CN102289138A - 分光反射显示装置及利用该装置进行视频处理的方法 - Google Patents
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Abstract
分光反射显示装置及利用该装置进行视频处理的方法，属于显示装置技术领域。该装置包括投影幕，投影幕后方至少设置一个投影显示单元，投影显示单元包括投影单元外壳，投影单元外壳内至少固定设置一台投影仪，投影仪的镜头前设置分光器，投影单元外壳内至少固定设置一组将分光器中发散的各路光源反射至投影幕上的反光镜组，反光镜组中至少含有一块反光镜。该方法包括：图像裂化；像素坐标、色差矫正；重新组装图像；矫正多个显示单元的拼接的图像显示。本发明的装置配合本发明的方法后，可以消除图像的变形，消除不同显示单元的色温差，消除了单元拼接的缝隙，提高图像的真实效果，减少投影仪的功耗，相同情况下系统能耗降低15%以上。
Description
技术领域
本发明属于显示装置技术领域，具体涉及一种分光反射显示装置及利用该装置进行视频处理的方法。
背景技术
目前在国内外的投影显示系统中一般采用正投影和背投影两种方式，受到环境光的影响比较大，因此使用上受到比较大的限制；背投影的方式为了减少 环境光的影响，一般都采用独立封装的显示单元拼接成一个大屏幕显示的方式来实现，比如目前比较流行DLP拼接单元就是这种方式的典型案例。但是，采用这种显示方式还是存在如下两个缺点：
其一、由于各个显示单元物理上都是独立的，都有自己各自独立的封装，这样在两个或两个以上的显示单元拼接成一个大屏幕显示时，在屏幕的拼接处形成了比较大空隙，影响了画面的视觉效果；
其二、显示单元为了减少整个屏幕的厚，一般在投影仪和投影仪幕布之间加上短焦镜头和一片反光镜来实现：但是这种方式采用了短焦镜头成本比较高，同时光线通过短焦镜头后强度衰减比较大、图像变形比较严重，不适合投影仪光线相对比较弱的情况下使用。
如图9所述的现有投影显示系统中光线从投影仪出来后，主要集在b 区域；其中c区域和a 区域没有光线通过，整个投影仪的平均投影距离为L1和L2之和；在投影仪规格、图像显示区域面积不变，同时取消短焦镜头的情况下，保持或减少厚度H，只能增加投影仪到屏幕之间光线所走的距离。但是整个壳体的大小尺寸固定，不能简单的直接加大L1和L2的尺寸。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种生产成本低，安装方便，画面视觉好，同时能满足广大用户个性化需求的超大显示装置及利用该装置进行视频处理的方法的技术方案。
所述的分光反射显示装置，包括投影幕，其特征在于所述的投影幕后方至少设置一个投影显示单元，所述的投影显示单元包括投影单元外壳，投影单元外壳内至少固定设置一台投影仪，投影仪的镜头前设置将光源发散的分光器，并且在投影单元外壳内至少固定设置一组将分光器中发散的各路光源反射至投影幕上的反光镜组，反光镜组中至少含有一块反光镜。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影单元外壳为球体、椭圆体、长方体、正方体或多面体。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影显示单元与投影幕的距离为0～150cm。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影仪与分光器之间设置偏振光片Ⅰ。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影仪中的投影光源为金属卤素灯泡、UHE灯泡、UHP灯泡、氙灯灯泡、LED灯泡或激光光源灯泡。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜组中的反光镜之间设置偏振光片Ⅱ。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜组中的反光镜之间设置微型分光器。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜为多边形、圆弧形、半圆弧形、扇形或不规则平面结构体，其中部呈上凸、下凹或平面结构，其四周表面具有不反光层。
