DE102013009803A1

DE102013009803A1 - Method for automatic image correction of a projector

Info

Publication number: DE102013009803A1
Application number: DE102013009803.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Abbildungskorrektur eines Projektors (P) für digitalisierte Bilder, wobei der Projektor (P) eine Kamera (K) zur Aufnahme des projizierten Bildes (B.2) aufweist und ein dazu korrespondierender Projektor. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Projizieren des Bildes (B.1) auf eine Projektionsfläche (W) unbekannter Ausrichtung und Geometrie, zeitgleiches Aufnehmen des projizierten Bildes (B.2) mit einer Kamera (K), die gegenüber der Projektionsachse (A) seitlich versetzt ist, und dadurch gegenüber der Projektion des Bildes (B.1) bei der Aufnahme einen Parallaxenfehler erzeugt, und/oder einen anderen Öffnungswinkel aufweist als der Projektor (P), und dadurch einen anderen Verzeichnungsfehler als der Projektor (P) aufweist, Identifizieren von markanten Bildinhalten im aufgenommenen Bild, wobei die markanten Bildinhalte als Stützpunkte zur Ermittlung zwei-dimensionaler Positionsinformationen der markanten Bildinhalte dienen, Vergleichen der Istposition der markanten Bildinhalte im Bild der Kamera mit den Sollpositionen der markanten Bildinhalte im Bild des Projektors, Verändern der Projektionseigenschaften des Projektors (P) bis aktuell ermittelte, zweidimensionale Positionsinformationen auf eine abbildungsfehlerfreie Projektion des Projektors schließen lassen.The invention relates to a method for automatic image correction of a projector (P) for digitized images, the projector (P) having a camera (K) for recording the projected image (B.2) and a corresponding projector. According to the invention, it is provided that the image (B.1) is projected onto a projection surface (W) of unknown orientation and geometry, and the projected image (B.2) is simultaneously recorded with a camera (K) which is laterally offset from the projection axis (A) is, and thereby generates a parallax error compared to the projection of the image (B.1) when recording, and / or has a different opening angle than the projector (P), and thus has a different distortion error than the projector (P), identify distinctive image content in the recorded image, whereby the distinctive image content serves as reference points for determining two-dimensional position information of the distinctive image content, comparison of the actual position of the distinctive image content in the image of the camera with the target positions of the distinctive image content in the image of the projector, changing the projection properties of the projector ( P) two-dimensional position information currently determined on e Let a flawless projection of the projector close.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Abbildungskorrektur eines Projektors für digitalisierte Bilder, wobei der Projektor eine Kamera zur Aufnahme des projizierten Bildes aufweist und ein dazu korrespondierender Projektor.The invention relates to a method for automatic imaging correction of a projector for digitized images, wherein the projector has a camera for recording the projected image and a projector corresponding thereto.

Zur Projektion eines digitalisierten Bildes auf eine beliebige Projektionsfläche ist es bekannt, das Bild einer kleinen Flüssigkristall-Einheit über eine Vergrößerungsoptik zu projizieren. Projektoren mit dieser Technik arbeiten nach dem Durchlichtverfahren, bei welchem eine kleine transparente Flüssigkristallscheibe mit einer Vielzahl von transparenten, farblich veränderbaren Bildpunkten von Weißlicht durchleuchtet wird. Das Bild der kleinen, zu projizierenden Flüssigkristall-Einheit ist dabei veränderlich und wird wie in einem Diaprojektor auf die Projektionsleinwand geworfen.For projecting a digitized image on any projection surface, it is known to project the image of a small liquid crystal unit via a magnifying optics. Projectors using this technique operate according to the transmitted-light method, in which a small transparent liquid-crystal pane is illuminated by a multiplicity of transparent, color-changeable pixels of white light. The image of the small, to be projected liquid crystal unit is variable and is thrown like a slide projector on the projection screen.

Zur Projektion eines digitalisierten Bildes ist es auch bekannt, das Bild über eine Spiegelmatrix zu erzeugen, wobei jedem einzelnen, zu projizierenden Bildpunkt ein individueller Spiegel zugeordnet ist. Das Bild der mikroskopisch kleinen Spiegelmatrix mit in ihrer Ausrichtung individuell ansteuerbaren kleinen Spiegeln wird nacheinander über die Reflexion von rotem, grünem und blauem Licht erzeugt.For the projection of a digitized image, it is also known to generate the image via a mirror matrix, wherein an individual mirror is assigned to each individual pixel to be projected. The image of the microscopically small mirror matrix with small mirrors which can be individually controlled in their orientation is produced successively via the reflection of red, green and blue light.

Für eine abbildungsscharfe Projektion ist einerseits notwendig, die Entfernung zwischen der Projektionsoptik und der Leinwand bei der Einstellung der Projektionsoptik zu berücksichtigen. Damit das projizierte Bild auch verzerrungsfrei auf der Projektionsfläche abgebildet wird, ist es andererseits notwendig, dass die Geometrie der Projektionsfläche und die Projektionsoptik des Projektors aufeinander abgestimmt sind.On the one hand, it is necessary to consider the distance between the projection optics and the screen during the adjustment of the projection optics for a picture-sharp projection. On the other hand, in order for the projected image to be imaged without distortion on the projection surface, it is necessary for the geometry of the projection surface and the projection optics of the projector to be matched to one another.

Im tatsächlichen Einsatz von Projektoren ist es häufig notwendig, dass der Projektor in Bezug auf die Projektionsfläche so positioniert werden muss, dass eine Zentralprojektion entlang einer auf der Projektionsfläche senkrecht stehenden Projektionsachse nicht möglich ist. In der Regel wird als Standort des Projektors eine unter der Raumdecke vorhandene kleine Projektionsbühne gewählt oder der Projektor wird seitlich neben einer vor der Projektionsfläche vorhandenen Bestuhlung aufgestellt. Für mobile Projektoren, wie beispielsweise Projektoren für Mobiltelefone ergibt sich häufig das Problem, dass als Projektionsfläche eine unebene Wand oder gar eine unebene Straßenoberfläche verwendet wird. Dazu ist die Position des Mobiltelefones selten so, dass eine Projektion entlang einer auf der Projektionsfläche senkrecht stehenden Projektionsachse überhaupt möglich ist.In actual use of projectors, it is often necessary that the projector be positioned with respect to the projection surface so that central projection along a projection axis perpendicular to the projection axis is not possible. As a rule, a small projection stage under the ceiling is chosen as the location of the projector, or the projector is placed laterally next to a seating arrangement in front of the projection surface. For mobile projectors, such as projectors for mobile phones, there is often the problem that a uneven wall or even an uneven road surface is used as the projection surface. For this purpose, the position of the mobile phone is rarely such that a projection along a projection axis perpendicular to the projection axis is even possible.

