CN100476570C - 用于抑制投影图像所选区域的投影的方法和设备 - Google Patents

Abstract

视频投影仪(6)在投影屏幕(3)上示出所需场景。接近视频投影仪的红外线源(7)用不可见的红外线辐射均匀地淹没投影屏幕。红外线敏感的相机(5)观察投影屏幕并只看见对屏幕的均匀照明。一旦对象(4)进入投影视频图像中，从该对象反射的红外线将不匹配从投影屏幕反射的红外线，由此对象区域被标识。对象占用的区域中的投影场景的所有像素在到达视频投影仪之前被抑制。该对象然后可直接看到观众，而无需被投影仪使得眼花。

Description

用于抑制投影图像所选区域的投影的方法和设备

发明背景

在会议室或教室中，在相对小的屏幕上，发言者容易借助指示棒指向屏幕上的区域。较大投影屏幕的使用需要发言者使用激光指示器或前进到投影场景中以指向各个单元。

在发言时，许多已进入场景的发言者愿意转身并直接看到其观众。不幸的是，处于投影束中时，投影仪使他眼花并且看不见其观众。此外，有其文本和图形的场景被投影到发言者身上，这对于观众来说是相当分散注意力的。

发明概述

视频投影仪在投影屏幕上示出所需场景。接近视频投影仪的红外线源用不可见的红外线辐射均匀地淹没(flood)投影屏幕。亦接近视频投影仪的红外线敏感的相机观察投影屏幕并只看见对屏幕的均匀红外线照明。一旦对象进入投影视频图像中，从该对象反射的红外线将不匹配从投影屏幕反射的红外线，由此标识对象区域。对象占用的区域中的投影场景的所有像素在到达视频投影仪之前被抑制。该对象然后可直接看到观众，而无需被投影仪使得眼花。

附图简述

图1示出包括本发明的部件的方块图。

图2是一个曲线，示出了与屏幕的红外线偏差和视频信号的减小之间的关系。

图3是操作系统的单元的逻辑图。

发明详述

图1的项目1表示待投影到投影屏幕3上的视频图像的源。项目1可以是计算机、录像机、数字视频盘、另一个相机或其它视频图像的源。

来自图像源1的视频程序信号被连接于抑制器2，在这里所选像素处的视频信号可被抑制。程序信号然后从抑制器2被连接于视频投影仪6，其在投影屏幕3上投影程序图像。

在一个实施例中，红外线源7被用于均匀地照射投影屏幕3。作为红外线的照明，该照明不被观察者看见。相机5是红外线敏感的视频相机，其观察均匀照明的投影屏幕。相机5的输出被连接于视频抑制器2。来自视频投影仪在抑制器2处的红外线信号被清为零。在对象4进入投影束的情况下，对象的红外线反射有可能比投影屏幕的均匀红外线亮度水平高或低。与为投影屏幕建立的红外线信号电平的任何红外线偏差表示该对象。标识对象位置的那些所检测的像素的地址被用于抑制这些相同地址处的视频程序信号。

总有对象衣服上的某个小区域将反射与屏幕完全相同量的红外线的可能性。在该区域中，抑制器被欺骗，而视频信号不被抑制。这样的区域是几乎没有问题的，这是因为来自对象脸部的红外线反射匹配来自屏幕的红外线反射的可能性是几乎没有的。

通过选择最不可能匹配对象反射水平的红外线相机的通带，可减小欺骗抑制逻辑的可能性。

近红外带宽是很宽的，并且白炽源提供的红外线提供了平坦的宽照明带宽。红外线敏感的相机可因此被配备邻接诸如700-800、800-900和900-1000纳米的通带的滤波器。仅需要通带的小移动来导致红外线反射的大变化。可在设置期间进行滤波器选择以防止对象的红外线反射匹配屏幕的红外线反射。

选择外部通带相机滤波器的变型是在相机中结合两个或多个红外线图像通道，每个都被滤波至不同的通带，同时分离的红外线基准帧被存储用于每个通带。

非常不可能的是对象的红外线反射将同时匹配两个或多个红外线通带的红外线反射。

选项

本发明的目的是当对象进入投影图像时抑制投影图像落到对象上。因此有必要分离对象与正被投影到其上的场景。

存在检测对象位置的几种现有方式。标准差别键控(standarddifference key)或遮罩(matte)依赖于空白屏幕的基准帧来与随后的帧比较以检测对象的位置。由于可见光谱内的图像亦被投影到屏幕上，标准差别键控看起来在该应用中不起作用。

