nèi)插濾波器12利用這些內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算時(shí)，在位置P2上生成新的像素?cái)?shù)據(jù)D2。
在本實(shí)施例中，在以這種方式第二次和隨后各次生成像素的過程中，可以重新使用用于生成正好在這個(gè)之前的像素?cái)?shù)據(jù)的第一內(nèi)插運(yùn)算結(jié)果。由于用于第一內(nèi)插運(yùn)算的原始像素?cái)?shù)據(jù)是根據(jù)傾斜地址線和垂直線之間的交點(diǎn)選擇的，所以這樣做變得可能。
也就是說，在統(tǒng)一地將原始像素?cái)?shù)據(jù)的范圍確定為，例如，以內(nèi)插位置為中心的4×4個(gè)的通常方法中，的確能生成一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)，但垂直內(nèi)插運(yùn)算最終進(jìn)行4次。于是，即使當(dāng)幾乎沒有水平失真成分時(shí)，在許多情況下也要無用地重復(fù)進(jìn)行相同的計(jì)算。另外，即使試圖重新使用計(jì)算結(jié)果，如果原始像素?cái)?shù)據(jù)的范圍是統(tǒng)一確定的，哪怕地址線有一點(diǎn)點(diǎn)傾斜，也不會(huì)生成重疊的原始像素?cái)?shù)據(jù)，因此，重新使用基本上是不可能的。
在本實(shí)施例中，原始像素?cái)?shù)據(jù)的選擇范圍靈活地隨地址線的斜率而改變，因此，可以使計(jì)算時(shí)間是第二內(nèi)插運(yùn)算的計(jì)算時(shí)間幾倍的第一內(nèi)插運(yùn)算的效率更高。第一內(nèi)插運(yùn)算的計(jì)算次數(shù)的減少直接與整個(gè)計(jì)算效率的提高相聯(lián)系，因此，可以有效地提高用于校正失真的圖像的生成效率。
由于上面情況，在投影儀從傾斜方向投影圖像時(shí)所需的信號(hào)處理中，可以縮短處理時(shí)間。另外，由于不重新計(jì)算重疊的垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)，在垂直方向運(yùn)算單元中需要重疊的從存儲(chǔ)器中取出的像素?cái)?shù)據(jù)就變成多余的了。由于這個(gè)原因，無需大幅度地改變內(nèi)插技術(shù)，就可以減輕存儲(chǔ)器的處理負(fù)擔(dān)和可以使存儲(chǔ)器的位尺寸變小。
注意，用于內(nèi)插運(yùn)算的沿著垂直方向的像素?cái)?shù)目和沿著水平方向的像素?cái)?shù)目不局限于4個(gè)，并可以任意地設(shè)置它們。另外，還可能根據(jù)地址線的斜率來改變選擇原始圖像數(shù)據(jù)的方法。例如，當(dāng)如圖18中所示的地址線AL1的斜率較小時(shí)，從A列到C列中選擇相同行數(shù)的像素?cái)?shù)據(jù)，并且，僅對(duì)于D列，在恰好向上移動(dòng)了一個(gè)像素量所獲得的范圍之內(nèi)來選擇像素?cái)?shù)據(jù)，而當(dāng)?shù)刂肪€AL1的斜率比圖18的情況的斜率大時(shí)，可能在使B列到D列這三個(gè)列相對(duì)于在A列中選擇的像素?cái)?shù)據(jù)恰好向上移動(dòng)了一個(gè)像素量所獲得的范圍之內(nèi)來選擇像素?cái)?shù)據(jù)。
在第二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相反，沿著水平方向執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，和沿著垂直方向執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算。作為濾波單元，在圖8中，可以使用通過切換垂直內(nèi)插濾波器11和水平內(nèi)插濾波器12的位置所獲得的那一個(gè)。
圖21顯示了當(dāng)通過第二實(shí)施例的內(nèi)插方法在位置P1上生成像素?cái)?shù)據(jù)D1時(shí)地址線和原始圖像之間的關(guān)系。
遭受失真的圖像的地址線AL1像所示的那樣，與原始圖像交疊。在地址線上的點(diǎn)P1上求出新的像素?cái)?shù)據(jù)。在這種情況下，根據(jù)地址線AL1和連接原始圖像事先所確定的恒變位置，例如，像素中心的直線，即，水平線HL2、HL3、HL4、和HL5之間的交點(diǎn)，選擇沿著水平方向排列的一組多個(gè)，即，4個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)根據(jù)交點(diǎn)PH2時(shí)，來選擇一組原始圖像數(shù)據(jù)(C2、D2、E2、F2)。當(dāng)根據(jù)交點(diǎn)PH3時(shí)，選擇一組原始圖像數(shù)據(jù)(B3、C3、D3、E3)。當(dāng)根據(jù)交點(diǎn)PH4時(shí)，選擇一組原始圖像數(shù)據(jù)(A4、B4、C4、D4)，以及當(dāng)根據(jù)交點(diǎn)PH5時(shí)，選擇一組原始圖像數(shù)據(jù)(A5、B5、C5、D5)。
利用如方程(9-1)、(9-2)、(9-3)、和(9-4)所示的計(jì)算方程來計(jì)算在交點(diǎn)PH2、PH3、PH4、和PH5處的沿著水平方向上的內(nèi)插數(shù)據(jù)H2、H3、H4、和H5H2=C2×h(-1-x21x21+x22)+D2×h(-x21x21+x22)+E2×h(x22x21+x22)+F2×h(1+x22x21+x22)...(9-1)]]>H3=B3×h(-1-x31x31+x32)+C3×h(-x31x31+x32)+D3×h(x32x31+x32)+E3×h(1+x32x31+x32)...(9-2)]]>H4=A4×h(-1-x41x41+x42)+B4×h(-x41x41+x42)+C4×h(x42x41+x42)+D4×h(1+x42x41+x42)...(9-3)]]>H5=A5×h(-1-x51x51+x52)+B5×h(-x51x51+x52)+C5×h(x52x51+x52)+D5×h(1+x52x51+x52)...(9-4)]]>這里，在方程(9-1)中，相差x21是數(shù)據(jù)D2的原始像素中心和交點(diǎn)PH2之間的相差，同時(shí)相差x22是數(shù)據(jù)E2的原始像素中心和交點(diǎn)PH2之間的相差。同樣，在方程(9-4)中，相差x51是數(shù)據(jù)B5的原始像素中心和交點(diǎn)PH5之間的相差，同時(shí)相差x52是數(shù)據(jù)C5的原始像素中心和交點(diǎn)PH5之間的相差。這些相差都被顯示在圖21中。同樣，其它交點(diǎn)PH3和PH4和沿著水平方向最接近的兩個(gè)原始像素中心之間的相差x31、x32、x41、和x42按照與上面相同的方式來定義。
因此，在交點(diǎn)PH2、PH3、PH4、和PH5的位置上生成沿著水平方向的內(nèi)插數(shù)據(jù)H2、H3、H4、和H5。
再次將沿著水平方向的內(nèi)插數(shù)據(jù)H2、H3、H4、和H5保存在第一寄存器13a中。
此后，垂直方向內(nèi)插濾波器對(duì)內(nèi)插數(shù)據(jù)H2、H3、H4、和H5執(zhí)行垂直方向內(nèi)插運(yùn)算(第二內(nèi)插運(yùn)算)。
在第二內(nèi)插運(yùn)算中，沿著垂直方向最接近的兩條水平線HL3和HL4和內(nèi)插位置P1之間的相差被定義成z1和z2。此時(shí)，在內(nèi)插位置P1上通過垂直內(nèi)插所生成的像素?cái)?shù)據(jù)D1通過方程(10)所示的4-抽頭內(nèi)插運(yùn)算方程來計(jì)算。
