CN104427318B - 校正图像交叠区域的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校正图像交叠区域的方法及设备，该校正图像交叠区域的方法包括下述步骤：识别由多个投影仪投影的图像中的交叠区域；确定图像的交叠区域和非交叠区域的亮度和颜色中的至少任一个或更多个的差异；以及调整其中产生该差异的亮度和颜色中的因素。

Description

校正图像交叠区域的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种图像处理方法，并且更具体地，涉及一种图像校正方法，其用于通过校正由多个投影仪投影的图像中的交叠区域来提供具有整体统一感觉的图像。
背景技术
传统上，为了在剧院中回放诸如电影、广告等等的图像，二维图像被投影在放置在剧院的前侧的单个屏幕上。然而，在这样的系统中，观众不能够选择，而是仅能够观看二维(2D)图像。
近来，已经开发了与3D图像相关的技术来向观众提供具有深度感觉的图像，并且3D图像技术使用下述原理，如果不同的图像分别进入人的左眼和右眼并且在大脑中会聚在一起，则甚至从平面图像感觉到深度的感觉，其中，当获取图像时，使用具有不同偏振光滤波器的两个相机，并且用户在观看图像时佩戴具有偏振光滤波器的眼镜等等，从而不同的图像可以进入左眼和右眼。
然而，虽然3D技术可以向用户提供具有深度感觉的图像，但是存在着下述限制，即，由于仅观看在单个屏幕上回放的图像，因此难以被吸收到图像本身中。另外，还存在下述限制，即，观众所感觉到的深度感觉的方向被限制到单个屏幕存在的方向。另外，由于传统的3D技术要求观众在观看图像时佩戴具有偏振光滤波器的眼镜等等，因此对于观看图像的观众来说这是不方便的，并且由于不同的图像被人为地且强制地注入到左眼和右眼中，因此敏感的观众可能会感觉到晕眩或恶心。
因此，已经提出了能够解决基于单个屏幕的传统的投影系统的问题的所谓的“多投影系统”，并且这里提到的“多投影系统”是指如下技术，该技术能够通过在观众座位周围布置多个投影面，并且在所述多个投影面上回放具有统一感觉的图像来向观众提供深度感觉和沉浸感觉。另外，“多投影剧院”是指其中构造了“多投影系统”的剧院。图1示出了多投影系统的示例。
为了高效地操作“多投影系统”，需要能够高效地校正投影在多个投影面上的图像的技术。这是由于在“多投影系统”中，投影在多个投影面(而不是单个投影面)上的多个图像应该被整体地校正，并且校正多个图像的方法应该随着剧院的结构的变化而改变，并且因此，图像校正处理非常复杂，并且很可能发生错误。因此，要求能够帮助“多投影系统”的图像校正处理的技术。
同时，除了多投影系统之外，存在一些其中使用多个投影仪将图像投影在单个投影面上的情况。例如，存在一些其中投影面太宽或者投影面的水平-竖直比没有被一个投影仪覆盖的情况。
当应该使用多个投影仪来投影图像时，非常重要的是提供具有统一的感觉的图像。特别地，图像应该被校正使得不能够区分由投影仪投影的图像的边界或者交叠或非交叠区域。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题已经做出了本发明，并且本发明的目的在于，当使用多个投影仪投影图像时，将由所述多个投影仪投影的图像回放为具有统一的感觉。
特别地，本发明的目的在于，通过控制图像交叠区域中投影的图像的各种因素来降低交叠区域与非交叠区域之间的差异的感觉。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种图像交叠区域校正方法，该方法包括下述步骤：识别由多个投影仪投影的图像中的交叠区域；确定图像的交叠区域和非交叠区域的亮度和颜色中的至少任一个或更多个的差异；以及调整其中产生该差异的亮度和颜色中的因素。
这里，在识别步骤，使用在控制多个投影仪的主装置中存储或计算的每个投影仪的图像投影区域信息来计算投影面上图像交叠的区域，并且计算图像交叠的区域的坐标和该区域的交叠程度中的任一个或更多个。
在本发明的实施方式中，在确定步骤，可以确定交叠区域和非交叠区域之间的亮度的差异，并且在调整步骤，可以基于最亮的交叠区域来调整交叠区域或非交叠区域的亮度，并且这时，在确定步骤，可以基于其中颜色的RGB值小于预定数字的图像来确定亮度的差异。