所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的分光器包括分光器外壳及设置在分光器外壳各面上的出光口，所述的分光器外壳中设置一组能将光源反射出各个出光口的微型反光镜。
所述的利用分光反射显示装置进行视频处理的方法，其利用分光器分解投影仪射出的光线成为一束以上的子光线束；按不同的方向入射到指定的反光镜组，并利用在反光镜组之间设置的微型分光器来调节光线束的大小，使得投影仪射出的光线最终能覆盖投影显示单元输出口的面积；利用分光器、微型分光器后原来完整的图像被分成了多个分散的子图像片，这些分散的子图像片经过与之对应的反光镜组，最后在投影幕成像后的图像会有部分重叠、错乱、变形需要对其进行矫正处理，其特征在于视频处理包括以下步骤：
1）图像裂化
根据分光器的分光区域效果进行第一层次的裂化，即把原始图像I进行分解，分解后的图像为I1 ，I2 ……In，其大小、形状、数量由分光器的分光形状决定；然后利用微型分光器对分光器分解的图像进行后继裂化，微型分光器分解的图像形状由微型分光器的分光形状决定；
2）像素坐标、色差矫正：
在投影幕上成像的图像是裂化原始图像经过反光镜组成像的像素坐标矫正得到：原始图像I分解后提取图像区域各条边、各个角的坐标，即原始图像的顶角坐标为PI(x1,y1), PI(x2,y2), PI(x3,y3), PI(x4,y4)；四条边的坐标为PTIL1、 PTIL2、PTIL3 和PTIL4 ，其中PTIL1 , PTIL2 ,PTIL3 和PTIL4为矩阵；裂化后各个子图像的顶角I1 、I2……In 的坐标PI1(x1,y1), PI1(x2,y2), PI1(x3,y3), PI1(x4,y4)……PIn(x1,y1), PIn(x2,y2), PIn(x3,y3), PIn(x4,y4)；多条边的坐标为PTI1L1 , PTI1L2 ,PTI1L3 ,PTI1L4……PTInL1 , PTInL2 ,PTInL3 ,PTInL4；给定不同区域I1 、I2……In显示不同的样本图像，采用高清摄像机或照相机拍摄显示后的图像P与原始样本图像I进行比较；确定Pn和 In的区域对应关系；把原始样本图像值和测量值代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的系数和参数A、B、C、b、c、h、 p1、p2、p3、t1、t2和t3 ；
FI1（x）=A*[x]*p1 t1 +b 其中 A 是 2*2 的 矩阵 
, b为常数,p1为加权系数取值区间为[-1，1]，t1取值区间为（0，2）；
BFI1（x）=B*[x] *p2 t2 +c 其中 B 是 m*n 的 矩阵, c为常数, p2为加权系数取值区间为[-1，1]，t2取值区间为（0，2）；
EFI1（x）=E*[x] *p3 t3 +h其中 E 是 m*n 的 矩阵
, h为常数, p3为加权系数取值区间为[-1，1]，t3取值区间为（0，2）；
把要显示的原始图像代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的变换值后转换图像；
3）重新组装图像：
对裂化的图像，按照新的坐标系进行重新的组装拼接；
4）如果图像有后续的裂化操作，把裂化的区域图像当作原始图像重复步骤2）和3）的操作；以此类推直到所有裂化操作结束；
5）矫正多个显示单元的拼接的图像显示：
单个显示单元图像矫正好以后进行多个显示单元图像矫正，具体的可以采用图像重叠区域的边缘融合、交叉叠加显示。
针对现有技术中的缺点本发明设计出了充分利用a区和c区，并且在相同的区域内让不同的光线来回多次平行、交叉通过来增加投影仪到屏幕之间光线所走的距离的装置并且设计出利用该装置完成视频处理的方法。
具体采用以下方法：把投影仪出来的光线通过一个分光器，分成多路光线，把这些光线从多个不同的方向投射，同时根据投影单元外壳内的实际情况，布置不同的反光镜，调整反光镜的角度，投射到投影单元外壳内的另外反光镜，同时在反光镜之间可以增加微型分光器，来控制反射光线的大小，这样光线就在投影单元外壳内反光镜之间经过多次反射，增加了投影距离。
本发明的分光反射显示装置，结构简单，设计合理，与现有产品相比减少显示单元的厚度，使得显示单元变得更加轻巧，取消了短焦镜头，使得相同的情况下成本降低了20%以上。
本发明的装置配合本发明的方法后，可以消除图像的变形，消除不同显示单元的色温差，消除了单元拼接的缝隙，提高图像的真实效果，减少投影仪的功耗，相同情况下系统能耗降低15%以上。