In den meisten Fällen projiziert der Projektor aus Richtung des Projektors gesehen auf eine schiefe Leinwand oder anders herum, der Projektor ist in Bezug auf die Leinwand nicht mittig und nicht lotrecht ausgerichtet. Die Platzierungsproblematik macht daher eine Abbildungskorrektur zur Korrektur von Abbildungsfehlern notwendig.In most cases, when viewed from the direction of the projector, the projector projects onto a slanted screen or the other way round, the projector is not centered or vertically aligned with the screen. The placement problem therefore requires an image correction to correct aberrations.

Typische Abbildungsfehler sind bei nicht hinreichend eingestellter Optik die chromatische Aberration, die ursächlich ist für ein geringfügig unterschiedliches Bild für verschiedene Farben. Dieser Fehler ist auf die Dispersion des verwendeten Glases der Projektionsoptik zurückzuführen und bei nicht optimal eingestellter Optik macht sich dieser Fehler bemerkbar durch farbige Regenbogenstreifen an kontraststarken Bildübergängen.Typical aberrations are when the optics are not sufficiently adjusted, the chromatic aberration that causes a slightly different image for different colors. This error is due to the dispersion of the glass used in the projection optics and not optimally adjusted optics makes this error noticeable by colored rainbow stripes on high-contrast image transitions.

Ein weiterer Fehler ist die sogenannte Verzeichnung, bei der ein Bild in Form eines horizontal liegenden Vierecks zu einer ausgewölbten Tonne oder – invers dazu – zu einem Kissen mit ausgezogenen Ecken verzerrt wird. Das zu projizierende zweidimensionale Bild erscheint für einen Betrachter dreidimensional eingefallen oder ausgeweitet zu sein.Another mistake is the so-called distortion, in which a picture in the form of a horizontally lying quadrilateral is distorted into a vaulted barrel or - inversely thereto - into a pillow with extended corners. The two-dimensional image to be projected appears to be three-dimensionally collapsed or expanded for a viewer.

Durch die schräge Anordnung der Bildebene des Projektors und der Projektionsebene entstehen Trapezeffekte, bei dem ein projiziertes Viereck bei der Projektion auf die Projektionsebene zu einem Trapez verzerrt wird. Kommt schließlich noch eine gewölbte oder nicht ebene Projektionsebene zum Einsatz, so erfährt das projizierte Bild eine dazu korrespondierende Verzerrung.The slanted arrangement of the image plane of the projector and the projection plane creates trapeze effects in which a projected quadrilateral is distorted to a trapezoid when projected onto the projection plane. Finally, if a curved or non-planar projection plane is used, the projected image experiences a corresponding distortion.

Schließlich ist es auch möglich, dass die Projektionsfläche nicht eben ist. Der dadurch entstehende Projektionsfehler kann durch eine berechnete Korrektur der Bildgeometrie im Bild selbst kompensiert werden. Dabei wird das zu projizierende Bild invers zur nicht ebenen Projektionsfläche über einen Rechenalgorithmus verzerrt.Finally, it is also possible that the projection surface is not flat. The resulting projection error can be compensated by a calculated correction of the image geometry in the image itself. In this case, the image to be projected is distorted inversely to the non-planar projection surface via a computing algorithm.

Sofern die Geometrie und die relative Lage der Projektionsebene bekannt sind, ist die Korrektur des Bildes durch bekannte Maßnahmen durchführbar. Schwierig ist es jedoch, die Geometrie und die Lage der Projektionsfläche automatisch zu erfassen.If the geometry and the relative position of the projection plane are known, the correction of the image by known measures is feasible. However, it is difficult to automatically detect the geometry and the position of the projection surface.

Um einen Projektor optimal für seinen Einsatz einzustellen, ist in der Regel – je nach Abhängigkeit der räumlichen Gegebenheiten – ein nicht unerheblicher manueller Zeitaufwand notwendig, um den Projektor nutzen zu können. Gerade für mobile Einsätze von Projektoren, beispielsweise für schnelle aufbauten bei Verkaufspräsentationen oder bei plötzlichen Ereignissen, die projiziert werden sollen, ist der Zeitaufwand zum Einstellen nicht akzeptabel. Auch ist zur optimalen Einstellung eine gewisse Übung notwendig, über die nicht jeder verfügt.In order to set a projector optimally for its use, a considerable amount of manual time is usually necessary to use the projector - depending on the spatial conditions. Especially for mobile use of projectors, for example, for quick setups in sales presentations or sudden events that are to be projected, the time required for setting is not acceptable. Also, the optimal setting requires a certain amount of practice that not everyone has.

In der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 010 814.1 wird ein Verfahren zur automatischen Abbildungskorrektur von Projektoren offenbart, bei welchem ein Bild, das unter Normalbedingungen aufgenommen worden ist, mit der tatsächlichen Abbildung dieses Bildes verglichen wird. Als Bild, das unter Normalbedingungen aufgenommen worden ist, dient in der Regel ein Bild mit geometrischen Figuren oder ein Bild mit sehr markanten Bildinhalten, das ähnlich wie ein Testbild als Referenzbild verwendet wird und anhand dessen die Bildverzerrung ermittelt werden kann. Das Normalbild wird sehr kurz und für den Beobachter kaum bis gar nicht merklich in das zu projizierende Bild eingeblendet und eine Regelschleife ändert anhand von automatisierten rechnerischen Algorithmen Abbildungsparameter wie die Linsenstellung, die Chipstellung in Bezug auf die Lotrechte, den Abstand verschiedener Linsen zueinander und den Bildabstand von einer gedachten Linsenebene. Dieses Verfahren funktioniert zuverlässig. Sofern das Verfahren aber während einer Vorführung verwendet wird, so erzeugt das kurzzeitige Einblenden von Normbildern eine subjektiv als Flackern empfundene Bildstörung. In the post-published German patent application DE 10 2012 010 814.1 discloses a method for automatic image correction of projectors in which an image taken under normal conditions is compared with the actual image of that image. As an image, which has been recorded under normal conditions, is usually an image with geometric figures or an image with very distinctive image content, which is similar to a test image used as a reference image and from which the image distortion can be determined. The normal image is very short and barely noticeable to the observer to be projected image and a control loop changes using automated computational algorithms imaging parameters such as the lens position, the chip position with respect to the perpendicular, the distance between different lenses and the image distance from an imaginary lens plane. This procedure works reliably. However, if the method is used during a performance, then the temporary superimposing of norm images produces a subjectively perceived flicker.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur automatischen Abbildungskorrektur zur Verfügung zu stellen, welches im Betrieb vom Betrachter unbemerkt stattfinden kann.The object of the invention is therefore to provide a method for automatic imaging correction available, which can take place unnoticed by the viewer during operation.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Verfahrensanspruch 1 angegeben. In den Sachansprüchen 4 bis 7 wird ein zum erfindungsgemäßen Verfahren korrespondierender Projektor unter Schutz gestellt.The object of the invention is achieved by the method according to claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims to method claim 1. In the claims 4 to 7 a projector corresponding to the method according to the invention is placed under protection.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen: Projizieren des Bildes auf eine Projektionsfläche unbekannter Ausrichtung und Geometrie, zeitgleiches Aufnehmen des projizierten Bildes mit einer Kamera, die gegenüber der Projektionsachse seitlich versetzt ist, und dadurch gegenüber der Projektion des Bildes bei der Aufnahme einen Parallaxenfehler erzeugt, und/oder einen anderen Öffnungswinkel aufweist als der Projektor (P), und dadurch einen anderen Verzeichnungsfehler als der Projektor (P) aufweist, Identifizieren von markanten Bildinhalten im aufgenommenen Bild, wobei die markanten Bildinhalte als Stützpunkte zur Ermittlung zweidimensionaler Positionsinformationen der markanten Bildinhalte dienen, Vergleichen der Istposition der markanten Bildinhalte im Bild der Kamera mit den Sollpositionen der markanten Bildinhalte im Bild des Projektors, Verändern der Projektionseigenschaften des Projektors (P) bis aktuell ermittelte, zweidimensionale Positionsinformationen auf eine ab-bildungsfehlerfreie Projektion des Projektors schließen lassen.According to the invention, projecting the image onto a projection surface of unknown orientation and geometry, recording the projected image simultaneously with a camera laterally offset from the projection axis, thereby generating a parallax error with respect to the projection of the image during recording, and / or one has different opening angles than the projector (P) and thereby has a different distortion error than the projector (P), identifying distinctive image contents in the captured image, the distinctive image contents serving as vertices for detecting two-dimensional positional information of the distinctive image contents, comparing the actual position of the image striking image content in the image of the camera with the desired positions of the distinctive image content in the image of the projector, changing the projection properties of the projector (P) to currently determined, two-dimensional position information on a abbildungsfehlerfreie Close the projection of the projector.

