CN108227346A - 投影装置、投影方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影装置、投影方法以及记录介质。投影装置包含：投影部，其对图像进行投影；投影图像取得部，其取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；投影面信息取得部，其从由上述投影图像取得部取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及投影控制部，其基于由上述投影面信息取得部取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息从上述投影部的能投影范围决定投影的投影范围和投影位置，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。

Description

投影装置、投影方法以及记录介质
技术领域
本发明涉及将图像投影到专用的屏幕以外的被投影对象上的投影装置、投影方法以及记录介质。
背景技术
在投射彩色图像的投影仪中，在墙壁等投射面上有颜色的情况下无法进行正确的颜色再现，因此在特开2007-259472号公报中提出了如下技术：使用投射面的分光反射率或光源下的颜色信息将原色的混合量通过变换矩阵校正后进行投影。
特开2007-259472号公报记载的技术是假设投射面整个面是平板状且为单一颜色的情况而提出的，无法应对朝向例如带图案的幕布等在表面具有因凹凸、起伏形成的曲面并且不是单一颜色的被投影对象投射图像的情况。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供也能将画质尽可能高的大图像投影到不是专用的屏幕的被投影对象上的投影装置、投影方法以及记录介质。
发明内容
本发明的一方式是一种投影装置，包含：投影部，其对图像进行投影；投影图像取得部，其取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；投影面信息取得部，其从由上述投影图像取得部取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及投影控制部，其基于由上述投影面信息取得部取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息从上述投影部的能投影范围决定投影的投影范围和投影位置，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
本发明的另一方式是一种投影方法，是具备对图像进行投影的投影部的装置的投影方法，包含：投影图像取得步骤，取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；投影面信息取得步骤，从在上述投影图像取得步骤中取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及投影控制步骤，基于在上述投影面信息取得步骤中取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息决定由上述投影部投影的图像的范围，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
本发明的再一方式是一种记录介质，记录有具备对图像进行投影的投影部的装置内置的计算机执行的程序，使上述计算机作为如下各部发挥功能：投影图像取得部，其取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；投影面信息取得部，其从由上述投影图像取得部取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及投影控制部，其基于由上述投影面信息取得部取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息决定由上述投影部投影的图像的范围，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
附图说明
图1是例示本发明的一实施方式的投影装置的设置之初执行的投影范围设定时的环境的图。
图2是示出本发明的一实施方式的投影装置的电子电路的功能构成的框图。
图3是示出本发明的一实施方式的投影范围设定时的处理内容的流程图。
图4A、图4B、图4C是例示本发明的一实施方式的作为被投影对象的幕布细微起伏的情况下的拍摄图像的图。