附图说明
图1为本发明中分光反射显示装置的结构示意图；
图2为本发明中投影显示单元的结构示意图；
图3为本发明中反光镜的俯视图；
图4为本发明中中部为上凸结构的反光镜的侧视图；
图5为本发明中中部为下凹结构的反光镜的侧视图；
图6为本发明中中部为平面结构的反光镜的侧视图；
图7为本发明中分光器的结构示意图；
图8为本发明中分光反射显示装置原理图；
图9为现有投影显示单元的结构示意图；
图10为本发明中图像裂化的示意图。
图中：1-投影幕；2-投影单元外壳；3-分光器；301-微型反光镜；302-分光器外壳；303-出光口；4-偏振光片Ⅰ；5-投影光源；6-投影仪；7-反光镜；701-不反光层；8-偏振光片Ⅱ，9-微型分光器。
具体实施方式
以下结合说明书附图来进一步说明本发明。
实施例1
如图1、2和8所示，分光反射显示装置包括投影幕1和投影显示单元，投影显示单元可以为独立的一个，也可以有相同的投影显示单元横向、纵向和/或叠加构成，投影显示单元和投影幕1之间的距离为0～150cm。
每个投影显示单元包括投影单元外壳2，投影单元外壳可根据需要设置成球体、椭圆体、长方体、正方体或其它多边体结构，形状丰富。投影单元外壳2内至少设置一台投影仪6，投影仪6的投影光源5可采用金属卤素灯泡、UHE灯泡、UHP灯泡、氙灯灯泡、LED灯泡或激光光源灯泡。每台投影仪6的镜头前设置分光器3。分光器3的结构如图7所示，分光器3包括分光器外壳302、设置在分光器外壳302各面上的出光口303及微型反光镜301，微型反光镜301可以设置多组，每组中至少包含一块微型反光镜301，微型反光镜301将光源反射出各个出光口303。
分光器3主要是将每台投影仪6中发出的光源发散成不同方向的光源。在分光器3和投影仪6之间还可以设置偏振光片Ⅰ4。从分光器3发散出来的每条不同光源，通过在投影单元外壳2中设置的一组或多组反光镜组将光线反射至投影幕1。反光镜组中至少含有一块反光镜7。每条不同光源上都有自己成套设置的反光镜7反射至投影幕1，这样在反光镜7的作用下，从分光器3出来的光源都能够反射至投影幕1上。为了达到更好的特定效果，在分光器3中发散的光源反射至投影幕1的光路上可以至少设置一块偏振光片Ⅱ8。
如图3-6所示，本发明中的反光镜7为多边形、圆弧形状、半圆弧形状、扇形或不规则平面结构体，其中部呈上凸、下凹或平面结构，四周表面具有不反光层701的反光镜。通过反光镜7上凸、下凹或平面结构可以调整反光光线的大小和方向，上凸、下凹结构的反光镜合理搭配起到微型短焦镜头的作用，在短距离内使得光线成像清晰。四周表面具有不反光层701，可以减少光线边缘干涉和衍射的干扰。
本发明把投影仪7出来的光线通过一个分光器3，分成多路光线，把这些光线从多个不同的方向投射，同时根据投影单元外壳2内的实际情况，布置不同的反光镜7，调整反光镜7的角度，投射到投影单元外壳2内的另外反光镜7上，同时在反光镜7之间可以增加微型分光器9，来控制反射光线的大小，这样光线就在投影单元外壳2内反光镜之间经过多次反射，增加了投影距离。微型分光器9的结构与分光器3相同
本发明的装置结合以下的方法来进行视频处理：利用分光器3分解投影仪6射出的光线成为一束以上的子光线束；按不同的方向入射到指定的反光镜组，并利用在反光镜组之间设置的微型分光器9来调节光线束的大小，使得投影仪6射出的光线最终能覆盖投影显示单元输出口的面积；利用分光器3、微型分光器9后原来完整的图像被分成了多个分散的子图像片，这些分散的子图像片经过反光镜组，最后在投影幕1成像后图像的会有部分重叠、错乱、变形需要对其进行矫正处理，其特征在于视频处理包括以下步骤：
1）图像裂化
根据分光器3的分光区域效果进行第一层次的裂化，即把原始图像I进行分解，分解后的图像为I1 ，I2 ……In，其大小、形状、数量由分光器3的分光形状决定；然后利用微型分光器9对分光器3分解的图像进行后继裂化，微型分光器9分解的图像形状由微型分光器9的分光形状决定；如图10所示（I1 ，I2 …In，I11 ，I12 …… I1n等的具体形状由分光器的具体分光形状决定：可以使矩形、多边形、圆形、扇形、其他不规则的形状）。
2）像素坐标、色差矫正：