Der Wesentliche Gedanke der Erfindung liegt darin, dass die Bildebene im Inneren des Projektors und die Bildebene im Inneren der Kamera trotz ihrer unterschiedlichen Funktion ähnlich wie ein Stereopaar einer räumlich aufgelösten Kamera behandelt werden können. Anders als bei einer räumlich auflösenden Kamera mit zwei um einen definierten Abstand versetzten Bildebenen und damit einhergehenden geringfügig unterschiedlichen Bildinhalten ist der Bildinhalt der inneren Bildebene des Projektors mit der inneren Bildebene der Kamera über die Projektion des zweidimensionalen Bildes miteinander gekoppelt. Durch den Parallaxenfehler und/oder durch den unterschiedlichen Verzeichnungsfehler der beiden Optiken lässt sich die Lage, die Ausrichtung und auch die Geometrie der Projektionsfläche ermitteln. Sind die Lage, die Ausrichtung und auch die Geometrie der Projektionsfläche bekannt, so ist die Projektionskorrektur durch bekannte Maßnahmen durchführbar.The essential idea of the invention lies in the fact that the image plane inside the projector and the image plane in the interior of the camera, in spite of their different functions, can be treated much like a stereo pair of a spatially resolved camera. Unlike a spatially resolving camera with two image planes offset by a defined distance and thus slightly different image contents, the image content of the inner image plane of the projector is coupled to the inner image plane of the camera via the projection of the two-dimensional image. Due to the parallax error and / or due to the different distortion error of the two optics, the position, the orientation and also the geometry of the projection surface can be determined. If the position, the orientation and also the geometry of the projection surface are known, then the projection correction can be carried out by known measures.

Eine Stereokamera erlaubt bei einer unterstellten scharfen Fokussierung aus der relativen Lageveränderung ein und desselben Bildinhaltes zwischen beiden Bildebenen des Stereopaars die räumliche Distanz des Bildinhaltes von der Kameraposition zu berechnen. Dabei ist der mögliche erfassbare, räumliche Abstand und die mögliche erfassbare, räumliche Tiefe der Bildinformationen bei der Stereokamera innerhalb eines bestimmten Bereiches begrenzt, wenn die beiden Kameraebenen des Stereopaares ihre Ausrichtung nicht ändern. Die Bildinformationen beider Kameraebenen haben eine gleiche Gewichtung bei der Berechnung des tatsächlichen räumlichen Abstands des die Bildinformation erzeugenden Objektes.A stereo camera allows for an assumed sharp focus from the relative change in position of one and the same image content between the two image planes of the stereo pair to calculate the spatial distance of the image content of the camera position. Here, the possible detectable, spatial distance and the possible detectable, spatial depth of the image information in the stereo camera within a certain range is limited if the two camera levels of the stereo pair do not change their orientation. The image information of both camera planes have an equal weighting in the calculation of the actual spatial distance of the image information generating object.

Bei dem Projektor-Kamerapaar funktioniert die Bestimmung der räumlichen Ausrichtung der Projektionsebene geringfügig anders. Zu unterscheiden ist zwischen den Effekten des bewusst erzeugten Parallaxenfehlers und des bewusst erzeugten Verzeichnungsunterschiedes bei unterschiedlichen Öffnungswinkeln zwischen Projektionsoptik und Kameraoptik. Beide Effekte können alternativ oder auch kumulativ zur Berechnung der idealen Projektionsparameter des Projektors verwendet werden. Die Funktionsweise wird in der Figurenbeschreibung im Detail erklärt.For the projector-camera pair, the determination of the spatial orientation of the projection plane works slightly differently. A distinction must be made between the effects of the deliberately generated parallax error and the deliberately generated distortion difference at different aperture angles between projection optics and camera optics. Both effects can alternatively or cumulatively be used to calculate the ideal projection parameters of the projector. The mode of operation is explained in detail in the description of the figures.

