專利名稱：用于確定具有任意形狀的顯示面上的各位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及校準(zhǔn)投影儀，更具體地說，本發(fā)明涉及對(duì)于具有任意形狀的顯示面校準(zhǔn)投影儀。
背景技術(shù)：
便攜式數(shù)字投影儀現(xiàn)在已經(jīng)常見了。這些投影儀可以顯示大格式的圖像和影像。通常，投影儀被放置在位于投影室內(nèi)的桌子上，或者安裝在天花板上。
在現(xiàn)有技術(shù)中，投影儀的光軸必須與平面顯示面垂直，以產(chǎn)生無畸變圖像。此外，為了獲得水平圖像，投影儀的橫軸必須水平。即使?jié)M足上面的限制，如果存在投影環(huán)境的實(shí)際制約，則仍難以甚或不可能使投影圖像與投影面上的預(yù)定目標(biāo)圖像區(qū)域精確對(duì)準(zhǔn)。如果隨便放置投影儀，則需要進(jìn)行圖像校正。
對(duì)平面顯示面進(jìn)行完全校正需要考慮三個(gè)位置自由度、兩個(gè)標(biāo)量自由度以及三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，以將畸變降低到最小。如果顯示面是任意拓?fù)涿?，則這些校正可能不充分。下面，術(shù)語拓?fù)涿婢唧w指在三維空間內(nèi)具有任意形狀和姿態(tài)的拓?fù)溥B接面。姿態(tài)指取向和位置。
可以使要投影的圖像畸變，以使投影圖像表現(xiàn)正確對(duì)準(zhǔn)而且無畸變。然而，這要求對(duì)顯示面仔細(xì)校準(zhǔn)投影儀。當(dāng)手動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，這種校準(zhǔn)過程耗時(shí)，而且令人厭倦，而且必須頻繁進(jìn)行校準(zhǔn)以保持圖像質(zhì)量。對(duì)于在投影時(shí)投影儀或者顯示面或者它們二者均發(fā)生運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)顯示環(huán)境，這極其困難。
最接近的現(xiàn)有自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)受到可以校正的自由度數(shù)量的嚴(yán)重制約，通常只有一個(gè)或者兩個(gè)梯形校正度。它們還局限于平面顯示面。能夠自動(dòng)校正位置、大小、旋轉(zhuǎn)、梯形畸變以及不規(guī)則表面的現(xiàn)有技術(shù)取決于投影室、顯示面以及校準(zhǔn)攝像機(jī)的絕對(duì)或者相對(duì)幾何數(shù)據(jù)。當(dāng)利用攝像機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，顯示面必須是反射式的，以使校準(zhǔn)圖形反射到該攝像機(jī)。許多技術(shù)要求對(duì)投影儀進(jìn)行修改，以安裝傾斜傳感器。
這些技術(shù)的缺陷包括，當(dāng)幾何校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不可用時(shí)，或者當(dāng)發(fā)生與投影儀無關(guān)的變化，例如，改變?cè)擄@示面的位置或者整形該顯示面或者改變校準(zhǔn)攝像機(jī)時(shí)，不能使用投影儀。當(dāng)顯示面不是反射式的，或者當(dāng)顯示面是導(dǎo)致混淆鏡面高亮的強(qiáng)反射式的時(shí)，基于攝像機(jī)的校準(zhǔn)系統(tǒng)失效。此外，利用基于攝像機(jī)的系統(tǒng)，難以使攝像機(jī)圖像上的像素與投影圖像上的相應(yīng)像素相關(guān)。
因此，需要一種用于對(duì)任意成形面校準(zhǔn)投影儀的全自動(dòng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種對(duì)任意形狀的顯示面校準(zhǔn)投影儀的方法和系統(tǒng)。該校準(zhǔn)過程校正投影儀的位置和旋轉(zhuǎn)、圖像大小以及梯形畸變和非平面幾何結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供了一種用于求得或許是任意形狀的顯示面上的各位置與投影儀圖像像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法和系統(tǒng)。例如，該系統(tǒng)可以用于將對(duì)象的各部分劃分為被投影儀的左側(cè)部分照射的部分和被投影儀的右側(cè)部分照射的部分。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)使用安裝在顯示面上或者顯示面附近的離散光傳感器。該方法測(cè)量直接投射到該面上的光。這與基于攝像機(jī)的系統(tǒng)不同，基于攝像機(jī)的系統(tǒng)間接測(cè)量該面反射的光，這樣產(chǎn)生附加復(fù)雜性。此外，每個(gè)傳感器分別對(duì)應(yīng)于投影圖像上的一個(gè)像素。在基于攝像機(jī)的系統(tǒng)中，因?yàn)樵S多原因，至少包括不同的光學(xué)特性、不同的幾何結(jié)構(gòu)、不同的分辨率以及不同的內(nèi)在參數(shù)和外在參數(shù)，所以難以確定攝像機(jī)像素與投影儀像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