D1=H2×h(-1-z1z1+z2)+H3×h(-z1z1+z2)+H4×h(z2z1+z2)+H5×h(1+z2z1+z2)...(10)]]>如上所述，即使首先執(zhí)行水平方向內(nèi)插運(yùn)算和對(duì)結(jié)果執(zhí)行垂直方向內(nèi)插運(yùn)算，也可以以與上面相同的方式來生成新的像素?cái)?shù)據(jù)D1。注意，隨后的像素?cái)?shù)據(jù)的生成和那時(shí)寄存器的控制(內(nèi)插數(shù)據(jù)的重新使用)以與第一實(shí)施例相同的方式來進(jìn)行。
在上面第一和第二實(shí)施例中，每當(dāng)計(jì)算一個(gè)新像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，都要重復(fù)執(zhí)行多次第一內(nèi)插運(yùn)算和第二內(nèi)插運(yùn)算。
在第三實(shí)施例中，首先結(jié)束與，例如，地址線相對(duì)應(yīng)的所有第一內(nèi)插運(yùn)算，然后，重復(fù)進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算。
圖22是第三實(shí)施例中具有適合于執(zhí)行內(nèi)插方法的配置的濾波單元的方塊圖。
如圖22中所示的濾波單元258具有垂直內(nèi)插濾波器11、水平內(nèi)插濾波器12、和行存儲(chǔ)器16。行存儲(chǔ)器16具有一次能夠存儲(chǔ)具有最大分辨率的至少一行的存儲(chǔ)能力。行存儲(chǔ)器16由CPU 2a通過控制，例如，未說明的驅(qū)動(dòng)電路來控制。
由于通過第一實(shí)施例中所示的方程(3-1)到(3-3)求出的梯形失真所致的變形坐標(biāo)(Kx，Ky，Kz)用于同時(shí)求出x-坐標(biāo)和z-坐標(biāo)的內(nèi)插點(diǎn)的地址。于是，對(duì)于通過像本實(shí)施例的內(nèi)插方法那樣，沿著垂直方向或水平方向的一個(gè)方向上重復(fù)執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，和沿著垂直方向或水平方向的另一個(gè)方向?qū)ψ鳛榈谝粌?nèi)插運(yùn)算的結(jié)果獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算的內(nèi)插方法高效地求出新像素?cái)?shù)據(jù)，則不需要這種模式。
由于這個(gè)原因，如方程(3-1)和方程(3-3)中所示的失真圖像的地址被轉(zhuǎn)換成沿著垂直方向或水平方向可以獨(dú)立內(nèi)插的地址的格式。也就是說，方程(3-1)所指示的沿著x-方向的梯形變形地址的每一個(gè)和方程(3-3)所指示的沿著z-方向的梯形變形地址的每一個(gè)被轉(zhuǎn)換成兩個(gè)地址，即，用在垂直內(nèi)插中的內(nèi)插位置的地址和用在水平內(nèi)插中的內(nèi)插位置的地址。結(jié)果是，梯形變形坐標(biāo)的任何地址(x，z)被劃分成垂直方向元素(VX，VZ)和水平方向元素(HX，HZ)兩個(gè)組。但是，水平方向元素在垂直內(nèi)插時(shí)是等間隔的，而垂直方向元素在水平內(nèi)插時(shí)變成等間隔的。因此，其實(shí)可以使用等間隔元素。于是，實(shí)際上，每次都計(jì)算(VX，HZ)或(HX，VZ)的組合的一組地址?？梢栽贑PU 2a上計(jì)算地址，或者，可以通過CPU 2a事先計(jì)算它們，然后以表格形式將它們存儲(chǔ)在ROM 255等中。
首先，說明作為第一內(nèi)插運(yùn)算的垂直方向內(nèi)插。在本實(shí)施例中，以恰好與沿著水平方向的像素?cái)?shù)目相對(duì)應(yīng)的所需要的次數(shù)來連續(xù)地執(zhí)行垂直方向內(nèi)插運(yùn)算。
圖23A顯示了當(dāng)面向屏幕時(shí)，從左側(cè)以30度角和從下方以10度角向屏幕投影圖像時(shí)的映射圖像。這個(gè)映射圖像以與在第一實(shí)施例中求出的圖14A相同的方式來求出。如下的說明將示范通過改變相對(duì)于通過方程(3-1)和方程(3-3)給出的梯形失真的地址而內(nèi)插的圖像的尺寸和位置，來調(diào)整內(nèi)插之后的圖像的尺寸和位置的情況。
圖24是顯示其中從方程(3-1)和方程(3-3)求出的地址線AL1和原始圖像交疊的圖23B的放大部分的圖。
地址線AL1是以與第一和第二實(shí)施例的情況相同的方式通過梯形失真地址轉(zhuǎn)換一系列沿著水平方向一行數(shù)量的原始像素的位置路徑。在面向屏幕時(shí)從左下側(cè)投影的情況下，形成沿著傾斜方向傾斜的直線。在圖24中，傾斜地址線AL1和沿著垂直方向連接原始像素的垂直線之間的每個(gè)交點(diǎn)用標(biāo)記“x”表示。這些交點(diǎn)，即，A列的交點(diǎn)PVa、B列的交點(diǎn)PVb、C列的交點(diǎn)PVc、D列的交點(diǎn)PVd、E列的交點(diǎn)PVe、F列的交點(diǎn)PVf、G列的交點(diǎn)PVg、H列的交點(diǎn)PVh...變成作為第一內(nèi)插運(yùn)算的垂直方向內(nèi)插運(yùn)算時(shí)的內(nèi)插地址。
在第三實(shí)施例中，無需使用像方程(3-1)到(3-3)那樣的復(fù)雜計(jì)算方程，就可以計(jì)算這些內(nèi)插地址。
首先，在本實(shí)施例中，為了簡單地求出內(nèi)插地址，如圖23B所示，沿著水平方向的計(jì)算區(qū)域的范圍局限于失真圖像的地址和正長方形圖像(原始圖像)的地址交疊的范圍。并且，為了簡化地址的計(jì)算方程，坐標(biāo)變換是必不可少的。
圖25A顯示了梯形變形之前的原始圖像的地址圖和那時(shí)的xz坐標(biāo)軸。圖25B顯示了梯形變形之后的地址圖，但原始xz坐標(biāo)軸將梯形變形圖像的左下角P0作為原點(diǎn)。也就是說，方程(3-1)和方程(3-3)是將這個(gè)P0用作原點(diǎn)的坐標(biāo)上的計(jì)算方程。
在本實(shí)施例中，如圖25B所示，xz坐標(biāo)是將與梯形變形之后的地址圖交疊的正長方形原始圖像的左下角用作原點(diǎn)獲得的。在這些xz坐標(biāo)中，任何點(diǎn)的地址的z-坐標(biāo)用x-坐標(biāo)表示。這是因?yàn)椋迷诖怪眱?nèi)插中的內(nèi)插地址的水平方向坐標(biāo)(x-坐標(biāo))變成對(duì)于每個(gè)像素以不變值為單位的離散值，因此，這樣做就可以簡化計(jì)算方程。
更具體地說，當(dāng)用(VX，VZ)表示垂直內(nèi)插中地址的坐標(biāo)時(shí)，在一行數(shù)量的內(nèi)插運(yùn)算中，內(nèi)插地址的x-坐標(biāo)VX改變成對(duì)于沿著水平方向的每個(gè)像素以不變值為單位的離散值。并且，那時(shí)的z-坐標(biāo)VZ處在梯形變形的地址圖上內(nèi)插像素所屬的傾斜地址線AL1上，因此，可以通過求出斜率來計(jì)算。如圖25A和25B所示，利用梯形變形之后原始圖像的行的開始點(diǎn)像素所處的地址坐標(biāo)(Kxs，Kzs)和梯形變形之后結(jié)束點(diǎn)像素所處的地址坐標(biāo)(Kxe，Kze)，地址線AL1的斜率變成(Kze-Kzs)/(Kxe-Kxs)。當(dāng)使用這個(gè)斜率時(shí)，內(nèi)插地址的z-坐標(biāo)VZ可以表示成方程(11)。
VZ=Kzs+(VX-Kxs)×(Kze-Kzs)(Kxe-Kxs)...(11)]]>
于是，在圖25B的xz坐標(biāo)系中內(nèi)插之后排列在位置(x，z)上的像素的垂直內(nèi)插地址(VX，VZ)變成像方程(12)中那樣的。對(duì)于輸入圖像(原始圖像)的水平像素的每個(gè)數(shù)字，VX等間隔地改變(VX,VZ)=(x,Kzsz+(x-Kxsz)×(Kzez-Kzsz)(Kxez-Kxsz))...(12)]]>在方程(12)中，如圖25B所示，通過方程(3-1)和(3-3)對(duì)傾斜地址線與z-軸相交的開始點(diǎn)像素獲得的梯形變形地址用(Kxsz，Kzsz)表示，而與圖23B的區(qū)域的右側(cè)相對(duì)應(yīng)、傾斜地址線與與z-軸平行的直線相交的結(jié)束點(diǎn)像素通過方程(3-1)和(3-3)獲得的梯形變形地址用(Kxez，Kzez)表示。