Bei der Bestimmung der idealen Projektionsparameter ist ein geringfügiger Fehler hinzunehmen, der entweder außerhalb der Korrekturfähigkeit des Projektors liegt oder der außerhalb der Auflösung der verwendeten Kamera liegt. Als Grenze für die Korrekturwürdigkeit hat sich ergeben, dass eine Regelschleife vorteilhafter Weise dann unterbrochen oder gestoppt wird, wenn der RMS-Fehler (Root Mean Square) als Toleranzwert zwischen den aktuell ermittelten, zweidimensionalen Positionsinformationen als Sollgröße und den berechneten, zweidimensionalen Positionsinformationen als Führungsgröße geringer ist als 5% der Bilddiagonale. Bei diesem Wert wird ein Abbildungsfehler vom Menschen subjektiv nicht mehr wahrgenommen oder durch die Bildkorrektur im menschlichen Sehapparat subjektiv als Akzeptabel empfunden. Unterschreitet der beschriebene RMS-Fehler 2% der Bilddiagonale, so kann von einer idealen Korrektur des Bildes ausgegangen werden, da der menschliche Sehapparat Verzeichnungsfehler in dieser geringen Größenordnung nicht mehr wahrnehmen kann.When determining the ideal projection parameters, add a minor error that is either beyond the correction capability of the projector or outside the resolution of the camera being used. As a limit for the correctness correction has been found that a control loop is advantageously interrupted or stopped when the RMS error (Root Mean Square) as a tolerance value between the currently determined, two-dimensional position information as Target size and the calculated, two-dimensional position information as a reference variable is less than 5% of the image diagonal. At this value, an aberration is subjectively no longer perceived by humans or subjectively perceived as acceptable by the image correction in the human visual system. If the described RMS error falls below 2% of the image diagonal, an ideal correction of the image can be assumed since the human visual system can no longer detect distortion errors in this small order of magnitude.

Die verschiedenen Abbildungsfehler, nämlich die chromatische Aberration und die Abbildungsschärfe als Abbildungsfehler, die tonnen- oder kissenförmige Verzerrung und die trapezartige Verzerrung als Projektionsfehler, können über optische Maßnahmen oder durch Veränderung der Stellung der inneren Bildebene des Projektors im Verhältnis zur Projektionsebene korrigiert werden. Andere Verzerrungen, wie beispielsweise Verzerrungen durch eine gekrümmte Leinwand oder nicht-ebene Leinwand können durch eine rechnerische Verzerrung des Bildinhaltes korrigiert werden. In Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass eine chromatische Aberration und ein Verzeichnungsfehler durch Variation der Linsenstellung in der Projektionsoptik korrigiert werden und dass andere Abbildungsverzerrungen durch korrespondierende inverse digitale Verzerrungen des zu projizierenden Bildes vorgenommen werden.The various aberrations, namely the chromatic aberration and the image sharpness as aberrations, the barrel or pincushion distortion and the trapezoidal distortion as projection errors can be corrected by optical means or by changing the position of the internal image plane of the projector relative to the projection plane. Other distortions, such as distortions caused by a curved screen or nonplanar screen can be corrected by a computational distortion of the image content. In an embodiment of the invention it is therefore provided that a chromatic aberration and a distortion error are corrected by varying the lens position in the projection optics and that other image distortions are made by corresponding inverse digital distortions of the image to be projected.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass selbst Projektionsfehler durch korrespondierende inverse digitale Verzerrungen des zu projizierenden Bildes vorgenommen werden. Die Korrektur des Projektionsfehlers über das projizierende Bild statt über die Optik ermöglicht einen Verzicht auf eine Mechanik zur Verstellung der Optik. Wenngleich das Korrekturergebnis dadurch ein etwas geringer aufgelöstes Bild erzeugt als es mit einer mechanisch verstellbaren Optik möglich ist, ist der Vorteil der eingesparten Optomechanik sehr erheblich und ermöglicht, dass in sehr kleinen Mobiltelefonen eine korrigierende Projektionsanordnung überhaupt einsetzbar ist.In a particular embodiment of the invention, it is provided that even projection errors are made by corresponding inverse digital distortions of the image to be projected. The correction of the projection error on the projecting image instead of the optics makes it possible to dispense with a mechanism for adjusting the optics. Although the correction result produces a slightly lower resolution image than is possible with a mechanically adjustable optical system, the advantage of the saved opto-mechanics is very considerable and enables a corrective projection arrangement to be used in very small mobile phones.

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Projektor zur Projektion von digitalisierten Bildern auf eine Projektionswand vorgeschlagen, aufweisend eine Kamera zur Aufnahme des projizierten Bildes und eine Regelvorrichtung, welche das projizierte Bild anhand des Vergleiches von zweidimensionalen Positionsinformationen aus einem aufgenommenen, projizierten Bild mit zweidimensionalen Positionsinformationen eines berechneten Bildes solange variiert, bis die zweidimensionalen Positionsinformationen aus dem aufgenommenen, projizierten Bildes mit den zweidimensionalen Positionsinformationen des berechneten Bildes im Bereich eines vorgewählten Toleranzintervalls identisch ist.To carry out the method, a projector for projecting digitized images onto a projection screen is proposed, comprising a camera for taking the projected image and a control device which displays the projected image based on the comparison of two-dimensional position information from a recorded, projected image with two-dimensional position information of a calculated one Image until the two-dimensional position information from the recorded, projected image with the two-dimensional position information of the calculated image in the range of a preselected tolerance interval is identical.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine elektrisch verstellbare Projektionsoptik vorhanden ist zur Korrektur des Verzeichnungsfehlers, zur Korrektur der Abbildungsschärfe und zur Korrektur der chromatischen Aberration.In an embodiment of the invention, it is provided that an electrically adjustable projection optical system is present for the correction of the distortion error, for the correction of the image sharpness and for the correction of the chromatic aberration.

Kumulativ oder Alternativ dazu ist vorgesehen, dass ein digitaler Signalprozessor das zu projizierende Bild über eine durch die Regelvorrichtung variierbare Abbildungsfunktion verzerrt indem einzelne Bildpunkte im digitalen Bild örtlich verschoben werden. Damit die durch den digitalen Signalprozessor entzerrten Bilder möglichst natürlich aussehen und keine Bildbereiche auf einer nicht ebenen Leinwand mit stark unterschiedlicher Bildauflösung aufweisen, ist vorgesehen, dass die innere Bildebene des Projektors eine mindestens um Faktor 2 höhere Auflösung aufweist, als es dem zu projizierenden Bild entspricht.Cumulatively or alternatively, it is provided that a digital signal processor distorts the image to be projected via a mapping function that can be varied by the control device by locally displacing individual pixels in the digital image. In order for the images equalized by the digital signal processor to look as natural as possible and to have no image areas on a non-planar screen with greatly different image resolution, it is provided that the internal image plane of the projector has at least a factor 2 higher resolution than corresponds to the image to be projected ,

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1.1 ein erstes verzerrungsfreies Gitternetz, 1.1 a first distortion-free grid,

1.2 ein trapezoid projiziertes Gitternetz, 1.2 a trapezoid projected grid,

2.1 ein zweites verzerrungsfreies Gitternetz, 2.1 a second distortion-free grid,

2.2 ein tonnenförmig verzeichnetes und trapezoid projiziertes Gitternetz, 2.2 a barrel-shaped and trapezoidal projected grid,

3 ein Projektor und Kamera mit gemeinsamer Optik, 3 a projector and camera with a common look,

4 ein Projektor-Kamera-Paar, 4 a projector-camera pair,

5.1 ein drittes Gitternetz, projiziert auf einen Vorsprung, 5.1 a third grid, projected onto a projection,

5.2 ein tonnenförmig verzeichnetes Gitternetz, rücktransformiert vom Vorsprung 5.2 a barrel-shaped grid, transformed back from the ledge

6 Szene einer typischen Projektionssituation, 6 Scene of a typical projection situation,

7 Szene der typischen Projektionssituation mit invers verzerrtem Bild. 7 Scene of the typical projection situation with inversely distorted picture.