在本发明的实施方式中，在确定步骤，针对图像的每个像素或每个帧来确定该差异。
在本发明的实施方式中，调整步骤包括下述步骤：为用户提供从确定步骤获得的值；以及根据从用户接收的调整命令来调整图像的亮度和颜色中的至少任一个，并且在本发明的另一实施方式中，在确定步骤，可以针对每个帧计算交叠区域和非交叠区域的亮度和颜色中的至少任一个的差异，并且在调整步骤，可以使用针对每个帧计算出的结果利用亮度的差异或图像的差异来补偿投影在相对暗的区域上的图像。
同时，在本发明的另一实施方式中，在调整步骤，可以在交叠区域与非交叠区域之间的边界处施加模糊过滤。
在本发明的实施方式中，在调整步骤，可以在由每个投影仪投影在交叠区域上的图像中反应透明度变量，并且除了透明度变量之外，可以进一步反映色差变量。
在本发明的实施方式中，该校正方法可以进一步包括下述步骤：根据亮度的调整来确定颜色的失真；以及根据该失真对交叠区域或非交叠区域的亮度进行重调整。
本发明包括计算机可读记录介质，其中记录有用于执行上述校正图像交叠区域的方法的程序，并且还包括如下设备，该设备用于执行用于实现该校正图像交叠区域的方法的程序。
有益效果
根据本发明，当使用多个投影仪来投影图像时，能够回放具有统一的感觉并且整体上统一的图像。特别地，能够通过控制图像交叠区域中投影的图像的各种因素来降低交叠区域与非交叠区域之间的差异的感觉。
附图说明
图1是示出多投影系统的结构的示例的视图。
图2是例示本发明的实施方式的流程图。
图3是例示本发明的另一实施方式的流程图。
图4是例示本发明的另一实施方式的流程图。
图5是示出由多个投影仪来投影图像的示例的视图。
图6是示出交叠区域和非交叠区域之间的亮度的差异的视图。
图7是比较在应用本发明的实施方式前后的投影面上显示的图像的视图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明。
图2是例示本发明的实施方式的流程图。本发明的图像交叠区域校正方法包括下述步骤：识别由多个投影仪投影的图像之间的交叠区域；确定交叠区域或非交叠区域的至少亮度或颜色的差异；以及调整其中产生差异的亮度和颜色中的因素。
为了识别图像之间的交叠区域，应该首先确认其上投影了由每个投影仪投影的图像的投影面的点。为此，在本发明的实施方式中，每个投影仪投影其中形成预定图案(例如，格子图案)的参考图像，并且确定其上投影了参考图像的投影面的点。然后，如果要求由投影仪投影的参考图像交叠在其上的点的坐标，则可以掌握投影面上的交叠区域和非交叠区域的位置，并且可以掌握图像的哪部分对应于交叠区域。为了容易地掌握交叠区域，当参考图像的形状相同时，只有不同的颜色可以用于由连续地布置的投影仪投影的参考图像。
在另一实施方式中，能够通过使用在控制多个投影仪的主装置中存储或计算的每个投影仪的图像投影区域信息，来计算图像交叠在其上的投影面的区域。能够预先地在主装置(其执行校正本发明的图像交叠区域的方法)中计算或存储图像投影区域信息(其作为每个投影仪在其上投影图像的投影面的区域的信息)。因此，能够基于图像投影区域信息来获取由多个投影仪在其上投影的图像交叠的区域的位置、坐标等等，并且还可以计算在特定交叠区域上投影图像的投影仪的数目(交叠度)。
图6是示出交叠区域和非交叠区域之间的亮度的差异的视图。图6的(a)示出了由两个投影仪1和2投影图像的示例，其中，“a”对应于非交叠区域，并且“b”对应于交叠区域。能够以上述方法或将在下面描述的方法，来获得基于交叠区域和非交叠区域的投影面的坐标或者基于在对应位置上投影的图像的坐标。
图6的(b)是示出由四个投影仪1至4投影图像的示例的视图，其中，“a”表示非交叠区域，“b”表示由两个投影仪交叠图像的区域，并且“c”表示由四个投影仪交叠的区域。虽然非交叠区域和交叠区域的分类是重要的，但是在交叠区域上投影图像的投影仪的数目在实施本发明中是非常重要的。这是因为校正的程度根据交叠图像的程度而变化。参考图6，交叠区域被显示为比非交叠区域更亮，并且由于表示交叠颜色而变得更亮，或者光的量随着图像进一步交叠而增加而变得更亮。下面将描述考虑这一点的本发明的实施方式。