根據(jù)方程(12)所指的垂直方向內(nèi)插地址，為每個(gè)列選擇沿著垂直方向排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)。在這種選擇中，以與第一實(shí)施例相同的方式，例如，CPU 2a為每個(gè)內(nèi)插地址選擇2個(gè)上像素?cái)?shù)據(jù)和2個(gè)下像素?cái)?shù)據(jù)，即，總共4個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)。將所選基本像素?cái)?shù)據(jù)依次輸入到圖22的垂直內(nèi)插濾波器11。
因此，可以獲得像圖23C中那樣的內(nèi)插圖像。舉例來說，假設(shè)圖24的內(nèi)插位置PVf上的垂直內(nèi)插。此時(shí)，當(dāng)內(nèi)插位置PVf和上下像素的預(yù)定位置，例如，像素中心之間的相位比是z1∶z2時(shí)，按方程(13)計(jì)算內(nèi)插數(shù)據(jù)Vf的值。
Vf=F2×h(-1-z1z1+z2)+F3×h(-z1z1+z2)+F4×h(z2z1+z2)+F5×h(1+z2z1+z2)...(13)]]>如方程(13)所示，一個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Vf是利用在內(nèi)插位置上面的2個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)F2和F3和在它下面的2個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)F4和F5生成的。在其它內(nèi)插位置PVa-PVe、PVh...上，通過相同的內(nèi)插運(yùn)算求出內(nèi)插數(shù)據(jù)。結(jié)果是，一個(gè)接一個(gè)地從圖22的垂直內(nèi)插濾波器11輸出數(shù)目與原始圖像的分辨率相同的內(nèi)插數(shù)據(jù)，將它們依次輸入到行存儲(chǔ)器16。保存在行存儲(chǔ)器16中的數(shù)據(jù)用在下一個(gè)水平內(nèi)插處理(第二內(nèi)插運(yùn)算)中。注意，取決于處理，行存儲(chǔ)器16的存儲(chǔ)容量不局限于一行的數(shù)量，可以是數(shù)行存儲(chǔ)量。
圖26A顯示了垂直內(nèi)插圖像。接著，對(duì)限制圖23A到23B中的區(qū)域時(shí)截取的處在右方和左方的無圖像區(qū)域應(yīng)用垂直內(nèi)插處理。將壓縮部分加入圖26A的內(nèi)插圖像中。在行存儲(chǔ)器16中組合圖像，得出圖26B的圖像。
對(duì)圖26B的圖像進(jìn)行水平方向內(nèi)插處理(第二內(nèi)插運(yùn)算)。將此時(shí)的內(nèi)插地址用作(Hx，Hz)，內(nèi)插一個(gè)圖像。在這種情況下，已經(jīng)內(nèi)插了垂直方向直線，以便為每條垂直線改變沿著垂直方向的內(nèi)插地址Hz，使它的z-坐標(biāo)的系數(shù)為“1”。并且，對(duì)于水平地址Hx，使用在方程(3-1)中計(jì)算的最初地址。于是，用在經(jīng)過內(nèi)插之后排列在位置(x，z)上的像素的水平方向內(nèi)插中的內(nèi)插地址(HX，HZ)變成像方程(14)中那樣的。
(HX,HZ)=((x·Pz-z·Px)·sinα+cosα(x-Px)·sin(-β)+(-Py)·cosα·cos(-β)-(z-Pz)·sinα·cos(-β)),z)...(14)]]>這里，內(nèi)插地址的水平元素HX的值是如方程(3-1)所示的梯形變形的x-坐標(biāo)Kx，并且指定用在如圖23A所示的映射中的沿著x-方向的內(nèi)插地址。由于屏幕處在zx平面上，梯形變形的x-坐標(biāo)Kx的方程(3-1)中投影面的y-坐標(biāo)Sy被表示成0。
這樣，就求出水平方向內(nèi)插地址(HX，HZ)。將水平方向內(nèi)插地址(HX，HZ)從地址生成單元或ROM等輸入到水平方向內(nèi)插濾波器12。水平方向內(nèi)插濾波器12利用保存在行存儲(chǔ)器16中的垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)，在相應(yīng)地址線中的內(nèi)插地址的每一點(diǎn)上進(jìn)行水平方向內(nèi)插運(yùn)算。
圖27A和圖27B是生成某個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的水平內(nèi)插的說明圖。
如圖27B所示，當(dāng)在，例如，位置P上生成像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)在位置P1上生成像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，使用根據(jù)這個(gè)水平方向內(nèi)插位置P1，從地址線AL1上相差最小的內(nèi)插數(shù)據(jù)中選擇的4個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)Vc、Vd、Ve、和Vf。當(dāng)水平方向內(nèi)插位置P1和此時(shí)內(nèi)插數(shù)據(jù)Vd的位置PVd之間的相差是x1和水平方向內(nèi)插位置P1和內(nèi)插數(shù)據(jù)Ve的位置PVe之間的相差是x2時(shí)，根據(jù)這4個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的卷積運(yùn)算的第二內(nèi)插運(yùn)算方程變成像方程(15)所示的那樣。
D1=Vc×h(-1-x1x1+x2)+Vd×h(-x1x1+x2)+Ve×h(x2x1+x2)+Vf×h(1+x2x1+x2)...(15)]]>生成通過這個(gè)方程生成的新像素?cái)?shù)據(jù)D1，從而完成一個(gè)像素的內(nèi)插處理。通過一邊適當(dāng)?shù)馗淖兯x的內(nèi)插數(shù)據(jù)，一邊對(duì)所有水平方向像素進(jìn)行這種水平方向的內(nèi)插處理，可以生成經(jīng)過梯形失真校正的一行數(shù)量圖像。并且，通過在一個(gè)幀內(nèi)對(duì)其它行進(jìn)行相同的處理進(jìn)行包括垂直方向和水平方向的內(nèi)插處理在內(nèi)的所有處理，生成一個(gè)幀的校正圖像。
在第三實(shí)施例的說明中，內(nèi)插運(yùn)算的次序被描述成首先進(jìn)行作為第一內(nèi)插處理的垂直內(nèi)插，然后進(jìn)行作為第二內(nèi)插處理的水平內(nèi)插，但是，也可以首先完整地對(duì)至少一行數(shù)量的幀進(jìn)行作為第一內(nèi)插處理的水平內(nèi)插，然后進(jìn)行作為第二內(nèi)插處理的垂直內(nèi)插。并且，也可以以幾行為單位依次進(jìn)行第一內(nèi)插處理和第二內(nèi)插處理，或者以幀為單位依次進(jìn)行第一內(nèi)插處理和第二內(nèi)插處理。
在上面的說明中，在為了梯形失真校正而利用梯形失真的地址映射圖像的工作中，不是改變地址，而是通過調(diào)整圖像的尺寸和位置來調(diào)整最后準(zhǔn)備好梯形失真校正圖像的位置。在本實(shí)施例中，也可以在固定圖像的尺寸和位置的同時(shí)，通過相對(duì)地改變地址的值作出調(diào)整。在這種情況下，通過方程(12)和方程(14)求出的內(nèi)插地址可以通過隨圖像的尺寸和位置的改變而改變的方程來表示。