In 1.1 ist ein rechtwinkliges Gitternetz 1 zur Charakterisierung der verschiedenen Bilder auf der inneren Bildebene eines Projektors P und in der inneren Bildebene einer Kamera K dargestellt. Das Gitternetz 1 repräsentiert das verzerrungsfreie Bild auf der inneren Bildebene des Projektors P. Wird dieses Gitternetz 1 auf eine nicht zur Projektionsachse A senkrechte Ebene W projiziert, 3, so entsteht ein trapezoider Projektionsfehler, der durch das trapezoid verzeichnete Gitternetz 2 in 1.2 dargestellt ist. Würde dieses trapezoid verzeichnete Gitternetz 2 aus der identischen Perspektive der Projektors P aufgenommen werden, wie beispielsweise durch eine Anordnung mit einem halbdurchlässigen Spiegel H gemäß 3, so würde das trapezoid verzeichnete Gitternetz 2 auf der inneren Bildebene der Kamera K ein verzeichnungsfreies Abbild des Gitternetzes 1 der inneren Bildebene des Projektors P erzeugen. Die hin- und Rücktransformation gleichen sich aus. Dabei ist das Gitternetz 1 bei der Projektion auf eine Ebene W trapezoid verzeichnet gemäß Gitternetz 2 und bei der Rückprojektion dieses trapezoid verzeichneten Gitternetze 2 auf die innere Bildebene der Kamera K wird dieses wider entzerrt und auf der inneren Bildebene der Kamera K verzeichnungsfrei abgebildet. Kamera K und Projektor P in 3 haben durch das Zentrum der gemeinsamen Kameraoptik und Projektionsoptik L eine identische Perspektive.In 1.1 is a right-angled grid 1 for characterizing the various images on the inner image plane of a projector P and in the inner image plane of a camera K shown. The grid 1 represents the distortion-free image on the internal image plane of the projector P. Will this grid 1 projected onto a plane W which is not perpendicular to the projection axis A, 3 , this results in a trapezoidal projection error caused by the trapezoidal grid 2 in 1.2 is shown. Would this trapezoidal recorded grid 2 from the identical perspective of the projector P, such as by an arrangement with a semitransparent mirror H according to FIG 3 so would the trapezoidal grid 2 on the inner image plane of the camera K a distortion-free image of the grid 1 the internal image plane of the projector P generate. The back and forth transforms out. Here is the grid 1 when projecting on a plane W trapezoid listed according to grid 2 and in the backprojection of this trapezoidal grids listed 2 on the inner image plane of the camera K, this is equalized rectified and displayed on the inner image plane of the camera K without distortion. Camera K and projector P in 3 through the center of the common camera optics and projection optics L have an identical perspective.

Sofern sich die Perspektive zwischen Kamera K und Projektor P nicht ändert, ändert sich auch der Bildinhalt nicht, unabhängig von der gewählten Brennweite oder dem gewählten Öffnungswinkel der eingesetzten Kamera K. Eine Kamera K, die aus der identischen Perspektive wie der Projektor P verhält sich wie einäugiges Sehen. Eine räumliche Auflösung der Projektionsfläche ist so nicht möglich. Um die räumliche Lage der zur Projektion genutzten Ebene W zu erfassen, ist daher vorgesehen, die Kamera K neben dem Projektor P anzuordnen, wie es in 4 dargestellt ist. Dadurch entsteht ein Parallaxenfehler aus der Parallaxe Px zwischen dem inneren Bild des Projektors P und dem inneren Bild der Kamera K. Sofern der Parallaxenfehler groß genug ist, dass dieser eine sichere räumliche Erfassung der räumlichen Lage der als Projektionsfläche genutzten Ebene W erlaubt, kann alleine aus der Parallaxe Px die Entfernung eines jeden einzelnen Punktes des projizierten Bildes auf die als Projektionsfläche genutzten Ebene W erfasst werden. Mit diesen räumlichen Daten ist eine vollständige Bildkorrektur möglich.If the perspective between camera K and projector P does not change, the image content does not change either, regardless of the selected focal length or the selected aperture angle of the camera K used. A camera K, which behaves from the same perspective as the projector P. one-eyed vision. A spatial resolution of the projection surface is not possible. In order to detect the spatial position of the plane W used for the projection, it is therefore provided to arrange the camera K next to the projector P, as shown in FIG 4 is shown. This results in a parallax error from the parallax Px between the inner image of the projector P and the inner image of the camera K. If the parallax error is large enough that this allows a reliable spatial detection of the spatial position of the plane used as a projection W, can alone the parallax Px, the distance of each individual point of the projected image to the plane W used as the projection surface. With this spatial data a complete image correction is possible.