各離散傳感器分別直接測(cè)量位于每個(gè)位置的投影圖像的光強(qiáng)。利用一個(gè)或者多個(gè)投影圖形，該系統(tǒng)估計(jì)投影儀的圖像上的哪個(gè)像素照射哪個(gè)檢測(cè)位置。
當(dāng)顯示面的2D或者3D形狀和幾何結(jié)構(gòu)已知，而且該幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)的光傳感器的位置已知時(shí)，可以利用關(guān)于哪個(gè)投影儀像素照射哪個(gè)傳感器的信息對(duì)于顯示面校準(zhǔn)投影儀。
所獲得的校準(zhǔn)參數(shù)用于使要投影的輸入圖像畸變，以使投影的輸出圖像在該顯示面上顯示無畸變。校準(zhǔn)參數(shù)還可以用于其它目的，例如發(fā)現(xiàn)投影儀對(duì)于該顯示面的姿態(tài)；確定內(nèi)部和外部幾何參數(shù)；求得投影儀與顯示面之間的距離；求得投影儀的射線照射到具有已知幾何結(jié)構(gòu)的該顯示面上的入射角；將表面區(qū)域劃分為被投影儀照射的和不被投影儀照射的；計(jì)算投影儀的徑向畸變；確定多個(gè)投影儀投影到該顯示面上的各重疊圖像之間的關(guān)系；以及求得顯示面的變形。


圖1是根據(jù)本發(fā)明對(duì)于含有光傳感器的平面顯示面校準(zhǔn)投影儀的系統(tǒng)的示意圖；圖2是對(duì)于非平面顯示面校準(zhǔn)投影儀的系統(tǒng)的示意圖；圖3是對(duì)于含有光傳感器的顯示面校準(zhǔn)投影儀的方法的流程圖；圖4示出本發(fā)明使用的格雷碼校準(zhǔn)圖形；以及圖5是具有離散光傳感器的顯示面的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，投影儀100隨意對(duì)準(zhǔn)平面顯示面101。在此，觀眾10和投影儀100位于顯示面101的同一側(cè)。因此，顯示面將投影圖像反射到觀眾。因?yàn)檫@種隨意對(duì)準(zhǔn)，所以投影儀的輸出圖像或者影像102不能與顯示面上要求的圖像區(qū)103精確一致。因此，必需使輸入圖像畸變，以使它在作為輸出圖像投影時(shí)，符合圖像區(qū)103。
因此，顯示面101包括4個(gè)在二維或者三維空間內(nèi)已知其坐標(biāo)的位置104。應(yīng)該注意，根據(jù)顯示面101的大小和拓?fù)?，還可以使用附加位置。4個(gè)是對(duì)于任意投影角和平面顯示面，使輸出圖像適合矩形圖像區(qū)103所需的最少位置。
光傳感器直接測(cè)量位于已知位置104的光能量。這與基于攝像機(jī)的系統(tǒng)不同，基于攝像機(jī)的系統(tǒng)是在圖像被顯示面反射之后，間接測(cè)量投影圖像。直接測(cè)量具有許多優(yōu)點(diǎn)。即，與基于攝像機(jī)的投影儀校準(zhǔn)不同，本系統(tǒng)不必根據(jù)反射光處理光強(qiáng)測(cè)量，反射光具有更復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器是安裝在表面位置104或者其附近的光電二極管或者光電晶體管。作為一種選擇，如圖5所示，利用光纖502，將光傳感器501連接到表面位置104。為了對(duì)光纖502提供光路或者路由，該表面具有通孔503。該通孔的直徑可以是1毫米或者更小。如何制造非常細(xì)的光纖是公知的。這樣容易將檢測(cè)位置的尺寸縮小到投影儀像素的尺寸，或者更小。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，每個(gè)檢測(cè)位置分別與輸出圖像上的投影像素基本對(duì)應(yīng)。該實(shí)施例還對(duì)裝備要被投影儀100放大的小尺寸3D模型有用。
只要知道圖像區(qū)103與各位置104之間的幾何關(guān)系，位置104就可以與圖像區(qū)103無關(guān)。當(dāng)該表面是平面，或者是利用參數(shù)確定的表面，例如，該表面是二次曲面或者其它更高次曲面，包括不能利用參數(shù)描述的曲面時(shí)，這是直接的。
校準(zhǔn)模塊(處理器)105從每個(gè)傳感器501分別獲取傳感器數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)過A/D變換后，傳感器數(shù)據(jù)被量化為二進(jìn)制的0和1。0表示沒有檢測(cè)到光，而1表示檢測(cè)到光。為了使這成為可能，對(duì)光強(qiáng)設(shè)置閾值。有利的是，二進(jìn)制光強(qiáng)讀數(shù)對(duì)周圍背景照明不敏感。但是，應(yīng)該明白，可以根據(jù)灰度級(jí)測(cè)量光強(qiáng)。在此描述的各種部件之間的鏈路可以是有線的，或者是無線的。校準(zhǔn)模塊可以是PC形式的，或者是膝上型計(jì)算機(jī)形式的。