在第三實(shí)施例中，在對(duì)至少一行數(shù)量的幀進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算之后，重復(fù)第二內(nèi)插運(yùn)算達(dá)至少與水平分辨率相同的次數(shù)。此時(shí)，使用于第一內(nèi)插運(yùn)算的內(nèi)插地址的垂直方向或水平方向坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)成為“1”，同時(shí)使用于第二內(nèi)插運(yùn)算的內(nèi)插地址的垂直方向或水平方向坐標(biāo)參數(shù)的其它系數(shù)成為“1”。這樣，在垂直方向內(nèi)插運(yùn)算中，對(duì)于映射之后的像素的位置按原樣保持像素在水平方向的間隔和按照梯形失真的映射只在垂直方向內(nèi)插的處理成為可能。相反，在水平方向內(nèi)插運(yùn)算中，對(duì)于映射之后的像素的位置按原樣保持像素在垂直方向的間隔和按照梯形失真的映射只在水平方向內(nèi)插的處理成為可能。
作為第一到第三實(shí)施例共有的效果，原始圖像數(shù)據(jù)的選擇范圍靈活地隨地址線的斜率而改變，因此，減少了重復(fù)無用運(yùn)算的次數(shù)。由于這個(gè)原因，可以提高頻繁進(jìn)行的第一內(nèi)插運(yùn)算的處理效率。
尤其，在第三實(shí)施例中，除了無用運(yùn)算的次數(shù)減少之外，如上所述，通過使坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)為“1”，可以容易地求出原來為垂直內(nèi)插和為水平內(nèi)插生成的每兩組地址之間的一組地址。由于這個(gè)原因，基本上，生成一組地址就足夠了，從而提高了地址生成的效率。并且，利用地址線的斜率，通過簡單計(jì)算方程生成用在以前進(jìn)行的第一內(nèi)插運(yùn)算中的內(nèi)插地址中坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)不為“1”的內(nèi)插地址元素。結(jié)果，可以進(jìn)一步提高比第二內(nèi)插運(yùn)算更頻繁地進(jìn)行幾次的第一內(nèi)插運(yùn)算的效率。
第一內(nèi)插運(yùn)算的計(jì)算次數(shù)的減少直接與總計(jì)算效率的提高相聯(lián)系，因此，使有效地提高生成失真得到的圖像的效率成為可能。
從上面可以看出，通過投影儀從傾斜方向投影圖像時(shí)所需的信號(hào)處理，可以縮短處理時(shí)間。并且，由于不重新計(jì)算重疊垂直方向內(nèi)插數(shù)據(jù)，在垂直方向運(yùn)算單元中必然重疊的從存儲(chǔ)器中取出的像素?cái)?shù)據(jù)變成多余的了。由于這個(gè)原因，無需大幅度改變內(nèi)插技術(shù)，就可以減輕存儲(chǔ)器的處理負(fù)擔(dān)和可以使存儲(chǔ)器的位尺寸更小。
注意，在上面的實(shí)施例中，給出了作為一個(gè)例子，將LCD板3用作顯示裝置的說明，但是，本發(fā)明不局限于此，可以廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備，只要該設(shè)備是像DMD(數(shù)字微鏡設(shè)備)那樣以矩陣形式排列顯示像素的固定像素設(shè)備即可。
并且，在上面的實(shí)施例中，說明了投影儀1具有校正投影失真的圖像轉(zhuǎn)換處理功能的例子，但是，本發(fā)明不局限于此，也可以被配置成通過將圖像轉(zhuǎn)換信號(hào)從進(jìn)行這種圖像轉(zhuǎn)換處理的設(shè)備輸出到投影儀1來校正投影失真。
并且，在上面的實(shí)施例中，說明了幾乎垂直安排投影面的例子，但是，本發(fā)明不局限于此。如果根據(jù)來自投影儀1的投影相對(duì)于投影面的法線的角度，即，投影面的法線和光學(xué)單元5的光軸形成的角度校正投影失真，也可以將投影面安排成相對(duì)于垂直線是傾斜的。在這種情況下，可以通過它們的傾角為屏幕101和投影儀1的布置進(jìn)行坐標(biāo)變換。
正如上面所說明的那樣，本發(fā)明的第一方面的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備包括內(nèi)插裝置，用于接收原始圖像數(shù)據(jù)，作為輸入，對(duì)原始圖像中沿著垂直或水平方向的一個(gè)方向排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算數(shù)次，沿著另一個(gè)方向進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和在內(nèi)插點(diǎn)上生成新圖像數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)通過第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的內(nèi)插數(shù)據(jù)，其中，在多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)曾經(jīng)使用過的組合相同的情況下，內(nèi)插裝置從存儲(chǔ)裝置中讀出那個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，和將它用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
最好，圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備是當(dāng)利用光線將圖像投影到投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成投影面上失真按照投影角得到校正的圖像的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，該圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備包括地址生成裝置，用于生成遭受失真的圖像的地址；和映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相聯(lián)系，其中，內(nèi)插裝置通過數(shù)次第一內(nèi)插運(yùn)算和一次第二內(nèi)插運(yùn)算的執(zhí)行，根據(jù)從映射裝置獲得的地址和位置信息生成要輸出到顯示裝置的新像素?cái)?shù)據(jù)。
本發(fā)明的第一方面的圖像轉(zhuǎn)換方法用于實(shí)現(xiàn)第一目的，和包括第一內(nèi)插步驟，對(duì)輸入原始圖像沿著垂直或水平方向的一個(gè)方向排列的多個(gè)原始像素重復(fù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟，將通過第一內(nèi)插運(yùn)算生成的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中；第二內(nèi)插步驟，通過沿著與一個(gè)方向不同的另一個(gè)方向，對(duì)多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，生成新像素?cái)?shù)據(jù)；和新像素?cái)?shù)據(jù)生成步驟，通過重復(fù)第一內(nèi)插步驟、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟、和第二內(nèi)插步驟，生成新圖像數(shù)據(jù)，其中，在生成新像素?cái)?shù)據(jù)的步驟中，當(dāng)多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)曾經(jīng)使用過的組合相同時(shí)，從存儲(chǔ)裝置中讀出內(nèi)插數(shù)據(jù)，和將它用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
