通過(guò)改變激光投影儀的掃描速度來(lái)增加投影圖像中像素區(qū)域的強(qiáng)度的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】通過(guò)改變激光投影儀的掃描速度來(lái)増加投影圖像中像素區(qū)域的強(qiáng)度的方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)涉及并要求2013年3月13日遞交的美國(guó)非臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列N0.13/800,011的優(yōu)先權(quán)，該非臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
_3] 關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開(kāi)發(fā)的聲明
[0004]不適用。
【背景技術(shù)】
[0005]在建筑施工項(xiàng)目期間，如大型新建筑物的內(nèi)部施工階段，或者在舊建筑物的翻新期間，參考建筑信息模型(Building Informat1n Modeling，BH)數(shù)據(jù)是有用的。該數(shù)據(jù)限定了包括內(nèi)部的三維建筑物結(jié)構(gòu)，并且該數(shù)據(jù)的用途通過(guò)方便定位和安置各種建筑施工元件和固定裝置，提高了施工工人的生產(chǎn)率。通常，在建筑施工完成后維持建筑物的WM模型，并且該模型在建筑物的使用壽命中可以用于翻新、擴(kuò)建和維護(hù)的目的。B頂模型限定了建筑物幾何形狀、空間關(guān)系以及建筑組件的數(shù)量和特性。
[0006]能夠在建筑物的內(nèi)部快速定位各個(gè)施工點(diǎn)是非常有用的。當(dāng)建筑物的內(nèi)部完工時(shí)，將連接器、緊固件、銷(xiāo)固件等附接到各種表面，并使用電鋸和電鉆進(jìn)行切割和鉆孔。所有這一切必須在預(yù)定的、精確限定的位置中完成。需要多組工人測(cè)量并標(biāo)記預(yù)定施工點(diǎn)和施工線。執(zhí)行該任務(wù)是乏味的且產(chǎn)生由測(cè)量錯(cuò)誤和累積誤差導(dǎo)致的誤差。此外，布局過(guò)程的成本和執(zhí)行該布局過(guò)程所需的時(shí)間都是顯著的。
[0007]在建筑物內(nèi)部施工場(chǎng)所的施工點(diǎn)的布局已經(jīng)以更自動(dòng)化的方式來(lái)完成，例如通過(guò)使用機(jī)器人全站儀設(shè)備。將全站儀定位在固定的已知位置并將激光光束指向所需位置。在同一天提交并且轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的共同審理中的美國(guó)申請(qǐng)序列N0.(判決書(shū)目錄SPC0936PA)中披露了另一種方法，其中，具有布局施工點(diǎn)和施工線以及其它信息的圖像被微型投影儀投影到天花板、墻壁或其它建筑表面上，其中施工點(diǎn)準(zhǔn)確地定位于該表面上。(該同時(shí)提交的申請(qǐng)的整個(gè)披露內(nèi)容通過(guò)引用并入本文)。然而，微型投影儀有功率限制，使得如果存在大量的背景光，則它們投影的圖像可能很難看到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]—種利用微型投影儀將數(shù)字視頻圖像投影到觀看表面上的方法，所述微型投影儀例如是激光束轉(zhuǎn)向投影儀，所述激光束轉(zhuǎn)向投影儀橫跨所述觀看表面掃描激光束，利用由提供給投影儀的數(shù)字視頻輸入的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的顏色和強(qiáng)度的激光束光照亮像素區(qū)域，所述方法考慮了識(shí)別數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的部分以及數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的部分。將高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)供給到微型投影儀的數(shù)字視頻輸入。掃描高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域和低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域。光束照亮高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域的時(shí)間段比花在照亮低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域的時(shí)間段更長(zhǎng)。
[0009]高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像顯示的顏色可以不同于低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像的顯示顏色。高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像可以顯示為綠色。
[0010]掃描低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域的掃描速度可以大于掃描高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域的掃描速度。每掃描低強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域一次，可以掃描高強(qiáng)度顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)限定的圖像中所包含的觀看表面上的每個(gè)像素區(qū)域多次。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是激光束轉(zhuǎn)向微型投影儀的示意圖；以及