在识别交叠区域和非交叠区域并且获取每个区域在投影面上的坐标、投影仪上的坐标等等之后，确定图像的交叠区域与非交叠区域之间产生的亮度、颜色等等的差异。
作为在本发明中确定亮度差异的实施方式，针对每个像素提取在回放图像时在特定时间点(特定帧)投影的光的量。这能够通过分析图像或者通过检查针对投影面上投影的整个图像的每个区域(交叠区域或非交叠区域)的光的量来提取。
在确定图像的每个帧的每个像素处的光的量之后，基于最亮的交叠区域来调整交叠区域或非交叠区域的亮度。
特别地在投影暗图像或黑色图像的时间点应用本发明。
为了在图像中呈现黑色，投影仪不应投影任何颜色(R、G和B的值为零)并且不应投影任何光。然而，由于投影仪应针对每个像素投影不断改变的颜色和光，因此，在呈现黑色时不能够完全地阻挡光和颜色，并且输出非常小量的光。
虽然在投影面上输出的光的量在呈现黑色时非常小，但是由于用于投影图像的投影仪的环境在大多数情况下是暗区域(例如，电影院)，因此人的通孔处于打开状态，即，能够感测即使非常小的亮度差异的状态。如果光的亮度被添加到交叠区域，则交叠区域与非交叠区域之间的差异大到可被人识别的程度。
如上所述，由于在投影暗(黑色)图像时由投影仪产生的光是不可避免的，并且不能够减少光的量，因此在本发明中，基于最亮的交叠区域来调整交叠区域或非交叠区域的亮度。即，将其它区域的亮度调整为关于最亮区域而增加。
为了确定当前投影的图像是否是暗图像，在本发明中，获取关于特定帧的特定像素的RGB的信息，并且确定所获取的RGB信息或者该信息的和是否小于预定数目。由于如果RGB值更接近零，则呈现黑色，因此能够通过分析图像中的每个帧的每个像素的RGB值来识别图像的暗区域。
在本发明中，在下述方法中实施调整其中产生了差异的亮度和颜色中的因素的步骤。
参考图3来描述实施方式，向用户提供在确定步骤中掌握的与交叠区域和非交叠区域之间的亮度的差异关于的信息。使用本发明的校正方法使得交叠区域和非交叠区域不会被人的眼睛区分。因此，通过形成为由用户确认的界面将关于亮度的信息提供给用户，并且基于此，根据从用户输入的调整命令来调整图像的亮度和颜色中的至少任一个。
能够提供用于向用户提供从确定获得的值并且接收来自用户的调整命令的用户界面。能够显示由多个投影仪投影的投影面的坐标、交叠区域和非交叠区域、每个区域中的每个像素的亮度等等，并且能够提供关于投影面的特定区域中的亮度、颜色等等的信息，从而用户可以视觉地确认该信息。用户可以在确认画面(用户界面)的同时，通过调整被布置在右侧的调整命令输入装置来控制亮度等等。因此，能够校正图像交叠区域中的图像。
如果输入了上述调整命令，则本发明的调整步骤按照下述数学表达式1来调整每个像素的亮度。
数学表达式1
R(x,y)＝R0(x,y)+Offset(x,y)
G(x,y)＝G0(x,y)+Offset(x,y)
B(x,y)＝B0(x,y)+Offset(x,y)
在数学表达式1中，(x，y)表示由投影仪投影的图像的具体位置(即，坐标)，R0(x,y)表示在校正之前的(x，y)处的RGB值，Offset(x,y)表示(x，y)处的颜色或亮度的校正值，并且R(x,y)表示在校正颜色或亮度之后的(x，y)处的RGB值。
在本发明中，参考图4来描述调整其中产生了差异的亮度和颜色中的因素的步骤的另一实施方式。
在该实施方式中，针对每个帧以及针对帧的每个像素计算交叠区域和非交叠区域之间的亮度或颜色的差异。从关于亮度或颜色的差异的信息(上面描述了相关内容)，针对每个像素提取在特定时间点(特定帧)投影的图像的颜色(R，G，B)或光量的信息的值。如果针对每个帧以及针对每个像素提取的关于颜色或光量的信息被与交叠区域和非交叠区域的坐标一起计算，即，如果计算关于属于交叠区域的像素的颜色和光量的信息并且关于属于非交叠区域的像素的颜色和光量的信息并且获得其差异，则能够获得交叠区域与非交叠区域之间的差异。
如果获得的差异被添加到非交叠区域或相对暗的交叠区域，则能够校正图像交叠区域。
同时，在本发明的实施方式中，由于在调整亮度或颜色时应用模糊过滤，因此，亮度或颜色在交叠区域和非交叠区域的边界处连续地改变，并且因此，能够在边界处减少差异的感觉，并且能够回放整体一体的图像。