在上面的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備中，地址生成裝置生成失真圖像的地址，并且把無失真所需圖像的地址映射在它們上面。這樣，就確定了顯示裝置的屏幕的內(nèi)插點(diǎn)和與地址相對(duì)應(yīng)的原始圖像的像素位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。于是，也掌握了用于在內(nèi)插點(diǎn)上生成新像素?cái)?shù)據(jù)的原始圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。
在第一方面的內(nèi)插中，對(duì)垂直地或水平地排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算，將所得的結(jié)果(內(nèi)插數(shù)據(jù))臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。沿著不同方向?qū)Χ鄠€(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算。結(jié)果是，通過內(nèi)插裝置生成和輸出新像素?cái)?shù)據(jù)。存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)至少延遲保存到可以用于生成其它像素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候。此后，不再重新生成與已經(jīng)生存和保存的內(nèi)插數(shù)據(jù)具有相同原始圖像的組合的內(nèi)插數(shù)據(jù)，而是從存儲(chǔ)裝置中讀出它，用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
本發(fā)明的第二方面的圖像投影設(shè)備是含有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，顯示裝置含有顯示像素，和投影裝置利用來自光源的光線將顯示裝置的圖像投影到投影面上，和具有當(dāng)投影圖像時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照這個(gè)投影面上的投影角得到校正的圖像的功能，該圖像投影設(shè)備地址生成裝置，用于生成遭受失真的圖像的地址；映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相聯(lián)系；選擇裝置，用于根據(jù)與沿著水平(垂直)方向的顯示像素相對(duì)應(yīng)生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著垂直(水平)方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)，為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；和內(nèi)插裝置，用于針對(duì)每組所選原始像素?cái)?shù)據(jù)，在在選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的交點(diǎn)上進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算，針對(duì)獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著水平(垂直)方向進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)從映射裝置獲得的地址和位置信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成要輸出到顯示裝置的新像素?cái)?shù)據(jù)。
本發(fā)明的圖像轉(zhuǎn)換方法是當(dāng)利用光線將圖像投影到投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照投影面上投影的角度得到校正的圖像和將它輸出到顯示裝置的圖像轉(zhuǎn)換方法，該圖像轉(zhuǎn)換方法包括地址生成步驟，生成遭受失真的圖像的地址；映射步驟，將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相聯(lián)系；選擇步驟，根據(jù)與沿著水平(垂直)方向顯示裝置的顯示位置相對(duì)應(yīng)遭受失真的圖像上的地址線和沿著垂直(水平)方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)，為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；第一內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，為每組所選原始像素?cái)?shù)據(jù)，在在選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的交點(diǎn)上進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算；和第二內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，針對(duì)通過第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著水平方向進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)通過映射獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成要輸出到顯示裝置的新像素?cái)?shù)據(jù)。
在上面的發(fā)明中，生成遭受失真的圖像的地址，在這些地址和原始圖像的位置信息之間進(jìn)行映射，然后，選擇沿著垂直方向一方排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)，將其用于第一內(nèi)插運(yùn)算。此時(shí)，根據(jù)遭受失真的圖像的地址線和沿著垂直方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)，為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)。于是，當(dāng)?shù)刂肪€傾斜時(shí)，可以選擇據(jù)此沿著垂直方向移動(dòng)的一組多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)。即使地址線的斜率特別大，也可以選擇適用于保持內(nèi)插運(yùn)算的精度的原始圖像數(shù)據(jù)。
接著，對(duì)通過第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，從而生成新像素?cái)?shù)據(jù)。