如圖4所示，校準(zhǔn)模塊105還可以產(chǎn)生一組校準(zhǔn)圖形401-402，并將它們發(fā)送到投影儀100。下面將更詳細(xì)說明該圖形。使校準(zhǔn)圖形投影到顯示面101和位置104上。根據(jù)在每個(gè)位置對(duì)每個(gè)圖形分別測(cè)量的光強(qiáng)，校準(zhǔn)模塊105確定變形函數(shù)(W)111的校準(zhǔn)參數(shù)，變形函數(shù)(W)111被轉(zhuǎn)發(fā)到影像處理模塊106。校準(zhǔn)參數(shù)反映投影儀的內(nèi)部和外部參數(shù)以及非線性畸變，內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)有時(shí)還被稱為內(nèi)在參數(shù)和外在參數(shù)。
影像處理模塊106使影像源107產(chǎn)生的輸入圖像110畸變，以致在使輸出圖像投影到顯示面101上時(shí)，輸出圖像不畸變，而且與圖像區(qū)103對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于某些應(yīng)用，將校準(zhǔn)參數(shù)和變形函數(shù)直接傳送到影像源107是有益的。
校準(zhǔn)模塊105、影像處理模塊106以及影像源107和投影儀100可以組合為更少數(shù)量的離散部件，例如，具有投影儀子組件的一個(gè)投影儀模塊。除了光傳感器和圖像生成硬件，利用軟件可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的大多數(shù)功能。然而，利用硬件電路也可以實(shí)現(xiàn)所有軟件。
圖2示出復(fù)雜、非平面圖像區(qū)103，例如，汽車模型的外表面。該模型可以是全尺寸的，或者是縮放的。在優(yōu)選實(shí)施例中，該模型是由塑料或者紙構(gòu)成而且為了著色大量顏色被噴涂為白色的模型轎車。可以將該模型放置在背景幕的前面，該背景幕形成“路面”和“景色”。也可以對(duì)背景幕裝備傳感器。目的是使該模型外表具有各種配色，而無需實(shí)際噴涂外表面。可以對(duì)背景幕進(jìn)行照明，使得轎車似乎在沿公路通過景物行駛。因此，在作出購買決定之前，可能的客戶可以看到模擬環(huán)境下的模型。在這種情況下，可以使用4個(gè)以上的檢測(cè)位置。對(duì)于任意投影角度和非平面顯示面，要使輸出圖像適合顯示區(qū)，最少需要6個(gè)檢測(cè)位置。
本發(fā)明可以對(duì)含有光檢測(cè)位置104的平面和非平面顯示面101校準(zhǔn)投影儀。該校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠?qū)D像對(duì)準(zhǔn)和畸變進(jìn)行補(bǔ)償，以使投影輸出圖像102適合該顯示面上的圖像區(qū)103。
校準(zhǔn)方法圖3示出根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法。順序投影300一組校準(zhǔn)圖形401-402。這些圖形將唯一序列光能量310傳送到檢測(cè)位置104。傳感器獲取301傳感器數(shù)據(jù)311。對(duì)該傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼302，以確定位置104的坐標(biāo)數(shù)據(jù)312。該坐標(biāo)數(shù)據(jù)用于計(jì)算303變形函數(shù)313。該變形函數(shù)用于使輸入圖像變形304，以產(chǎn)生畸變輸出圖像314，然后，將該畸變輸出圖像投影305到顯示面101上，并使它與顯示面101上的圖像區(qū)103對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)該注意，可以根據(jù)位置坐標(biāo)直接產(chǎn)生畸變圖像。
校準(zhǔn)圖形如圖4所示，優(yōu)選校準(zhǔn)圖形401-402基于1953年3月授予Gray的第2,632,058號(hào)美國專利描述的一系列二進(jìn)制掩碼。現(xiàn)在，將它們稱為格雷碼。格雷碼通常用于機(jī)械位置編碼器。有利的是，格雷碼可以檢測(cè)位置的稍許變化，這種稍許變化可能僅影響1位。使用傳統(tǒng)的二進(jìn)制編碼，至多有n位可以改變，而傳感器元件之間的稍許不對(duì)準(zhǔn)可能產(chǎn)生非常錯(cuò)誤的讀數(shù)。格雷碼沒有這種問題。由于垂直空間被分割得更精細(xì)，被標(biāo)記為A、B、C、D、E的頭5個(gè)級(jí)400示出每個(gè)后續(xù)圖形與先前圖形之間的關(guān)系。400中的5個(gè)灰度級(jí)分別與右側(cè)上的5對(duì)圖像(被標(biāo)記為A、B、C、D、E)有關(guān)。每對(duì)圖像分別示出如何利用編碼方法分割圖像平面的水平軸401和垂直軸402?？梢岳^續(xù)該細(xì)分過程，直到每二進(jìn)制位(bin)的尺寸小于投影儀像素的分辨率。應(yīng)該注意，還可以使用其它圖形，例如，該圖形可以是格雷正弦形式的。
