CN104777701A - 具全景投影功能的投影装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具全景投影功能的投影装置及控制方法。投影装置包含：一姿态传感器，感测该投影装置的摆置姿态并产生一摆置信息；一控制器，电连接于该姿态传感器，根据该摆置信息而进行一状态估算程序；以及一投影镜头，电连接于该控制器，根据该状态估算程序而将一来源画面的一部份投射于一成像表面。

Description

具全景投影功能的投影装置及其控制方法

技术领域

本发明是有关于一种投影装置及其控制方法，且特别是有关于一种具全景投影功能的投影装置及其控制方法。

背景技术

随着投影技术的发展，微型投影技术亦逐渐整合于各类型的便携设备。传统上，投影装置用于显示符合其输出能力的来源画面，但是，投影装置却无法适用于显示全景画面，因为全景画面会超出投影装置的输出能力。

全景画面的做法为，在拍摄多张彼此具有部分重叠区域的原始画面后，根据重叠区域对多张原始画面进行拼接，拼接后的结果即为全景画面，因此全景画面的大小会较单一原始画面大。

根据投影方式的不同，要投射全景画面的类型时，可能透过圆柱式投影或球体式投影等方式投影，然而，无论投影方式的类型为何，现有投影装置的分辨率(如：320p、480p、720p、1080p等)，均对全景画面类型的投影方式产生相当大的限制。例如：假设投影装置输出能力的分辨率(resolution)为1280x720，但是来源画面却是分辨率为2560x720的google街景图、赛车游戏等全景画面类型时，投影装置的分辨率很明显无法满足全景画面的投影需求。

此外，由于全景画面由多个原始画面所组成，具有较高的分辨率，导致来源画面属于全景画面的类型时，单一投影装置就无法利用现有技术产生投影画面。为此，现有技术需要使用多个投影装置，共同投影产生全景画面。

请参照图1，其绘示现有技术利用两个投影装置共同投影产生全景画面的示意图。在图1中，第一投影装置10a投影产生第一投影范围11a，第二投影装置10b投影产生第二投影范围11b，第一投影范围11a与第二投影范围11b有部分的重叠区域13，第一投影装置10a与第二投影装置10b对重叠区域13进行画面无痕接缝，以清楚显示完整的全景画面。再者，若采用的是球体式投影技术时，投影装置投影在曲面的成像表面将产生画面扭曲，连带的，第一投影装置10a与第二投影装置10b还需利用几何补偿技术校正曲面上的投影画面。

根据前述说明可以得知，采用现有技术的投影装置用于显示全景画面时，需要使用多个投影装置。再者，当来源画面的分辨率越高，所需使用的投影装置的个数也相对增加。此外，投影装置还需要提供无痕接缝技术。因此，针对全景画面的显示，现有的投影技术及投影装置需要较高的成本且效率不佳。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提出一种具全景投影功能的投影装置及其控制方法。

根据本发明的第一方面，提出一种具全景投影功能的投影装置，包含：一姿态传感器，感测该投影装置的摆置姿态并产生一摆置信息；一控制器，电连接于该姿态传感器，根据该摆置信息而进行一状态估算程序；以及一投影镜头，电连接于该控制器，根据该状态估算程序而将一来源画面的一部份投射于一成像表面。

根据本发明的第二方面，提出一种控制方法，应用于具全景投影功能的投影装置，该控制方法包含以下步骤：感测该投影装置的摆置姿态并产生一摆置信息；根据该摆置信息而进行一状态估算程序；以及根据该状态估算程序而将一来源画面的一部份投射于一成像表面。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1，其绘示现有技术利用两个投影装置共同投影以产生全景画面的示意图。

图2，其是本发明实施例的投影装置的方块图。

图3，其是本发明实施例利用单一个投影装置，投影于成像表面的示意图。

图4A，其是投影装置根据第一时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。

图4B，其是投影装置根据第二时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。

图4C，其是投影装置根据第三时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。

图5，其是投影装置在立体空间产生姿态变化的示意图。

图6，其是本发明根据投影装置的摆置姿态而投影全景画面的流程图。

符号说明

全景画面11           第一投影装置10a

第一投影范围11a      第二投影装置10b

第二投影范围11b      重叠区域13

成像表面21           投影装置20

第一投射画面23a      第二投射画面23b

第三投射画面23c      投射范围23

具体实施方式

针对全景画面的投影，本发明提出使用单一投影装置投影全景画面的作法。根据本发明的实施例，全景画面类型的来源画面对应于成像表面的一个投影范围。实际应用时，成像表面的类型并不需要被限定。例如，成像表面可能是布幕、墙壁等。此外，成像表面本身可能是平面或曲面等。

当投影装置的位置改变时，利用姿态传感器感测投影装置的摆置姿态，并且，因应摆置姿态的改变而改变投影画面的位置以及投影画面显示的内容。

请参见图2，其是本发明实施例的投影装置的方块图。本发明的投影装置20包含：姿态传感器201、控制器203、储存模块205及投影镜头207。其中，控制器203电连接于姿态传感器201、储存模块205及投影镜头207。投影装置20可设于各类型的便携设备上，例如手机、相机或平板计算机等。