本發(fā)明的第三方面的圖像投影設(shè)備是含有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，顯示裝置含有顯示像素，和投影裝置利用來自光源的光線將顯示裝置的圖像投影到投影面上，和具有當(dāng)投影時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照這個(gè)投影面上投影的角度得到校正的圖像的功能，該圖像投影設(shè)備包括地址生成裝置，用于通過根據(jù)原始圖像的像素位置使坐標(biāo)系中水平坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，生成第一內(nèi)插地址，和通過垂直坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，生成第二內(nèi)插地址；映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相聯(lián)系；和內(nèi)插裝置，用于利用第一內(nèi)插地址求出與沿著水平(垂直)方向的顯示像素相對(duì)應(yīng)生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著垂直(水平)方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)的位置，在這些交點(diǎn)上進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算，在利用第二內(nèi)插地址求出的交點(diǎn)上進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)從映射裝置獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成要顯示在顯示裝置上的新像素?cái)?shù)據(jù)。
本發(fā)明的圖像轉(zhuǎn)換方法含有如下步驟地址生成步驟，通過水平和垂直方向當(dāng)中第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，生成第一內(nèi)插地址，和通過與第一方向不同的第二方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，生成第二內(nèi)插地址；第一內(nèi)插步驟，利用第一內(nèi)插地址選擇輸入原始圖像沿著第二方向排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)，和重復(fù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算數(shù)次；和第二內(nèi)插步驟，利用第二內(nèi)插地址選擇通過第一內(nèi)插運(yùn)算生成的沿著第一方向排列的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，在內(nèi)插點(diǎn)上進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，以生成新像素?cái)?shù)據(jù)。
在第三方面中，在生成地址時(shí)通過計(jì)算求出的地址只是坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)不是“1”的第一內(nèi)插地址的其它垂直和水平地址和第二內(nèi)插地址一個(gè)垂直或水平地址的組合。不計(jì)算坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)是1的地址，或者，即使計(jì)算它，也幾乎不會(huì)對(duì)地址生成裝置施加負(fù)擔(dān)。通過使用這種簡單地址，當(dāng)重復(fù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算和對(duì)作為這種第一內(nèi)插運(yùn)算的結(jié)果獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，在短時(shí)間內(nèi)生成新像素。
根據(jù)本發(fā)明的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備和圖像轉(zhuǎn)換方法，因地址計(jì)算點(diǎn)或計(jì)算方程的復(fù)雜性的增加而增加的地址計(jì)算的負(fù)擔(dān)和內(nèi)插運(yùn)算的負(fù)擔(dān)減輕了，使高速處理成為可能。
根據(jù)本發(fā)明的圖像投影設(shè)備，在有效減輕施加在進(jìn)行地址計(jì)算和內(nèi)插運(yùn)算的裝置上的負(fù)擔(dān)和施加在存儲(chǔ)器上的負(fù)擔(dān)的同時(shí)，可以高速校正投影面上圖像的失真。
權(quán)利要求
1.一種圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括內(nèi)插裝置，用于通過輸入原始圖像中沿著垂直或水平方向中的一個(gè)方向上排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算，利用通過所述第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著與所述一個(gè)方向不同的另一個(gè)方向進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和在內(nèi)插點(diǎn)上生成新的圖像數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)通過所述第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的所述內(nèi)插數(shù)據(jù)，其中，如果所述多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與在計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的所述內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)先前使用過的組合相同，則所述內(nèi)插裝置從所述存儲(chǔ)裝置中讀出那個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，并將其用于所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述內(nèi)插裝置針對(duì)所述原始像素，連續(xù)生成沿著水平方向或垂直方向排列在傾斜的直線上的所述內(nèi)插點(diǎn)的新的像素?cái)?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括濾波系數(shù)生成裝置，用于根據(jù)用來求出所述內(nèi)插數(shù)據(jù)的點(diǎn)相對(duì)于排列在一個(gè)方向上的所述像素的位置的相位，針對(duì)排列在一個(gè)方向上的所述多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)，來生成要用在所述第一內(nèi)插運(yùn)算中的第一濾波系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述濾波系數(shù)生成裝置根據(jù)所述內(nèi)插點(diǎn)相對(duì)于用來求出排列在另一個(gè)方向上的所述內(nèi)插數(shù)據(jù)的位置的相位，針對(duì)排列在另一個(gè)方向上的所述多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，來生成要用在所述第二內(nèi)插運(yùn)算中的第二濾波系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)裝置包括用來存儲(chǔ)要用于內(nèi)插排列在所述傾斜線中的所述內(nèi)插點(diǎn)的至少一行數(shù)量的所述多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，和所述內(nèi)插裝置對(duì)每條直線重復(fù)進(jìn)行所述第一內(nèi)插運(yùn)算，以及在改變從獲得的所述至少一行數