另一个选项是用可见波长以外的紫外线光的一个或多个带淹没投影屏幕。

人们可能亦通过使用对人体温度敏感的长波红外线相机来分离对象与投影屏幕。由于这种类型的相机看到体温，不需要用长波红外线来淹没屏幕。

其它方法通过雷达或声纳技术来标识对象的存在，该技术检测正处于比屏幕短的距离的对象。

立体装置和最大化图像细节已在自动相机中被用于确定距离。提供分离对象与投影图像的信号的任何方案可在本发明中被用于抑制对象占用的区域中的投影图像。

优选选项

在本发明中使用的优选选项是使用近红外线来照射投影屏幕。投影屏幕的红外线亮度水平可被监视，并且基准帧可被更新以补偿对红外线源的线电压变化。当红外线差很小时，经更新的基准帧允许经改进的对象检测。通过使用辐射光谱的红外线部分，被投影和被检测的红外线图像不受投影图像内容变化的影响。

使用红外线照明以产生差遮罩或比遮罩提供了标识对象占用的那些像素的实用方法。为了这个目的用于产生适当的比遮罩和差遮罩的方程如下：

比遮罩

若IRo≤IRm

则M＝IRo/IRm

若IRo＞IRm

则M＝IRm/IRo

若IRm＝IRo＝0

则M＝0

差遮罩

M＝1-{max[(IRo-IRm)，(IRm-IRo)]}

其中：

IRo＝所观察的IR像素值

IRm＝所存的IR像素值(在相同位置处)

M＝所计算的遮罩值

与开关动作相反，投影图像的抑制可以是连续的，或者是线性的或者是非线性的。如果是非线性的，则使红外线信号的最早和最小的可检测变化导致视频信号电平的小减小量。随着偏差增加，抑制的速率增加。当偏差接近所选水平时，抑制速率被迅速增加至截止点或接近截止点的所选低水平。发生信号抑制的可变速率防止了开关动作的开-关闪变效应。图2说明了这个关系。

术语“抑制”被定义为对象占用的区域中的投影图像水平的减小。事实上，如果所述水平被减小到全水平的大约5％，则对象的可见度被减小到可视的黑。当很少或没有到对象上的投影仪照明时，它将不接收照明，除了周围的室内光，当使用投影仪时所述光典型地被衰减至很低的水平。

由于来自视频投影仪的对象照明已被抑制到接近零，表示白(或彩色)光的RGB水平可被添加给限定对象区域的那些像素。对象的照度可因此被增加到由周围光单独产生的照度以上。尽管处于较低水平，增加周围室内光的补充对象照明有可能对面向投影仪的对象有一些干扰。

U.S.专利No.5,270,820中描述的技术可被用于定位发言者的头部(或其它末端)。有了这个附加信息，被投影到对象上的白(或彩色)光可在其头部和眼睛的区域中被抑制。

术语“投影屏幕”或“屏幕”已在以上被使用。该屏幕可以是白的、粒状的、金属的或涂以金属的透镜状的，或者是适合于观察投影图像的任何表面。

实施

在图1中，项目1视频程序源可以是由用户选择的计算机、录像机或视频盘。

视频投影仪6和投影表面3是由用户选择的商业装置。如果需要，红外线滤波器去除视频投影束中的任何残余红外线。

红外线敏感的相机5是视频相机，其感光器扩展到700纳米以上的近红外线中。滤波器被置于相机透镜上以去除可见波长。

红外线源7是使用白炽灯的投影仪。滤波器被置于红外线源上以去除可见光。项目2是检测器/抑制器。其功能已在较早时被描述。

图3是逻辑流程图，其示出对象检测和程序信号抑制的功能。参考图3，框1可以是480线VGA逐行扫描低分辨率相机，或者对近红外线敏感的任何其它低分辨率相机。框2是红外线照明的屏幕的所存红外线图像，对象从场景中被去除。屏蔽发生器3比较红外线敏感的相机的图像和存储器2中的清晰帧图像并且任何差别识别对象占用的那个区域，如果其存在。框4将对象检测信号从开-关信号整形为线性或非线性信号，如图2中所示。