在投影幕（1）上成像的图像是裂化原始图像经过反光镜组成像的像素坐标矫正得到：原始图像I分解后提取图像区域各条边、各个角的坐标，即原始图像的顶角坐标为PI(x1,y1), PI(x2,y2), PI(x3,y3), PI(x4,y4)；四条边的坐标为PTIL1、 PTIL2、PTIL3 和PTIL4 ，其中PTIL1 , PTIL2 ,PTIL3 和PTIL4为矩阵；裂化后各个子图像的顶角I1 、I2……In 的坐标PI1(x1,y1), PI1(x2,y2), PI1(x3,y3), PI1(x4,y4)……PIn(x1,y1), PIn(x2,y2), PIn(x3,y3), PIn(x4,y4)；多条边的坐标为PTI1L1 , PTI1L2 ,PTI1L3 ,PTI1L4……PTInL1 , PTInL2 ,PTInL3 ,PTInL4；给定不同区域I1 、I2……In显示不同的样本图像，采用高清摄像机或照相机拍摄显示后的图像P与原始样本图像I进行比较；确定Pn和 In的区域对应关系；把原始样本图像值和测量值代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的系数和参数A、B、C、b、c、h、 p1、p2、p3、t1、t2和t3 ；
FI1（x）=A*[x]*p1 t1 +b 其中 A 是 2*2 的 矩阵
, b为常数,p1为加权系数取值区间为[-1，1]，t1取值区间为（0，2）；
BFI1（x）=B*[x] *p2 t2 +c 其中 B 是 m*n 的 矩阵
, c为常数, p2为加权系数取值区间为[-1，1]，t2取值区间为（0，2）；
EFI1（x）=E*[x] *p3 t3 +h其中 E 是 m*n 的 矩阵, h为常数, p3为加权系数取值区间为[-1，1]，t3取值区间为（0，2）；
把要显示的原始图像代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的变换值后转换图像；
3）重新组装图像：
对裂化的图像，按照新的坐标系进行重新的组装拼接；
4）如果图像有后续的裂化操作，把裂化的区域图像当作原始图像重复步骤2）和3）的操作；以此类推直到所有裂化操作结束；
5）矫正多个显示单元的拼接的图像显示方法：
单个显示单元图像矫正好以后进行多个显示单元图像矫正，具体的可以采用图像重叠区域的边缘融合、交叉叠加显示。图像重叠区域的边缘融合、交叉叠加显示均为现有方法。
实施例2
在实施例1 的基础上取消所有的偏振光片Ⅰ4和偏振光片Ⅱ8，其它结构与实施例1相同，在外界影响比较小的条件下也可以得到比较好的图像效果。
实施例3
在实施例1 的基础上同一显示单元上配置多个投影仪，原始图像经过立体成像算法处理后，再进行本发明的视频处理方法矫正，图像显示单元能显示效果较好的立体图。
实施例4
在实施例1、2和3 的基础上分别取消分光器外壳302，把出光口303和微型反光镜301直接固定于投影单元外壳2上或与之相邻的部件上，在外界影响比较小的条件下也可以得到比较好的图像效果。
Claims (10)
1.分光反射显示装置，包括投影幕（1），其特征在于所述的投影幕（1）后方至少设置一个投影显示单元，所述的投影显示单元包括投影单元外壳（2），投影单元外壳（2）内至少固定设置一台投影仪（6），投影仪（6）的镜头前设置将光源发散的分光器（3），并且在投影单元外壳（2）内至少固定设置一组将分光器（3）中发散的各路光源反射至投影幕（1）上的反光镜组，反光镜组中至少含有一块反光镜（7）。
2.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影单元外壳（2）为球体、椭圆体、长方体、正方体或多面体。
3.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影显示单元与投影幕（1）的距离为0～150cm。
4.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影仪（6）与分光器（3）之间设置偏振光片Ⅰ（4）。
5.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的投影仪（6）中的投影光源（5）为金属卤素灯泡、UHE灯泡、UHP灯泡、氙灯灯泡、LED灯泡或激光光源灯泡。
6.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜组中的反光镜（7）之间设置偏振光片Ⅱ（8）。
7.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜组中的反光镜（7）之间设置微型分光器（9）。