Die sichere Erfassung der räumlichen Abstände hat aber Grenzen, die durch die Auflösung des Projektors P und der Kamera K in Verbindung mit dem Ausmaß der Parallaxe Px gegeben ist. Eine geringe oder kleine Parallaxe Px im Verhältnis zum Abstand des Projektors P/der Kamera K von als Projektionsfläche genutzten Ebene W limitiert die erfassbare räumliche Auflösung, weil sich bei einem großen Abstand von der als Projektionsfläche genutzten Ebene W bei einer gleichzeitig kleinen Parallaxe Px das Projektor-Kamera-Paar wie einäugiges Sehen verhält. Um das erfindungsgemäße Verfahren auch für sehr kleine Projektoren nutzen zu können, wie beispielsweise in einem Mobiltelefon, wo der Abstand zwischen Projektor P und Kamera K kaum mehr als 1 cm bis 2 cm betragen kann und Projektionsabstände von einigen Metern erforderlich sind, ist zur Verbesserung der räumlichen Auflösung vorgesehen, dass eine Kamera K mit bekanntem optischen Verzeichnungsfehler eingesetzt wird, beispielswese in dem die Kamera K eine einfache sphärische Linse und die Projektionsoptik des Projektors P jedoch eine exaktere Linse, bspw. mit parabolischem Schliff aufweist. Wichtig ist nur, dass die Abbildungscharakteristik der Optiken von Kamera K und Projektor P unterschiedlich sind. Der Unterschied bei der Verzeichnung zwischen Kamera K und Projektor P erlaubt in einigen Regionen des mit Parallaxe Px auf die Kameraebene rückprojizierten Bildes die räumliche Auflösung auf Kosten der Region in der Mitte des Bildes zu verbessern. In der Regel ist der Randbereich des zu projizierenden Bildes zwischen den verschiedenen Optiken unterschiedlich stark verzerrt, hingegen ist der zentrale Bereich des zu projizierenden Bildes zwischen den verschiedenen Optiken nahezu identisch verzerrt. Da der räumliche Verlauf des Bildrandes eine sehr gute Näherung über die gesamte Bildverzeichnung zulässt, ist die bewusste Inkaufnahme unterschiedlicher Optiken zwischen Kamera K und Projektor P vorteilhaft.However, the safe detection of the spatial distances has limits, which is given by the resolution of the projector P and the camera K in conjunction with the extent of the parallax Px. A small or small parallax Px in relation to the distance of the projector P / the camera K from the plane W used as a projection surface limits the detectable spatial resolution, because at a large distance from the plane W used as a projection surface with a simultaneously small parallax Px the projector Camera couple behaves like one-eyed vision. In order to use the inventive method for very small projectors, such as in a mobile phone, where the distance between the projector P and camera K can hardly be more than 1 cm to 2 cm and projection distances of a few meters are required, is to improve the spatial resolution provided that a camera K is used with a known optical distortion error, beispielswese in which the camera K has a simple spherical lens and the projection optics of the projector P, however, a more precise lens, for example. With parabolic grinding. It is only important that the imaging characteristics of the optics of camera K and projector P are different. The difference in the distortion between camera K and projector P allows in some regions of the image projected back to the camera plane with parallax Px to improve the spatial resolution at the expense of the region in the center of the image. As a rule, the border area of the image to be projected is distorted differently between the different optics, whereas the central area of the image to be projected is distorted almost identically between the different optics. Since the spatial progression of the image edge allows a very good approximation over the entire image distortion, the deliberate acceptance of different optics between camera K and projector P is advantageous.

Für größere Abstände zwischen Projektor P und der als Projektionswand genutzten Ebene W ist es also vorteilhaft, wenn die Parallaxe Px sehr groß ist, um geringfügige Abweichungen zwischen dem Bild auf der inneren Bildebene des Projektors P und der inneren Bildebene der Kamera K sicher detektieren zu können. Da die Auflösung sowohl des Projektors als auch der Kamera begrenzt ist, ermöglicht eine räumlich nahe Anordnung der Kamera P an dem Projektor P (und damit eine geringe Parallaxe Px) eine nur begrenzte räumliche Auflösung bei entfernten Objekten oder bei einer entfernten als Projektionsfläche genutzten Ebene W. Um zu vermeiden, dass die Kamera K entfernt vom Projektor P aufgestellt werden muss, beispielsweise durch die Platzierung der Kamera K zur Abbildungskorrektur in das betrachtende Publikum, ist nach Ausgestaltung der Erfindung also vorgesehen, den inhärenten Abbildungsfehler der Kamera K als zusätzliche Information zur Abstandsmessung zu nutzen. Üblicherweise haben Kameras mit sehr kurzen Brennweiten aufgrund der Verwendung von sphärischen Linsen eine kissenförmige Verzeichnung. Dieser Effekt ist bei digitalen Kompaktkameras gut zu beobachten. Objekte oder Köpfe in Bildecken von Kameras dieses Typs erscheinen stark nach außen verzerrt zu sein. Teleobjektive hingegen weisen eine tonnenförmige Verzeichnung als inhärentem Abbildungsfehler auf. Dieser Abbildungsfehler kann zur Erhöhung der räumlichen Auflösung des Projektor-Kamera-Paares verwendet werden, indem der bekannte Verzeichnungsfehler der Kameraoptik bei der Berechnung der Bildkorrektur berücksichtigt wird. Sofern die Abweichung eines Bildpunktes auf der inneren Bildebene der Kamera K weniger als die zweidimensionale Auflösung des Kamerachips beträgt, so verstärkt die tonnen- oder kissenförmige Verzeichnung den Effekt der abweichenden Abbildung eines Bildpunktes. Zwar ist es nicht möglich, die räumliche Auflösung eines Stereopaares durch die Einführung einer mit einem Abbildungsfehler behafteten Optik generell zu verbessern. Es ist aber möglich, die Auflösung in bestimmten Bereichen des Bildinhaltes auf Kosten der Auflösung in anderen Bereichen des Bildes zu verbessern. Wie in 4 eingezeichnet ist, ist der Abbildungsfehler F1 bei der Rückprojektion des Bildes beispielsweise in der Mitte der inneren Bildebene der Kamera kleiner als der Abbildungsfehler F2 am Rand der inneren Abbildungsebene der Kamera K.For larger distances between the projector P and the plane W used as a projection screen, it is thus advantageous if the parallax Px is very large in order to be able to reliably detect slight deviations between the image on the inner image plane of the projector P and the inner image plane of the camera K. , Since the resolution of both the projector and the camera is limited, a spatially close arrangement of the camera P on the projector P (and thus a low parallax Px) allows only limited spatial resolution for distant objects or at a remote W used as a projection surface In order to avoid that the camera K has to be set up remotely from the projector P, for example by placing the camera K for imaging correction in the viewing audience, according to the invention, the inherent aberration of the camera K is provided as additional information for the distance measurement to use. Conventionally, very short focal length cameras have a pincushion distortion due to the use of spherical lenses. This effect is good to see with digital compact cameras. Objects or heads in corners of cameras of this type appear to be heavily distorted outwards. Telephoto lenses, on the other hand, have a barrel distortion as an inherent aberration. This aberration can be used to increase the spatial resolution of the projector-camera pair by taking into account the known distortion error of the camera optics in calculating the image correction. Unless the deviation of a If the pixel on the inner image plane of the camera K is less than the two-dimensional resolution of the camera chip, then the barrel-shaped or pincushion-shaped distortion enhances the effect of the deviating image of a pixel. While it is not possible to generally improve the spatial resolution of a stereo pair by introducing an aberrated lens. However, it is possible to improve the resolution in certain areas of the image content at the expense of resolution in other areas of the image. As in 4 is drawn, the aberration F1 in the rear projection of the image, for example, in the center of the inner image plane of the camera is smaller than the aberration F2 at the edge of the inner imaging plane of the camera K.

Bei der bewussten Inkaufnahme der Abbildungsfehler einer Kamera K mit einer tonnenförmigen oder mit einer kissenförmigen Verzeichnung wird bei der tonnenförmigen Verzeichnung die räumliche Auflösung in der Bildmitte und bei einer kissenförmigen Verzeichnung die räumliche Auflösung in den Bildecken verbessert.By consciously accepting the aberrations of a camera K with a barrel-shaped or with a pincushion-shaped distortion, the spatial resolution in the middle of the image and in the case of a pincushion distortion improves the spatial resolution in the image corners.