[0012]圖2是激光束轉(zhuǎn)向微型投影儀和相關(guān)組件的示意性表示，用于解釋該方法的實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在施工現(xiàn)場(chǎng)，工人通常使用藍(lán)圖來(lái)確定在哪里建造墻壁、鉆孔、固定管道等。隨著計(jì)算機(jī)實(shí)施建筑設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，建筑師和工程師已經(jīng)更有效地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，并且建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)變得以數(shù)字形式容易得到。這擴(kuò)展了將建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以傳達(dá)給施工工人的方式。在內(nèi)容上與傳統(tǒng)的施工藍(lán)圖相似，可以將數(shù)字布局圖像投影到建筑表面上。圖像中的施工點(diǎn)精確地定位在表面上，消除了多數(shù)昂貴的手工布局過(guò)程。數(shù)字布局圖像顯示了工人在哪里執(zhí)行各種操作(如鉆孔、緊固錨固螺栓等)，并且也提供了關(guān)于施工點(diǎn)的說(shuō)明。投影的圖像還可以包括可能位于該施工點(diǎn)的建筑組件(如管道、照明設(shè)備、或配電箱)的圖片。投影工作的說(shuō)明可以包括可能有助于在施工點(diǎn)完成工作的信息，如洞的深度和直徑、緊固件的尺寸、或緊固螺栓所需的扭矩。
[0014]重要的是，投影到建筑表面上的具體施工點(diǎn)和施工線要明亮和清楚?？梢岳斫獾氖?，對(duì)于藍(lán)圖圖像，工人不關(guān)心圖像的每個(gè)像素，而主要是關(guān)心藍(lán)圖上的施工點(diǎn)和施工線。通過(guò)照亮投影表面的區(qū)域上的每個(gè)像素不需要浪費(fèi)投影功率。
[0015]需要的是，在需要觀看施工點(diǎn)和施工線的區(qū)域中首先使用可用的投影能量。圖像越亮，工人越容易看見(jiàn)他將在哪兒鉆孔或在哪執(zhí)行一些其它操作。用于投影圖像的微型投影儀通常由電池供電，這使得有效地利用可用投影能量更加重要。
[0016]通常使用大量技術(shù)中的任一種技術(shù)實(shí)施微型投影儀，如數(shù)字光處理(DigitalLight Processing,DLP)投影儀、液晶顯示(liquid crystal display，IXD)投影儀和激光束轉(zhuǎn)向(laser-beam-steering，LBS)投影儀。在通常的操作模式中，使用這些技術(shù)中的任一種技術(shù)的投影儀具有的目標(biāo)是提供在整個(gè)投影區(qū)域上是均勻明亮的投影圖像。這對(duì)于通常的投影項(xiàng)目(包括電影、圖片和演示)是有意義的。然而，本方法認(rèn)識(shí)到這樣的需求:投影功率不均勻的圖像，使得可用光主要用在圖像的僅一些區(qū)域中。
[0017]此前，投影儀尚未將投影光能量集中到具體的像素位置。LCD (液晶顯示器)投影儀使用成千上萬(wàn)的小鏡子來(lái)反射多像素的光，從而形成圖像。DLP (數(shù)字光處理)投影儀使用成千上萬(wàn)的光閘(light gate)來(lái)讓多像素的光通過(guò)，從而形成圖像。在這兩種情況下，單個(gè)光源用于同時(shí)照亮所有的鏡子或閘(gate)?？梢源蜷_(kāi)或關(guān)閉鏡子和閘，以形成圖像，但是沒(méi)有辦法將未在投影圖像中使用的光重新指向其它像素，從而照亮其它像素。
[0018]然而，LBS(激光束轉(zhuǎn)向)投影儀不同于此，而是使用指向的激光束一次一個(gè)像素地創(chuàng)建圖像。如圖1所示，LBS投影儀包括三個(gè)激光器，紅色激光器10、藍(lán)色激光器12和綠色激光器14，這三個(gè)激光器分別通過(guò)聲光調(diào)制器24、聲光調(diào)制器26和聲光調(diào)制器28將紅色光束16、藍(lán)色光束18和綠色光束20提供給組合棱鏡22。適當(dāng)亮度的三種顏色光束組合成單一光束30，鏡子組件32將該單一光束30引導(dǎo)到觀看表面34。鏡子組件32可以由單個(gè)MEM鏡子33或由兩個(gè)MEM鏡子組成，該單個(gè)MEM鏡子或兩個(gè)MEM鏡子圍繞正交軸機(jī)電地樞轉(zhuǎn)，以橫跨觀看表面34重復(fù)地掃描激光束30。第一掃描方向上(表不為36)以第一掃描速度掃描激光束30。在第二掃描方向38上以第二掃描速度橫跨觀看表面34重復(fù)地掃描激光束30。優(yōu)選地，第二方向38正交于第一掃描方向36，并且第二掃描速度小于第一掃描速度。因?yàn)閽呙杷俣茸銐蚩?以大于60赫茲在表面34上掃描整個(gè)圖像)，所以逐像素地掃描不會(huì)引起注意。
[0019]以下描述的方法的實(shí)施方式有效地使用來(lái)自微型投影儀的光來(lái)將藍(lán)圖圖像投影在工作表面上。并非使每個(gè)像素都有相同的照明強(qiáng)度，而是將光能主要指向投影圖像的施工點(diǎn)和施工線。該方法將顯示數(shù)字視頻數(shù)據(jù)描述為數(shù)字視頻圖像。可以理解的是，這些視頻圖像通常是靜態(tài)圖像，其具有建筑藍(lán)圖或部分藍(lán)圖的外觀。然而，如果需要，也可以顯示出移動(dòng)的視頻圖像。
[0020]如圖2所示，B頂信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器40中，用于高強(qiáng)度顯示的施工線和施工點(diǎn)是已知的，并且通常存儲(chǔ)在文件42中，文件42與具有待顯示的剩余項(xiàng)目的文件44分開(kāi)。激光束轉(zhuǎn)向投影儀46包括紅色激光器48、綠色