8.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的反光镜（7）为多边形、圆弧形、半圆弧形、扇形或不规则平面结构体，其中部呈上凸、下凹或平面结构，其四周表面具有不反光层（701）。
9.如权利要求1所述的分光反射显示装置，其特征在于所述的分光器包括分光器外壳（302）及设置在分光器外壳（302）各面上的出光口（303），所述的分光器外壳（302）中设置一组能将光源反射出各个出光口（303）的微型反光镜（301）。
10.利用分光反射显示装置进行视频处理的方法，其利用分光器（3）分解投影仪（6）射出的光线成为一束以上的子光线束；按不同的方向入射到指定的反光镜组，并利用在反光镜组之间设置的微型分光器（9）来调节光线束的大小，使得投影仪（6）射出的光线最终能覆盖投影显示单元输出口的面积；利用分光器（3）、微型分光器（9）后原来完整的图像被分成了多个分散的子图像片，这些分散的子图像片经过与之对应的反光镜组，最后在投影幕（1）成像后的图像会有部分重叠、错乱、变形需要对其进行矫正处理，其特征在于视频处理包括以下步骤：
1）图像裂化
根据分光器（3）的分光区域效果进行第一层次的裂化，即把原始图像I进行分解，分解后的图像为I1 ，I2 ……In，其大小、形状、数量由分光器（3）的分光形状决定；然后利用微型分光器（9）对分光器（3）分解的图像进行后继裂化，微型分光器（9）分解的图像形状由微型分光器（9）的分光形状决定；
2）像素坐标、色差矫正：
在投影幕（1）上成像的图像是裂化原始图像经过反光镜组成像的像素坐标矫正得到：原始图像I分解后提取图像区域各条边、各个角的坐标，即原始图像的顶角坐标为PI(x1,y1), PI(x2,y2), PI(x3,y3), PI(x4,y4)；四条边的坐标为PTIL1、 PTIL2、PTIL3 和PTIL4 ，其中PTIL1 , PTIL2 ,PTIL3 和PTIL4为矩阵；裂化后各个子图像的顶角I1 、I2……In 的坐标PI1(x1,y1), PI1(x2,y2), PI1(x3,y3), PI1(x4,y4)……PIn(x1,y1), PIn(x2,y2), PIn(x3,y3), PIn(x4,y4)；多条边的坐标为PTI1L1 , PTI1L2 ,PTI1L3 ,PTI1L4……PTInL1 , PTInL2 ,PTInL3 ,PTInL4；给定不同区域I1 、I2……In显示不同的样本图像，采用高清摄像机或照相机拍摄显示后的图像P与原始样本图像I进行比较；确定Pn和 In的区域对应关系；把原始样本图像值和测量值代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的系数和参数A、B、C、b、c、h、 p1、p2、p3、t1、t2和t3 ；
FI1（x）=A*[x]*p1 t1 +b 其中 A 是 2*2 的 矩阵 
, b为常数,p1为加权系数取值区间为[-1，1]，t1取值区间为（0，2）；
BFI1（x）=B*[x] *p2 t2 +c 其中 B 是 m*n 的 矩阵
, c为常数, p2为加权系数取值区间为[-1，1]，t2取值区间为（0，2）；
EFI1（x）=E*[x] *p3 t3 +h其中 E 是 m*n 的 矩阵, h为常数, p3为加权系数取值区间为[-1，1]，t3取值区间为（0，2）；
把要显示的原始图像代入坐标转化函数 FI1（x）、图像变形修正函数BFI1（x）、色差矫正函数EFI1（x）；求出相应的变换值后转换图像；
3）重新组装图像：
对裂化的图像，按照新的坐标系进行重新的组装拼接；
4）如果图像有后续的裂化操作，把裂化的区域图像当作原始图像重复步骤2）和3）的操作；以此类推直到所有裂化操作结束；
5）矫正多个显示单元的拼接的图像显示：
单个显示单元图像矫正好以后进行多个显示单元图像矫正，具体的可以采用图像重叠区域的边缘融合、交叉叠加显示。
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2011
- 2011-08-30 CN CN 201110252006 patent/CN102289138A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111221 |