Um die automatische Bildkorrektur durchzuführen, werden nach bekannten Algorithmen besonders markante Bildinhalte identifiziert, wie beispielsweise sehr kontrastreiche Kanten oder Linien. Bei der Projektion eines Bildes auf eine Projektionsfläche bietet sich der Bildrand als kontraststarke Linie an. Die Kante zwischen dem ausgeleuchteten Bildrand und der nicht ausgeleuchteten Projektionsfläche lässt zumindest eine einfache Detektion von trapezoider Projektionsverzeichnung und Abbildungsschärfe zu. Bei der Detektion von Projektionsfehlern in der Mitte des Bildes ist es hingegen notwendig, auf gegebenenfalls schwächere Kontraste im Bildinhalt zurück zu greifen. Um dort, in der Bildmitte, die Auflösung zu verbessern, bietet sich die tonnenförmige Verzeichnung zur Verbesserung der Auflösung in der Bildmitte an.In order to perform the automatic image correction, particularly prominent image contents are identified according to known algorithms, such as very high-contrast edges or lines. When projecting an image onto a projection surface, the edge of the image offers a high-contrast line. The edge between the illuminated image edge and the non-illuminated projection surface allows at least a simple detection of trapezoidal projection distortion and image sharpness. On the other hand, when detecting projection errors in the center of the image, it is necessary to resort to possibly weaker contrasts in the image content. In order to improve the resolution in the middle of the picture, the barrel-shaped distortion can be used to improve the resolution in the center of the image.

Eine einzige Kamera K neben der Projektionsoptik des Projektors P genügt also, eine räumliche Erfassung der als Projektionsebene genutzten Ebene W zu ermöglichen. Um die Auflösung in der Bildmitte zu verbessern, beispielsweise, um dort Unebenheiten der als Projektionsfläche genutzten Ebene W durch eine rechnerische Verzerrung des Bildinhaltes auszugleichen, bietet sich die tonnenförmige Verzeichnung, wie sie in den beiden Bildern 2.1 und 2.2 dargestellt ist, als ausnutzbarer Kamerafehler an. In 2.1 ist wie in 1.1 ein unverzerrtes Gitternetz 1 abgebildet, das durch eine verzeichnende Optik zu einem tonnenförmig verzerrten Gitternetz 3 verzeichnet wird.A single camera K in addition to the projection optics of the projector P is therefore sufficient to enable spatial detection of the plane W used as the projection plane. In order to improve the resolution in the center of the image, for example, in order to compensate for unevenness of the plane W used as a projection surface by a computational distortion of the image content, the barrel-shaped distortion, as shown in the two images 2.1 and 2.2 is shown as exploitable camera error. In 2.1 is like in 1.1 an undistorted grid 1 imaged by a distinctive optics to a barrel-distorted grid 3 is recorded.

Eine besondere Situation tritt ein, wenn die als Projektionsfläche genutzte Ebene selbst nicht eben ist. Diese Situation tritt erwartungsgemäß bei mobilen Projektoren, beispielsweise bei Projektoren für Mobiltelefone, häufig auf, wenn keine geeignete, gleichmäßige Projektionsebene zur Verfügung steht. Dieser Fall ist in den Figuren 5.1 und 5.2 dargestellt. Das Gitternetz 5 in 5.1 ist zur Verdeutlichung auf eine Projektionsebene gelegt, die selbst eine Verwerfung oder einen Vorsprung aufweist. Dieses auf einen Vorsprung projizierte Bild, Gitternetz 5, wird durch eine Kameraoptik mit tonnenförmiger Verzeichnung aufgenommen. Auch hier sieht die Kamera bei Idealbedingungen kein anders Bild als es in 2.2 dargestellt ist, da die Rückprojektion den Effekt des auf dem Vorsprung liegenden Bildes nahezu eliminiert. In der Regel kann eine sehr kleine Parallaxe Px den geringfügig unterschiedlichen Abstand zu jeder Seite des Vorsprungs in der als Projektionsfläche genutzten Ebene W (mit Vorsprung) nicht auflösen. Aber die unterschiedliche Verzeichnung zwischen Projektor P und Kamera K macht auch diesen Vorsprung im rücktransformierten Bild auf der inneren Ebene der Kamera K sichtbar oder holt die unterschiedlichen Projektionsabstände deutlicher hervor. Das rücktransformierte Bild ist in 5.2 dargestellt, wobei hier zur Verdeutlichung der Effekt der Rücktransformation etwas übertrieben dargestellt ist.A special situation occurs when the plane used as a projection surface itself is not flat. This situation is expected to occur with mobile projectors, such as projectors for mobile phones, often when there is no suitable, uniform projection level available. This case is in the figures 5.1 and 5.2 shown. The grid 5 in 5.1 For clarification, it is placed on a projection plane that itself has a fault or a projection. This image projected onto a projection, grid 5 , is recorded by a camera optics with barrel-shaped distortion. Again, the camera does not see any other picture than it does in ideal conditions 2.2 is shown because the back projection almost eliminates the effect of the image lying on the projection. As a rule, a very small parallax Px can not resolve the slightly different distance to each side of the projection in the projection plane W (with projection). But the different distortion between projector P and camera K also makes this projection visible in the back-transformed image on the inner plane of the camera K or brings out the different projection distances more clearly. The re-transformed image is in 5.2 shown here, for clarity, the effect of the inverse transformation is shown somewhat exaggerated.