當(dāng)以預(yù)定順序投影時(shí)，校準(zhǔn)圖形將唯一光能量圖形分別傳送到每個(gè)位置104。該圖形將位置104的像素間定位區(qū)別開，而僅要求log2(n)個(gè)圖形，其中n是投影圖像上的像素?cái)?shù)。
將原始光強(qiáng)值變換為一系列二進(jìn)制數(shù)字311，該一系列二進(jìn)制數(shù)字311與對(duì)于一組圖形是否在每個(gè)位置存在光
對(duì)應(yīng)。然后，將該位序列適當(dāng)解碼為對(duì)應(yīng)于每個(gè)位置的坐標(biāo)的、輸出圖像中的各像素的水平坐標(biāo)和垂直坐標(biāo)。
校準(zhǔn)圖形的數(shù)量與位置的數(shù)量及其坐標(biāo)無關(guān)。顯示面可以包括任意數(shù)量的檢測(cè)位置，特別是，如果該顯示面是任意復(fù)雜拓?fù)涿?。因?yàn)闄z測(cè)位置對(duì)于該顯示面是固定的，所以顯著簡化了計(jì)算過程。實(shí)際上，可以在幾分之一秒內(nèi)執(zhí)行整個(gè)校準(zhǔn)過程。
簡化和加速校準(zhǔn)過程使得可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。換句話說，在顯示面改變形狀或者位置時(shí)，可以在圖像或者影像被投影到顯示面上的同時(shí)，動(dòng)態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)。實(shí)際上，對(duì)于檢測(cè)數(shù)據(jù)311，可以動(dòng)態(tài)適配該面的形狀。還應(yīng)該注意，利用紅外傳感器或者高速、瞬間潛像可以使校準(zhǔn)圖形不可見。因此，校準(zhǔn)圖形不干擾下層顯示節(jié)目的顯示。
作為一種選擇，象在密碼學(xué)中一樣，校準(zhǔn)圖形可以是成對(duì)圖像，一個(gè)后面緊跟著其相補(bǔ)的負(fù)或者反圖像，使該圖形實(shí)際不可見。這樣做還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，光強(qiáng)測(cè)量可以是差分的，從而減小對(duì)周圍背景光的作用。
變形函數(shù)對(duì)于4個(gè)共面位置，校準(zhǔn)模塊105確定變形函數(shù)ps＝w*po其中w是變形矩陣，ps是檢測(cè)位置的坐標(biāo)，po是要分別與每個(gè)顯示面位置對(duì)準(zhǔn)的輸出圖像上的相應(yīng)像素的坐標(biāo)。
利用ps的檢測(cè)值和po的已知值，可以求得變形矩陣w的各相應(yīng)值(correspondence)。這被稱為單應(yīng)性傳統(tǒng)技術(shù)，它用于使一個(gè)任意四邊形變形為另一個(gè)任意四邊形。從形式上說，單應(yīng)性是3×3的8自由度投影變換H，它將一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的3D平面的圖像映像到其在另一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)的圖像。如何計(jì)算單應(yīng)性是公知的，請(qǐng)參考Sukthankar等人的“Scalable Alignment of Large-FormatMulti-Projector Displays Using Camera Homography Trees”，Proceedings of Visualization，2002。
通常，像素po位于輸出圖像的各角上。如果使用4個(gè)以上的位置，則可以采用平面最佳擬合方法。使用4個(gè)以上的位置可以改善校準(zhǔn)質(zhì)量。從本質(zhì)上說，本發(fā)明利用光強(qiáng)測(cè)量使各位置與輸出圖像上的相應(yīng)像素相關(guān)。
將變形矩陣w送到視頻處理模塊106。變形函數(shù)使輸入圖像畸變，這樣校正位置、比例、旋轉(zhuǎn)以及梯形畸變，以使所獲得的輸出圖像呈現(xiàn)無畸變，而且與圖像區(qū)對(duì)準(zhǔn)。
非平坦表面任意拓?fù)涿婵赡芎衅涿娣ň€與投影儀的光軸成鈍角的位置。對(duì)應(yīng)于這些位置的傳感器可能未受到投影儀的直接照明，使得在校準(zhǔn)過程中，它們不可見。因此，應(yīng)該選擇檢測(cè)位置，以利用投影儀直接照射它們。