在本发明的实施方式中，调整步骤在由每个投影仪投影在交叠区域上的图像中反映透明度变量α。这将对由于交叠而失真的亮度或颜色进行校正。例如，如果交叠区域中的某个像素被投影为与由三个投影仪投影的图像交叠三次，则添加投影仪的颜色，并且因此图像被回放为亮度为原始图像的三倍。为了防止该现象，由每个投影仪投影的图像被减少为原始图像的三分之一，并且因此，能够显示原始亮度的图像。这时，该三分之一被称为透明度变量α。然而，将透明度变量设置为上述三分之一仅是示例，并且透明度变量的设置和应用如数学表达式2中所示。
数学表达式2
C＝Σαi*C,Σαi＝1,
(C表示每个像素中最终呈现的颜色，并且α是每个像素处的透明度变量)
通过另一示例描述数学表达式2，如果假设第i投影仪和第j投影仪左右交叠一半，则位于左侧的投影仪i的αi的值在交叠区域中从1减小到零，并且位于右侧的投影仪j的αj的值在交叠区域中从零增加到1。基，每个投影仪的每个像素的α的值随着像素接近交叠区域的边界而接近零，并且如果在交叠区域中满足αi+αj＝1的条件，则能够校正由图像交叠引起的颜色的失真。
同时，除了上述实施方式，本发明除了透明度变量之外可以进一步反映色差(chromatic aberration)变量。色差变量是用于根据透明度变量来校正色差的产生的变量。
作为执行根据上述实施方式的用于校正交叠区域中的图像的失真的模拟的结果，虽然在大多数区域中适当地校正了图像，但是随着透明度变量α接近零，发现产生色差的现象。
为了解决该问题，除了透明度变量α，还进一步通过反映色差变量来校正图像。作为色差变量，能够将(1-α)设置为与透明变量具有负相关。然而，这仅是示例，并且能够将变量的变化设置为色差变量，以便于对当透明变量较小时产生的色差的失真进行重校正。
在本发明的另一实施方式中，可以在调整步骤之后进一步包括如下步骤：根据亮度的调整来确定颜色的失真的步骤；和根据失真来重调整交叠区域和非交叠区域的亮度的步骤。如上所述，优选的是，如上所述，当以甚至在其中需要亮度调整的图像中(即，在图像的暗区域或黑色区域中)调整亮度之后对应的亮度来呈现亮色的图像时，应用该实施方式。
基于暗图像调整的亮度可以使得亮图像中的颜色失真。因此，在该实施方式中进一步包括如下步骤：根据亮度的调整来确定颜色的失真和根据失真的程度来重调整交叠区域或非交叠区域的亮度的步骤。确定颜色的失真并且重调整亮度等等的具体方法与上述实施方式的方法相同。
该实施方式能够被表示为下面示出的数学表达式3。
数学表达式3
R(x,y)＝R0(x,y)+Offset(x,y)*[(255-R0(x,y))/255]n
G(x,y)＝G0(x,y)+Offset(x,y)*[(255-R0(x,y))/255]n
B(x,y)＝B0(x,y)+Offset(x,y)*[(255-R0(x,y))/255]n
在0与255之间确定RGB颜色的显示，并且随着RGB值接近255，渲染接近红色、绿色或蓝色的亮颜色。因此，根据上面示出的数学表达式，如果颜色更亮并且RGB值更大，则[(255-R0(x,y))/255]n的值减少。因此，[(255-R0(x,y))/255]n的值也减少，并且在点(x，y)处的校正的程度也减少。如上所述，根据亮度的调整，在减少图像的失真的方向上重调整亮度。
n是能够根据需要选择的整数，并且作为实验的结果，能够确认的是，当n是20时，图像被重校正为适合的级别。然而，这仅是实验的示例，并且本发明不限于数学表达式3和n值。
图5是示出由多个投影仪来投影图像的示例的视图。
图5示出了使用两个投影仪在一个投影面上投影图像的示例。左侧的图像由投影仪1投影在投影面上，并且右侧的图像由投影仪2投影在投影面上。虚线之间的区域是交叠区域，并且其它区域对应于非交叠区域。图5中所示的示例是应用本发明的校正图像交叠区域的方法的状态，其中，在交叠区域和非交叠区域中以统一的感觉来回放图像。
图7是比较在应用本发明的实施方式前后的投影面上显示的图像的视图。
图7的(a)示出了在校正之前的投影面上呈现的图像，并且可以确认的是，中心处的交叠区域比左侧和右侧上的非交叠区域更亮。当使用多个投影仪来投影图像时，由于用户会从如图7的(a)中所示的图像感觉到差异的感觉，因此，如果应用上述本发明的实施方式，则能够回放如图7的(b)中所示的一体图像。