储存模块205用于储存来源画面。姿态传感器201用于感测投影装置20的摆置姿态，进而产生摆置信息。摆置信息为投影装置20相对于成像表面的位移信息、倾斜角信息与旋转角信息等。姿态传感器201的类型不需要被限定，例如：姿态传感器201可为陀螺仪(Gyroscope)、重力传感器(G-sensor)或多种传感器的组合等。控制器203控制储存模块205的输出及投影镜头207的投射方式。

此外控制器203判断来源画面是否为全景画面。若否，控制器203将控制投影镜头207直接利用来源画面进行投射。若来源画面被判定为全景画面时，控制器203则进一步搭配姿态传感器201的感测结果而控制投影镜头207的投射方式。

控制器203根据摆置信息而进行状态估算程序。于状态估算程序中，控制器203利用估算模型(如：加权求估算值(weighting evaluation)公式)而对摆置信息进行估算，并据以产生趋势估测参数。

控制器203根据趋势估测参数而调整投影镜头207投射的方式，投影镜头207将来源画面的一部份投射在成像表面以形成投影画面。投影画面的内容以及投影画面在投影范围的位置，将根据状态估算程序而决定。

请参见图3，其是本发明实施例利用单一个投影装置，投影于成像表面的示意图。根据来源画面的尺寸与分辨率，搭配投影装置进行投影时的分辨率设定，投影装置将于成像表面定义一个投影范围，因此投影范围指的是，在成像表面上实际用于显示全景画面的范围。例如在图3中，假设投影装置20以一曲面作为成像表面21，则投影装置20根据全景画面的分辨率而将y1与y2之间定义为投影范围。

为便于说明，图3假设投影装置20根据用户的操作而产生顺时针旋转的姿态变化。实际应用时，投影装置20会根据来源画面的尺寸与分辨率，判断投射来源画面实际在成像表面21对应的投影范围。若投影装置20的投影方向超过投影范围时，投影装置20停止显示投影画面。反之，若投影装置20的投影方向位于投影范围内，投影装置20将根据投影装置20的摆置姿态(如转动幅度与速度)而显示投影画面。

为便于说明，此处以三个时点为例。投影装置20的投影镜头207在第一时点t1朝向左上方，并于成像表面21的y1与P2间，投影产生第一投射画面。投影装置20的投影镜头207在第二时点t2朝向正上方，并于成像表面21的P1与P3间，投影产生第二投射画面。投影装置20的投影镜头207在第三时点t3朝右上方，并于成像表面21的P2与y2间，投影产生第三投射画面。

以下，进一步说明将全景画面投影于成像表面时，如何动态的因应投影装置20的摆置姿态，改变投影画面的内容。

请参见图4A，其是投影装置根据第一时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。其中，投影画面相当于显示全景画面中，相对左侧部分的投影画面。即，在图3中，介于y1与P2所显示的第一投射画面23a。

请参见图4B，其是投影装置根据第二时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。其中，投影画面相当于显示全景画面中，相对上方部分的投影画面。即，在图3中，介于P1与P3所显示的第二投射画面23b。

请参见图4C，其是投影装置根据第三时点的摆置姿态所产生的投影画面的示意图。其中，投影画面相当于显示全景画面中，相对右侧部分的投影画面。即，在图3中，介于P2与y2所显示的第三投射画面23c。

基于投影装置20所支持的分辨率的限制，投影装置20实际产生的投影画面仅为投影范围的一部分。当投影装置20因为用户的操作而产生摆置姿态的变化时，投影画面的位置与内容均产生改变。

承上，本发明实施例的投影装置20可感测并追踪本身摆置姿态的变化，并利用感测到的摆置信息而对未来移动位置进行估测。本发明的投影装置20能分析姿态传感器201所感测到的历史数据，用于估测投影装置20在下一个时点可能被移动的方向及移动量。在对未来时点的摆置姿态进行估测的同时，搭配趋势估测参数而进行实时性的修正与补偿。

在前述的实施例中，仅说明投影装置朝向y轴并在一水平面上产生转向的变化时，相对应的投影画面的改变方式。然而，实际应用时，也可能发生其他方向的转向与移动，此时的对应控制方式，可类推前述的说明，以下不再赘述。

请参见图5，其是投影装置在立体空间可能产生的姿态变化的示意图。此处将立体空间以x轴、y轴及z轴表示。并且，假设此处于成像表面21定义一中心点C，并将投影装置20的坐标轴以x′轴、y′轴及z′轴表示。假设投影装置20的默认投影方向为朝向投影范围23的中心点C。因为用户的操作，而使投影装置20的摆置姿态相对x轴进行翻滚(Roll)变化、相对y轴进行俯仰(Pitch)或相对z轴进行偏摆(Yaw)变化。并且，进一步根据摆置姿态的变化，计算角速度与角加速度的变化。投影装置20在操作过程中的摆置信息，可进一步被用来产生趋势估测参数。投影装置20可搭配趋势估测参数，迅速的计算投影画面的位置，以及自来源画面选取要被投射的投影画面的内容。