Um ein Bild für einen Betrachter auf einer Ebene W mit einem Vorsprung 11 oder auf einer nicht ebenen Projektionsfläche nahezu verzerrungsfrei zu projizieren, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Unebenheit der Projektion durch eine inverse Verzerrung schon bei der Erstellung des Bildes in der inneren Bildebene des Projektors ausgeglichen wird. Um den Eindruck beim Betrachter möglichst verzerrungsfrei zu gestalten, ist es für den Projektor P mithin notwendig, auch die Position des Betrachters als weitere Parallaxe Px2 zu berücksichtigen. Hierzu kann der erfindungsgemäße Projektor P eine Eingabemöglichkeit zur Eingabe der relativen Betrachterposition zum Projektor aufweisen oder der Projektor misst den Abstand und die räumliche Lage des Betrachters durch einen am Betrachter getragenes, drahtlos verbundenes Gerät, wie beispielsweise ein drahtlos verbundener Ohrclip oder ein Hörgerät. Solche Zusatzgeräte sind dazu in der Lage, ihre eigene räumliche Position im Verhältnis zum mobilen Gerät zu detektieren. Zur inversen Verzerrung des zu projizierenden Bildes wird die Parallaxe Px von Projektor P und Kamera K dazu verwendet, die Unebenheit der als Projektionsfläche genutzten Ebene W auszugleichen mit der Randbedingung der Position des Betrachters. Diese Situation ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. In 6 ist eine Wand 10 dargestellt, die einen Vorsprung 11 aufweist. Zur Projektion des Bildes B.1 wählt der Betrachter willkürlich diesen Vorsprung, weil zu den Seiten dieser Projektionsfläche ein Fenster Fn und eine Tür T eine Projektion nicht ermöglichen. Das Bild B.1 wird bei der Projektion auf den Vorsprung 11 wie dargestellt als Bild B.2 verzerrt. Um diese Verzerrung auszugleichen, wird im Projektor ein Bild B.3 erzeugt, das der Verzerrung aufgrund der Projektion auf den Vorsprung 11 entgegengerichtet ist. Wird das Bild B.3 mit der inversen Verzerrung auf den Vorsprung 11 projiziert, so ergibt sich für den Betrachter ein scheinbar verzerrungsfreies Bild B.4. Für eine perfekte Entzerrung ist es allerdings wichtig, dass einerseits die Position des Betrachters bekannt ist, und die Verzerrungsfreiheit der Projektion ist abhängig von der Auflösung des Projektors P und vom räumlichen Sehvermögen des Betrachters. Die perfekte Entzerrung funktioniert für ein einäugiges Sehen. Da der Mensch stereoskopisch sehen kann, wird das invers verzerrte Bild bei der scheinbar verzerrungsfreien Projektion von den beiden Augen des Menschen geringfügig unterschiedlich vernommen, so dass auch das scheinbar entzerrte Bild zunächst einen ungewohnten Eindruck vermittelt. Aber schon nach wenigen Minuten Betrachtungszeit verschwindet beim Betrachter das bewusste stereoskopische Sehen und der durch das stereoskopische Sehen des Menschen erzeugte Abbildungsfehler zwischen den Bildern beider Augen scheint subjektiv zu verschwinden, so dass überraschenderweise auch die auf monokulares Sehen ausgerichtete Entzerrung funktioniert.To get an image for a viewer on a plane W with a lead 11 or to project almost distortion-free on a non-planar projection surface is provided according to an embodiment of the invention that the unevenness of the projection is compensated by an inverse distortion already in the creation of the image in the inner image plane of the projector. In order to make the impression as distortion-free as possible for the viewer, it is therefore necessary for the projector P to also consider the position of the observer as a further parallax Px2. For this purpose, the projector P according to the invention can have an input option for inputting the relative observer position to the projector, or the projector measures the distance and the spatial position of the viewer by a wirelessly connected device worn on the viewer, such as a wirelessly connected ear clip or a hearing aid. Such accessories are capable of detecting their own spatial position relative to the mobile device. For inverse distortion of the image to be projected, the parallax Px of projector P and camera K is used to compensate for the unevenness of the plane W used as the projection surface with the boundary condition of the position of the observer. This situation is in the figures 6 and 7 shown. In 6 is a wall 10 represented a projection 11 having. For projecting the image B.1, the viewer arbitrarily chooses this projection because a window Fn and a door T do not allow projection to the sides of this projection surface. Picture B.1 will be projected onto the projection 11 as represented as image B.2 distorted. To compensate for this distortion, a picture B.3 is generated in the projector, that of the distortion due to the projection on the projection 11 is opposite. If the image B.3 with the inverse distortion on the projection 11 projected, then results for the viewer a seemingly distortion-free image B.4. However, for a perfect equalization, it is important that, on the one hand, the position of the observer is known, and the freedom of distortion of the projection depends on the resolution of the projector P and the spatial vision of the observer. Perfect equalization works for one-eyed vision. Since humans can see stereoscopically, the inversely distorted image in the seemingly distortion-free projection of the two eyes of humans is slightly different heard, so that even the seemingly equalized image initially gives an unfamiliar impression. But after only a few minutes of observation, the observer's conscious stereoscopic vision disappears and the aberration between the images of both eyes produced by the stereoscopic vision of the human being seems to disappear subjectively, so that, surprisingly, the rectification directed towards monocular vision also works.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gitternetzgrid
22: Gitternetz, trapezoid verzeichnetGrid, trapezoidal
33: Gitternetz, tonnenförmig verzeichnetGrid, barrel-shaped
55: Gitternetz auf VorsprungGrid on the lead
1010: Wandwall
1111: Vorsprunghead Start
AA: Projektionsachseprojection axis
PP: Projektorprojector
Pxpx: Parallaxeparallax
Px2Px2: Parallaxeparallax
KK: Kameracamera
WW: Wandwall
HH: Halbdurchlässiger SpiegelSemi-translucent mirror
LL: Kameraoptik, ProjektionsoptikCamera optics, projection optics
F1F1: Abbildungsfehleraberrations
F2F2: Abbildungsfehleraberrations
FnFn: Fensterwindow
TT: Türdoor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012010814 [0013]

Claims

Method for automatic image correction of a projector ( 100 ) for digitized images, wherein the projector (P) has a camera (P) for taking the projected image (B.2) characterized by - projecting the image B.1) onto a projection surface (W) of unknown orientation and geometry, - simultaneous Taking the projected image (B.2) with a camera (K), which - is laterally offset with respect to the projection axis (A), and thereby generates a parallax error with respect to the projection of the image (B.1) during recording, and / or - Has a different opening angle than the projector (P), and thereby a different distortion error than the projector (P), - Identify distinctive image content in the captured image, the distinctive image content serve as a base for determining two-dimensional position information of the distinctive image content, comparing the actual position of the prominent image contents in the image of the camera with the target positions of the distinctive image contents in the image ds of the projector , - Changing the projection properties of the projector (P) until the currently determined, two-dimensional position information indicates that the projection of the projector is free of aberrations.

The method of claim 1, wherein the aberration-free projection of the projected image (B.1) is determined by: the RMS error between the currently determined, two-dimensional position information and the calculated, two-dimensional position information as a tolerance value is less than 5% of the image diagonal.

Method according to one of claims 1 or 2, whereby a chromatic aberration and a projection error are corrected by varying the lens position in the projection optics (L), and wherein other image distortions are made by corresponding inverse digital distortions of the image to be projected.

Projector (P) for projecting digitized images on a projection screen a camera (K) for taking the projected image and a control device (R), which the projected image based on the comparison of a) two-dimensional position information from a recorded, projected image with b) two-dimensional position information of a calculated image varies until the two-dimensional position information from the captured projected image is compared with the two-dimensional position information of the calculated image is identical in the range of a preselected tolerance interval.

A projector according to claim 4, comprising a digital signal processor which distorts the image to be projected via a mapping function variable by the control device (R), in which individual pixels in the digital image are spatially displaced.

A projector according to claim 4 or 5, comprising electrically adjustable projection optics for correcting the projection error, the image sharpness and the chromatic aberration.

Projector according to one of Claims 5 to 6, characterized by a resolution which is higher by at least a factor of 2 than corresponds to the image to be projected.