本发明可以实施为用于实现根据上述各种实施方式的校正图像交叠区域的方法的程序的形式，并且包括用于记录该程序的计算机可读记录介质。这里，记录介质不仅仅是指诸如HDD、CD、磁盘等等的狭隘意义上的记录介质，而是应被视为包括具有存储器的服务器、计算机等等的广泛意义。
另外，本发明包括用于执行这样的程序的装置，并且例如，可以说的是，投影仪控制装置、计算机、服务器等等可以包括在执行装置(主装置)中。在该情况下，通过上述实施方式描述的本发明的校正方法被实施为执行该方法的构造，例如，在中央处理单元(CPU)等等中完成确定和操作，并且在装置中在存储构造(例如，数据库)中完成信息的存储。通过显示装置等等向用户提供用户界面，并且能够通过输入装置接收用户命令。
虽然已经参照具体例示性实施方式描述了本发明，但是本发明不被这些实施方式所限制，而仅由所附权利要求书限制。应理解的是，本领域技术人员能够在不偏离本发明的范围和精神的情况下改变或修改这些实施方式。

Claims (12)

1.一种校正图像交叠区域的方法，所述方法包括下述步骤：
识别由多个投影仪投影的图像中的交叠区域；
确定所述图像的所述交叠区域和非交叠区域的亮度和颜色的差异；以及
调整产生所述亮度和颜色的差异的因素，
在确定步骤，确定所述交叠区域和所述非交叠区域之间的亮度的差异，并且在调整步骤，基于最亮的交叠区域来调整所述交叠区域或所述非交叠区域的亮度，
在确定步骤，基于颜色的RGB值小于预定数字的图像来确定亮度的差异。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在识别步骤，使用在控制多个投影仪的主装置中存储或计算的每个投影仪的图像投影区域信息来计算投影面上图像交叠的区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在识别步骤，计算图像交叠的区域的坐标和该区域的交叠程度中的任一个或更多个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定步骤，针对图像的每个帧来确定所述差异。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定步骤，针对图像的每个像素确定差。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，调整步骤包括下述步骤：
为用户提供从确定步骤获得的值；以及
根据从用户接收的调整命令来调整所述图像的亮度和颜色。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定步骤，针对每个帧计算所述交叠区域和所述非交叠区域的亮度和颜色的差异，并且在调整步骤，使用针对每个帧计算出的结果利用亮度的差异和图像的差异来补偿投影在相对暗的区域上的图像。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在调整步骤，在所述交叠区域与所述非交叠区域之间的边界处施加模糊过滤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在调整步骤，在由每个投影仪投影在所述交叠区域上的图像中反映透明度变量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，除了所述透明度变量之外，进一步反映色差变量。
11.根据权利要求1所述的方法，在调整步骤之后，所述方法进一步包括下述步骤：
根据亮度的调整来确定颜色的失真；以及
根据所述失真对所述交叠区域或所述非交叠区域的亮度进行重调整。
12.一种校正图像交叠区域的设备，所述设备包括：
识别由多个投影仪投影的图像中的交叠区域的识别单元；
确定所述图像的所述交叠区域和非交叠区域的亮度和颜色的差异的确定单元；以及
调整产生所述亮度和颜色的差异的因素的调整单元，
通过确定单元，确定所述交叠区域和所述非交叠区域之间的亮度的差异，并且通过调整单元，基于最亮的交叠区域来调整所述交叠区域或所述非交叠区域的亮度，
通过确定单元，基于颜色的RGB值小于预定数字的图像来确定亮度的差异。
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