再者，投影装置20可提供全景设定参数的设定功能。若使用者选择关闭全景设定参数，则投影装置20提供传统的投影方式。若全景设定参数被设定为启用，投影装置20将根据摆置姿态的变化与趋势，动态的改变投影画面的内容与位置。

实际应用时，全景设定参数的启用与否，可以透过屏幕显示(OnScreen Display，简称为OSD)的功能设定。关于全景设定参数的设定时点，可预先透过一个设定流程设定。或者，在启用投影功能并判断来源画面属于全景画面类型时，利用提示信息询问用户是否启用全景显示功能。以下假设全景设定参数被设定为启用时，投影装置的操作方式。

请参见图6，其是本发明根据投影装置的摆置姿态而投影全景画面的流程图。首先取得来源画面(步骤S501)，并判断来源画面是否为全景画面(步骤S503)。若步骤S503的判断结果为否定，则可直接将来源画面投射为投影画面(步骤S505)。

若步骤S503的判断结果为肯定，姿态传感器将感测投影装置的摆置姿态并产生摆置信息(步骤S507)，以及，根据前后时点的摆置信息判断投影装置的摆置姿态是否产生变化(步骤S509)。若投影装置并未被移动或转动，控制器可控制投影镜头直接根据摆置信息而显示投影画面(步骤S511)。

若投影装置的摆置姿态有变化，控制器利用估算模型而对摆置信息进行估算，并据以产生趋势估测参数(步骤S513)。接着判断是否启用学习模式(步骤S515)。当学习模式启用时，代表投影装置仅根据趋势估测参数而调整投影画面的内容与位置。反之，代表投影装置仍将持续参考实时感测得出的摆置信息。

若步骤S515的判断结果为肯定，则启用学习模式。此时，根据趋势估测参数而调整投影画面的内容与位置(步骤S519)。若步骤S515的判断结果为否定，则不启用学习模式。此时，控制器根据趋势估测参数与姿态传感器实时感测得出的摆置信息，调整投影画面的内容与位置(步骤S517)。

如前所述，本发明的投影装置搭配姿态传感器的使用，在投影于成像表面时，因应姿态的改变而产生投影画面。其中，姿态传感器可为陀螺仪(Gyro)、重力传感器(G-sensor)或多种传感器的组合。根据本发明的构想，投影装置可以根据用户的实际需求而动态显示与用户的操作相对应的投影画面。再者，若投影装置是一激光投影装置(Laser Projector)，本发明还可利用激光投影装置不须对焦的特性，将投影画面投影在非平面的投影屏幕上。当然，成像表面亦可为360度的半球面环场全景。

本发明可以应用在任何需要全景画面显示(panorama content display)的情形下。例如，投影Google街景或提供3D动画游戏所需的全景画面显示功能。无论来源画面的分辨率为何，本发明仅需使用一个投影装置即能显示全景画面。再者，搭配移动趋势的预估，可以快速的因应投影装置的姿态变化而产生投影画面。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种具全景投影功能的投影装置，其特征在于，包含：

一姿态传感器，感测该投影装置的摆置姿态并产生一摆置信息；

一控制器，电连接于该姿态传感器，根据该摆置信息而进行一状态估算程序；以及

一投影镜头，电连接于该控制器，根据该状态估算程序而将一来源画面的一部份投射于一成像表面。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该控制器是于该状态估算程序中，利用一估算模型而对该摆置信息进行估算，并据以产生一趋势估测参数。

3.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，该控制器根据该趋势估测参数而选择该来源画面的一部份，并控制该投影镜头将被选择的该来源画面的一部份投射于该成像表面。

4.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，该估算模型为一加权求估算值(weighting evaluation)公式。

5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该来源画面的一部份被投影为一投影画面，该来源画面对应于该成像表面上的一投影范围，且该投影画面的内容与在该投影范围的位置是根据该状态估算程序而决定。

6.一种控制方法，应用于具全景投影功能的投影装置，其特征在于，该控制方法包含以下步骤：

感测该投影装置的摆置姿态并产生一摆置信息；

根据该摆置信息而进行一状态估算程序；以及

根据该状态估算程序而将一来源画面的一部份投射于一成像表面。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据该摆置信息而进行该状态估算程序的步骤如下：

于该状态估算程序中，利用一估算模型而对该摆置信息进行估算，并据以产生一趋势估测参数。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据该状态估算程序而将该来源画面的一部份投射于该成像表面的步骤如下：

根据该趋势估测参数而选择该来源画面的一部份；以及

将被选择的该来源画面的一部份投射于该成像表面。

9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，该估算模型为一加权求估算值(weighting evaluation)公式。

10.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，该来源画面的一部份被投影为一投影画面，该来源画面对应于该成像表面上的一投影范围，且该投影画面的内容与在该投影范围的位置是根据该状态估算程序而决定。