框5是要投影到投影屏上的程序源。通常，程序视频是具有比NTSC信号高的多的分辨率的图像。框6确定程序图像的分辨率并且将该尺寸数据连接到用作标准转换器的框7以按比例缩放红外线相机的尺寸，从而匹配投影图像的尺寸。在匹配了图像尺寸之后，如果对象存在，在对象占用的区域中程序图像在框8中被抑制。投影仪9将程序图像投影到屏幕上，但不将程序投影到对象上。

Claims (14)

1.一种方法，当对象进入被用于产生投影图像的束时，用于抑制正被投影到投影屏幕上的图像的一部分的投影，该方法包括步骤：

a)用来自红外线源的红外线辐射均匀地照射所述投影屏幕，

b)将可见的图像投影到所述投影屏幕上，

c)使用红外线敏感的相机来捕获由所述红外线照射的投影屏幕产生的像素信号电平，

d)将所捕获的信号电平存储为红外线基准帧，

e)比较所述基准帧中的所述信号电平与正被投影和捕获的每个图像帧的红外线敏感的信号电平，

f)将所述对象区域中的像素标识为红外线敏感的相机的图像中的像素，它的红外线信号电平不匹配所述红外线基准帧中对应地址处的所述所存红外线信号电平，

g)对地址已被标识为对象地址的投影图像中的每个像素的信号电平进行抑制，由此防止包含投影图像的束被投影到所述对象上。

2.权利要求1的方法，其中所述投影屏幕是白墙、遮罩白投影屏幕、粒状屏幕、涂以金属的透镜状屏幕之一。

3.权利要求1的方法，其中至少两个红外线带被采用，并且对于所述至少两个红外线带的任何一个，如果在给定像素位置处发生新图像帧信号电平和所存基准帧信号电平之间的不匹配，则所述对象被检测到。

4.权利要求1的方法，其中所存基准帧信号电平以预定间隔被更新以维持所存基准帧中的红外线信号和没有所述对象的屏幕区域中来自相机的信号电平之间的匹配，从而消除线电压变化的影响。

5.权利要求1的方法，其中所述抑制信号作为所述对象和所述基准帧之间红外线偏差的线性和非线性函数之一而变化。

6.权利要求1的方法，其中信号电平已被抑制的那些像素通过由所述抑制产生的信号电平来提供以提供对对象的彩色和白光照明之一。

7.权利要求6的方法，其中通过确定对象头部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到对象的脸部。

8.一种设备，当对象进入被用于产生投影图像的束时，用于抑制正被投影到投影屏幕上的图像的一部分的投影，该设备包括：

a)用来自红外线源的红外线辐射均匀地照射所述投影屏幕的装置，

b)用于将可见的图像投影到所述投影屏幕上的装置，

c)用于使用红外线敏感的相机来捕获由所述红外线照射的投影屏幕产生的像素信号电平的装置，

d)用于将所捕获的信号电平存储为红外线基准帧的装置，

e)用于比较所述基准帧中的所述信号电平与正被投影和捕获的每个图像帧的红外线敏感的信号电平的装置，

f)装置，用于将所述对象区域中的像素标识为红外线敏感的相机的图像中的像素，它的红外线信号电平不匹配所述红外线基准帧中对应地址处的所述所存储的红外线信号电平，

g)装置，用于抑制地址已被标识为对象地址的投影图像中的每个像素的信号电平，由此防止包含投影图像的束被投影到所述对象上。

9.权利要求8的设备，其中所述投影屏幕是白墙、遮罩白投影屏幕、粒状屏幕、涂以金属的透镜状屏幕之一。

10.权利要求8的设备，其中至少两个红外线带被采用，并且对于所述至少两个红外线带的任何一个，如果在给定像素位置处发生新图像帧信号电平和所存基准帧信号电平之间的不匹配，则所述对象被检测到。

11.权利要求8的设备，其中所存基准帧信号电平以预定间隔被更新以维持所存基准帧中的红外线信号和没有所述对象的屏幕区域中来自相机的信号电平之间的匹配，从而消除线电压变化的影响。

12.权利要求8的设备，其中所述抑制信号作为所述对象和所述基准帧之间红外线偏差的线性和非线性函数之一而变化。

13.权利要求8的设备，其中信号电平已被抑制的那些像素通过由所述抑制产生的信号电平来提供以提供对对象的彩色和白光照明之一。

14.权利要求13的设备，其中通过确定对象头部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到对象的脸部。

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