Raskar等人于2001年8月15目提交的標(biāo)題為“System andMethod for Animating Real Objects with Projected Images”的第09/930,322號(hào)美國專利申請(qǐng)描述了一種用于將圖像投影到任意拓?fù)涿嫔系耐ㄟ^技術(shù)，如圖3所示，在此引用該專利中請(qǐng)供參考。該技術(shù)要求知道顯示面的幾何結(jié)構(gòu)，而且要求最少使用6個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)用，可以利用投影圖像增強(qiáng)、放大或者偽裝顯示面特征。代替使輸出圖像畸變，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)還可以用于利用機(jī)械方法使投影儀移動(dòng)到新位置，以校正該畸變。此外，還可以移動(dòng)或者使顯示面本身變形，以校正任何畸變。還可以對(duì)上述方法進(jìn)行各種組合，例如，變形輸出并移動(dòng)投影儀，或者變形輸出并移動(dòng)顯示面。所有這些均可以在使系統(tǒng)保持校準(zhǔn)的同時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行。
盡管本發(fā)明的主要目的是確定可以使輸入圖像畸變或者變形從而使變形的輸出圖像在顯示面上不表現(xiàn)畸變的投影儀參數(shù)，然而，該校準(zhǔn)參數(shù)還可以用于其它用途，例如，求得投影儀相對(duì)于顯示面的姿態(tài)，這包括內(nèi)部和外部幾何參數(shù)。該姿態(tài)可以用于其它應(yīng)用中，例如，圖像增強(qiáng)環(huán)境下的照明計(jì)算，或者用于將合成對(duì)象插入景物中。
該參數(shù)還可以用于求得投影儀與顯示面之間的距離；求得投影射線在具有已知幾何結(jié)構(gòu)的面上的入射角，例如，在3D呈現(xiàn)程序中進(jìn)行照明計(jì)算，或者改變輸入光強(qiáng)，以使顯示面上的圖像亮度均勻；將表面區(qū)域劃分為被投影儀照射的和不被投影儀照射的分段；確定投影儀的徑向畸變；以及求得顯示面的變形。
本發(fā)明還可以用于同時(shí)校準(zhǔn)多個(gè)投影儀。在此，多個(gè)投影儀在顯示面上投影重疊圖像。當(dāng)顯示面非常大，例如，在天文館中，或者從許多側(cè)面觀看顯示面時(shí)，這是有用的。
盡管以優(yōu)選實(shí)施例為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是，顯然，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改和變更。因此，所附權(quán)利要求的目的是涵蓋落入本發(fā)明的確切實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)的所有這些變型和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于確定具有任意形狀的顯示面上的各位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，包括在顯示面上投影一組已知校準(zhǔn)圖形；對(duì)于每個(gè)校準(zhǔn)圖形，直接檢測(cè)在顯示面上多個(gè)位置中每個(gè)位置的光強(qiáng)，有各個(gè)離散光傳感器分別與各個(gè)位置關(guān)聯(lián)；以及使各位置的光強(qiáng)相關(guān)，以確定所述多個(gè)位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)位置具有已知坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中校準(zhǔn)圖形是格雷碼形式的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系用于確定投影儀的參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述參數(shù)包括投影儀的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)以及非線性畸變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系，變形投影儀的輸入圖像；以及將變形的輸入圖像投影到顯示面上，以顯現(xiàn)無畸變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中投影儀隨意對(duì)準(zhǔn)平面顯示面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中顯示面是平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中顯示面是二次曲面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中觀眾和投影儀在顯示面的同一側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中顯示面是平面而且位置的數(shù)量是4。