图5A、图5B、图5C、图5D是例示本发明的一实施方式的作为被投影对象的幕布有底色和图案的情况下的拍摄图像的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明将本发明应用于投影装置的情况下的一实施方式。
图1是例示本实施方式的投影装置10的设置之初执行的投影范围设定时的环境的图。
在该图中，示出如下状态：投影装置10载置在台BS上，朝向代替屏幕的幕布CT从偏离其正面的位置投影测试用的整个面为白色的矩形图像，在该图中是从向右侧偏移的位置朝向幕布CT投影上述矩形图像。
幕布CT是折叠成波状使用的，即使在如该图所示用作被投影对象的状态下，也主要沿着横向在表面具有大的起伏。该图示出如下状态：投影装置10的投影范围PA也成为沿着幕布CT的表面形状的不定形的形状。
另一方面，在幕布CT的正面设置有椅子C。而且代替计划坐在该椅子C上的观赏者AM，将装配在三脚架TP上的数码相机DC设置到尽量接近该观赏者AM的双眼的位置。即，数码相机DC是为了识别从观赏者AM的双眼可以看到的幕布CT上的投影范围PA而设置的。
该数码相机DC和上述投影装置10通过例如USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)线缆UC以有线的方式连接。数码相机DC根据经由USB电缆UC从投影装置10输入的控制命令，拍摄包含上述幕布CT和幕布CT上的投影范围PA的图像，将通过该拍摄得到的图像数据经由USB线缆UC发送给投影装置10。或者，数码相机DC和上述投影装置10也可以是经由个人电脑连接的构成。
接着，根据图2说明上述投影装置10的主要的电子电路的功能构成。在该图中，图像输入部(投影图像取得部)11包括例如管脚插孔(RCA)型视频输入端子、D-sub15型RGB输入端子、HDMI(注册商标)(High-Definition Multimedia Interface：高清多媒体接口)端子、USB端子等。
输入到图像输入部11或存储在USB存储器中而选择性地读出的各种标准的模拟或数字的图像信号由图像输入部11根据需要数字化后，经由总线B发送给投影图像处理部12。
投影图像处理部12根据发送来的图像数据，通过将按照规定的格式的帧率，例如是输入的图像数据的60[帧/秒]帧率2倍的120[帧/秒]，乘以颜色成分的分割数以及显示灰度级数得到的更高速的分时驱动，驱动作为显示元件的微镜元件13进行显示。
微镜元件13通过使排列为阵列状的多个例如横1280像素×纵960像素的量的微小镜子的各倾斜角度分别以高速打开/关闭来进行显示动作，从而由其反射光形成光像。
另一方面，从光源部14分时地循环出射R、G、B的原色光。光源部14具有作为半导体发光元件的LED，分时地反复出射R、G、B的原色光。光源部14具有的LED作为广义上的LED也可以包含LD(半导体激光器)、有机EL元件。来自该光源部14的原色光由镜子15全反射而照射到上述微镜元件13。
然后，由微镜元件13的反射光形成光像，形成的光像经由投影透镜部16投射到外部而进行显示。
投影部17包含上述投影图像处理部12、微镜元件13、光源部14、镜子15以及投影透镜部16而构成。
另外，在从上述图像输入部11输入的图像信号中包含声音信号的情况下，该声音信号通过图像输入部11从图像信号分离，经由总线B发送给声音处理部18。声音处理部18具备PCM声源等声源电路，将投影动作时提供的声音信号模拟化，驱动扬声器部19进行放音或者根据需要产生蜂鸣声等。
CPU20控制上述各电路的全部动作。该CPU20连接到主存储器21和SSD(SolidState Drive：固态硬盘)22。主存储器21包括例如SRAM，作为CPU20的工作存储器发挥功能。SSD22包括电可重写的非易失性存储器例如闪存ROM，存储CPU20执行的包含后述的投影范围设定程序22A在内的各种动作程序、在作为基础的图像上叠加的OSD(On ScreenDisplay：屏幕视控系统)用图像等各种常规数据等。
CPU20通过读出存储在上述SSD22中的动作程序、常规数据等，将其展开而存储在主存储器21后执行该程序，从而统一控制该投影装置10。
上述CPU20根据经由总线B来自操作部23的操作信号执行各种投影动作。该操作部23包含投影装置10的主体壳体所具备的操作键或者接收来自未图示的该投影装置10专用的遥控器的红外线调制信号的受光部，接受键操作信号，将与所接受的键操作信号相应的信号经由总线B发送给上述CPU20。
上述CPU20还经由上述总线B与无线LAN接口(I/F)24、加速度传感器25连接。
无线LAN接口24经由无线LAN天线26以遵照例如IEEE802.11a/11b/11g/11n标准的无线通信连接与外部的设备进行数据的发送接收。