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)中選擇的內(nèi)插數(shù)據(jù)的組合的同時(shí)，重復(fù)執(zhí)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述內(nèi)插裝置為一個(gè)圖像一起執(zhí)行各條線的所述第一內(nèi)插運(yùn)算，和利用為一個(gè)圖像一起獲得的所述一個(gè)圖像數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備包括當(dāng)利用光線將圖像投影到投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將所述原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照所述投影相對(duì)于所述投影面的法線的角度得到校正的圖像以及將結(jié)果輸出到顯示裝置的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，該圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備包括地址生成裝置，用于生成與所述顯示裝置的顯示部分相對(duì)應(yīng)的遭受所述失真的圖像的地址；和映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的所述地址相鏈接，其中，所述內(nèi)插裝置通過利用所述存儲(chǔ)裝置進(jìn)行多次所述第一內(nèi)插運(yùn)算和進(jìn)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算，根據(jù)從所述映射裝置所獲得的所述地址和所述位置信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要輸出到所述顯示裝置的新的像素?cái)?shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述地址是由所述地址生成裝置與所述顯示裝置沿著正交的第一和第二方向排列的矩陣狀顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的，以及與所述原始圖像的所述第一和第二方向像素相對(duì)應(yīng)地設(shè)置原始圖像的所述位置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括選擇裝置，用于根據(jù)由所述地址生成裝置與沿著所述一個(gè)方向排列的所述顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著所述第二方向連接所述像素的多條直線之間的交點(diǎn)，為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)，和將其輸出到所述內(nèi)插裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，所述內(nèi)插裝置在由所述地址生成裝置與沿著所述一個(gè)方向排列的所述顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著所述第二方向連接所述像素的多條直線之間的每個(gè)交點(diǎn)處執(zhí)行所述第一內(nèi)插運(yùn)算，以及對(duì)獲得的所述多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述內(nèi)插裝置對(duì)遭受失真的所述圖像的每條地址線重復(fù)執(zhí)行所述第一內(nèi)插運(yùn)算，以及在改變從獲得的一行數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)中所選擇的內(nèi)插數(shù)據(jù)的組合的同時(shí)，重復(fù)執(zhí)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述內(nèi)插裝置為一個(gè)圖像一起進(jìn)行各條線的所述第一內(nèi)插運(yùn)算，和利用為一個(gè)圖像一起獲得的所述一個(gè)圖像數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述第二內(nèi)插運(yùn)算。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述地址生成裝置通過根據(jù)原始圖像的像素位置使坐標(biāo)系中的所述第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，來求出第一內(nèi)插地址，和通過使所述第二方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，來求出第二內(nèi)插地址，以便生成遭受失真的圖像的地址。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，所述第一內(nèi)插地址是通過只將等間隔地改變的所述第一方向的坐標(biāo)參數(shù)作為變量的所述第一關(guān)系方程來求出的。
15.一種具有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，所述顯示裝置含有沿著相互正交的第一和第二方向以矩陣形式排列的顯示像素，和所述投影裝置利用來自光源的光線將顯示在顯示裝置上的圖像投影到投影面上，和具有當(dāng)將圖像投影到所述投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照所述投影相對(duì)于所述投影面的法線的角度得到校正的圖像的功能，所述圖像投影設(shè)備包括地址生成裝置，用于生成與所述顯示裝置上所顯示的位置相對(duì)應(yīng)的遭受失真的圖像的地址；映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的所述地址相鏈接；選擇裝置，用于根據(jù)由所述地址生成裝置與沿著所述第一方向排列的所述顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的所述圖像的地址線和沿著所述第二方向連接所述像素的多條直線之間的交點(diǎn)，來為每個(gè)交點(diǎn)選擇所述第二方向的多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；和內(nèi)插裝置，用于針對(duì)每組所選擇的原始像素?cái)?shù)據(jù)，在當(dāng)選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的所述交點(diǎn)處執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，針對(duì)所獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著所述第一方向執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)從所述映射裝置所獲得的地址和所述位置信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要輸出到顯示裝置的新的像素?cái)?shù)據(jù)。