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光傳感器是光電晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中光傳感器通過光纖連接到相應(yīng)位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光強(qiáng)被量化為0或者1。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系，變形投影儀的一序列輸入圖像；以及將變形的序列輸入圖像投影到顯示面上，以作為影像顯現(xiàn)無畸變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在確定該對(duì)應(yīng)關(guān)系、變形該系列圖像以及投影變形的序列輸入圖像時(shí)，顯示面和投影儀互相相對(duì)移動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中顯示面是真實(shí)物體的3D模型的外表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中顯示面包括3D模型放置在其上的背景幕。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光是紅外光。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中投影每個(gè)校準(zhǔn)圖形作為一對(duì)圖像，該對(duì)圖像中的第二圖像是該校準(zhǔn)圖像的反圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該對(duì)應(yīng)關(guān)系用于重新配置投影儀。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該對(duì)應(yīng)關(guān)系用于使顯示面變形。
23.一種用于確定具有任意形狀的顯示面上的各位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的系統(tǒng)，包括顯示面，具有已知坐標(biāo)的多個(gè)位置；多個(gè)已知校準(zhǔn)圖形；用于對(duì)每個(gè)校準(zhǔn)圖形，直接檢測(cè)在顯示面上的多個(gè)位置中每個(gè)位置的光強(qiáng)的裝置；以及用于使各位置的光強(qiáng)相關(guān)，以確定所述多個(gè)位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中通過光纖使每個(gè)位置光連接到一個(gè)離散光傳感器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中光纖位于顯示面中的通孔內(nèi)。
26.一種用于確定具有任意形狀的顯示面上的各位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，包括對(duì)于投影到顯示面上的多個(gè)校準(zhǔn)圖形中每一個(gè)，直接檢測(cè)在顯示面上的多個(gè)位置中每個(gè)位置的光強(qiáng)，有各個(gè)離散光傳感器分別與各個(gè)位置關(guān)聯(lián)；以及使各位置的光強(qiáng)相關(guān)，以確定所述多個(gè)位置與投影儀的輸出圖像中的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
全文摘要
一種系統(tǒng)確定顯示面上的各位置與投影儀的輸出圖像上的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。顯示面可以具有任意形狀和姿態(tài)。在顯示面上識(shí)別具有已知坐標(biāo)的位置。通過安裝在該面中的通孔內(nèi)的光纖，使每個(gè)位置光連接到光傳感器。投影已知校準(zhǔn)圖形，同時(shí)對(duì)每個(gè)校準(zhǔn)圖形，分別直接檢測(cè)位于每個(gè)位置的光強(qiáng)。該光強(qiáng)用于確定各位置與投影儀的輸出圖像上的各像素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以變形投影圖像，從而適合該顯示面。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1701603SQ20048000099
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者約翰尼·常·李, 丹尼爾·梅尼斯-阿米恩扎德, 保羅·H·迪茨, 雷米什·拉斯卡爾 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社