16.一種含有顯示裝置和投影裝置的圖像投影設(shè)備，其中，所述顯示裝置含有沿著相互正交的第一和第二方向以矩陣形式排列的顯示像素，和所述投影裝置利用來自光源的光線將顯示在顯示裝置上的圖像投影到投影面上，和具有當(dāng)將圖像投影到所述投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照所述投影相對(duì)于所述投影面的法線的角度得到校正的圖像的功能，所述圖像投影設(shè)備包括地址生成裝置，用于通過根據(jù)原始圖像的像素位置使坐標(biāo)系中所述第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，來求出第一內(nèi)插地址，和通過所述第二方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，來求出第二內(nèi)插地址；映射裝置，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的所述地址相鏈接；和內(nèi)插裝置，用于利用所述第一內(nèi)插地址來求出由所述地址生成裝置與沿著所述第一方向的顯示像素相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的所述圖像的地址線和沿著所述第二方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)的位置，在這些交點(diǎn)處執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算，針對(duì)所獲得的內(nèi)插數(shù)據(jù)，在利用第二內(nèi)插地址求出的交點(diǎn)處執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)從映射裝置所獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要顯示在顯示裝置上的新像素?cái)?shù)據(jù)。
17.一種圖像轉(zhuǎn)換方法，包括第一內(nèi)插步驟，用于對(duì)輸入原始圖像沿著垂直或水平方向中的一個(gè)方向上排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)重復(fù)執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟，用于將通過第一內(nèi)插運(yùn)算產(chǎn)生的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中；第二內(nèi)插步驟，用于通過沿著與所述一個(gè)方向不同的另一個(gè)方向，對(duì)多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，來生成新的像素?cái)?shù)據(jù)；和新像素?cái)?shù)據(jù)生成步驟，用于通過重復(fù)執(zhí)行第一內(nèi)插步驟、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)步驟、和第二內(nèi)插步驟，來生成新的圖像數(shù)據(jù)，其中，在生成新像素?cái)?shù)據(jù)的步驟中，如果多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的內(nèi)插數(shù)據(jù)時(shí)先前所使用的組合相同，則從存儲(chǔ)裝置中讀出那個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，并將其用于第二內(nèi)插運(yùn)算。
18.一種當(dāng)利用光線將圖像投影到投影面上時(shí)，通過內(nèi)插處理將輸入原始圖像轉(zhuǎn)換成使失真按照投影面上所述投影的角度得到校正的圖像和將其輸出到顯示裝置的圖像轉(zhuǎn)換方法，包括地址生成步驟，用于生成遭受失真的圖像的地址；映射步驟，用于將無失真原始圖像的位置信息與遭受失真的圖像的地址相鏈接；選擇步驟，用于根據(jù)由所述地址生成裝置與沿著水平和垂直方向當(dāng)中的第一方向中的所述顯示裝置的顯示位置相對(duì)應(yīng)地生成的遭受失真的圖像的地址線和沿著與所述第一方向不同的第二方向連接原始像素的多條直線之間的交點(diǎn)，來為每個(gè)交點(diǎn)選擇多個(gè)原始圖像數(shù)據(jù)；第一內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，用于為每組所選擇的原始像素?cái)?shù)據(jù)，在當(dāng)選擇的時(shí)候用作基準(zhǔn)的所述交點(diǎn)處執(zhí)行第一內(nèi)插運(yùn)算；和第二內(nèi)插運(yùn)算執(zhí)行步驟，用于針對(duì)通過第一內(nèi)插運(yùn)算所獲得的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，沿著水平方向執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，和根據(jù)通過映射所獲得的地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來生成要輸出到顯示裝置的新的像素?cái)?shù)據(jù)。
19.一種圖像轉(zhuǎn)換方法，包括地址生成步驟，用于通過水平和垂直方向當(dāng)中的第一方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)設(shè)置成“1”的第一關(guān)系方程，來生成第一內(nèi)插地址，和通過與所述第一方向不同的第二方向的坐標(biāo)參數(shù)的系數(shù)被設(shè)置成“1”的第二關(guān)系方程，來生成第二內(nèi)插地址；第一內(nèi)插步驟，用于利用所述第一內(nèi)插地址選擇輸入原始圖像的沿著所述第二方向排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)，和重復(fù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算多次；和第二內(nèi)插步驟，用于利用所述第二內(nèi)插地址選擇通過所述第一內(nèi)插運(yùn)算生成的沿著所述第一方向排列的多個(gè)內(nèi)插數(shù)據(jù)，在內(nèi)插點(diǎn)上執(zhí)行第二內(nèi)插運(yùn)算，以生成新的像素?cái)?shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠減輕在校正圖像的梯形失真時(shí)進(jìn)行的內(nèi)插運(yùn)算的處理負(fù)擔(dān)的圖像處理設(shè)備。該圖像處理設(shè)備包括內(nèi)插裝置(11，12)，用于接收原始圖像數(shù)據(jù)，并數(shù)次對(duì)原始圖像中沿著垂直或水平方向中排列的多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行第一內(nèi)插運(yùn)算以及沿著另一個(gè)方向數(shù)次進(jìn)行第二內(nèi)插運(yùn)算，從而生成新的圖像數(shù)據(jù)；以及存儲(chǔ)裝置(13)，用于存儲(chǔ)通過所述第一內(nèi)插運(yùn)算獲得的內(nèi)插數(shù)據(jù)(Va到Vd)。當(dāng)多個(gè)原始像素?cái)?shù)據(jù)的組合與在計(jì)算已經(jīng)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置(13)中的內(nèi)插數(shù)據(jù)(Va′到Vd′)時(shí)所使用的組合相同時(shí)，內(nèi)插裝置(12)從存儲(chǔ)裝置(13)中讀出內(nèi)插數(shù)據(jù)，以便于在第二內(nèi)插運(yùn)算中使用。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1685362SQ20038010014
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者太田章浩, 森田秀男 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社