加速度传感器25检测相互正交的3轴方向的加速度，通过从该加速度传感器25的检测输出算出重力加速度的方向，能判断该投影装置10在以怎样的姿势进行投影动作。
接着，说明上述实施方式的动作例。
在此，参照附图说明作为由投影装置10开始任意的图像的投影前的初始设定，而如上述图1所示进行投影装置10和数码相机DC的设置，并根据幕布CT的状态设定投影装置10的投影图像范围的情况下的动作。
图3示出由CPU20按照存储在SSD22中的投影范围设定程序22A进行的投影装置10的设置之初的处理内容。在该处理之初，CPU20将变量i设定为初始值“1”(步骤S101)。
接着，CPU20从SSD22读出根据在该时点设定的变量i求出的第i个矩形样式的白色图像数据，使投影部17投影该图像后，经由图像输入部11指示上述数码相机DC进行拍摄(步骤S102)。
在SSD22中，作为由投影范围设定程序22A在投影部17中设定的矩形样式的白色图像，预先存储有许多个例如12,000个样式左右的矩形样式的白色图像，这些白色图像分别赋予有编号，在投影部17能投影的范围内每个白色图像的大小和投影位置中的至少一方是不同的。这样，CPU20使用投影部17对第i个矩形样式的白色图像进行投影，通过上述数码相机DC拍摄其所投影的幕布CT上的图像。
之后，CPU20通过图像输入部(投影图像取得部)11取得从数码相机DC经由USB线缆UC发送来的拍摄图像数据(步骤S103)。CPU(投影面信息取得部)20从由图像输入部11取得的投影图像中取得被投影对象面的凹凸形状等表面形状或颜色分布等颜色信息。
具体地说，CPU(投影面信息取得部)20从取得的拍摄图像中提取出被认为是矩形样式的白色图像的部分范围，按照预先设定的基准，对表示与原始的矩形有多接近的投影范围的轮廓形状、本来为白色的矩形样式内的颜色校正的困难度、幕布CT上的投影面积、离投影部17能投影的范围的中心位置的距离分别进行表示投影恰当与否的打分，算出它们的总分数，将其记录为该矩形样式的评分(步骤S104)。
在该情况下，将投影范围的轮廓形状和矩形样式内的颜色校正的困难度设为优先度更高的分数，另一方面，将幕布CT上的投影面积和离投影部17能投影的范围的中心位置的距离设为优先度比较低的分数。
之后，CPU20对变量i的值进行“+1”更新设定(步骤S105)，判断更新设定后的变量i的值是否超过预先存储在SSD22中的矩形样式的白色图像的总数I(步骤S106)。
在此，在判断为更新设定后的变量i的值未超过矩形样式的白色图像的总数I的情况下，CPU20返回到上述步骤S102的处理，基于更新设定后的变量i的值由投影部17对新的矩形样式的白色图像进行投影后，经由图像输入部11指示上述数码相机DC进行拍摄。
这样反复执行步骤S102～S106的处理，求出并存储全部I个矩形样式的白色图像各自的评分。
图4A是例示作为被投影对象的幕布CT细微起伏，原本为矩形的投影部17的最大的投影范围PA特别是其横向的轮廓线细微弯曲的情况下的拍摄图像的图。图中整体上用阴影线进行了表现，特别是曲率越高的部分越为白色。
图4B是例示能在上述投影范围PA内设定的最大的矩形R1的图。因此，在对最接近该矩形R1的矩形样式的白色图像进行了投影的情况下，在上述步骤S104中算出的关于幕布CT上的投影面积的得分最高。
另一方面，在上述矩形R1中也包含因幕布CT的形状而表面的曲率非常大的部分，因此在得分上优先度更高的对投影范围的轮廓形状的校正的困难度变高，这部分的得分变低。
与此相对，图4C是例示以避开因幕布(被投影对象面)CT的凹凸形状(表面形状)而表面的曲率非常大的部分E1的方式设定的矩形R2的图。具备在被投影对象面的曲率为阈值以上的情况下，从投影范围中将曲率为阈值以下的区域除去的曲率提取单元。因此，在对最接近该矩形R2的矩形样式的白色图像进行了投影的情况下，在上述步骤S104中算出的关于幕布CT上的投影面积的得分变得比较高，并且关于对上述部分E1的轮廓形状的校正的困难度的得分也不降低，整体上与上述图4B所示的情况相比，得到更高的得分的可能性变高。
另外，图5A是例示作为被投影对象的幕布CT为黄色的底色并且在投影部17的最大的投影范围PA内有圆形的蓝色、绿色、茶色的图案的情况下的拍摄图像的图。
图5B是例示在上述投影范围PA内保持某种亮度而进行颜色校正的情况的图。在此，示出如下状态：与上述图5A的投影范围PA相比，虽然整体的底色能校正为大致白色，但是蓝色的圆形部分未被完全校正，局部隐隐可以看到蓝色，并且上述茶色的圆形部分通过颜色校正明显地作为黄色的圆形的图案残留下来。
图5C是例示能在上述投影范围PA内设定的最大的矩形R3的图。因此，在对最接近该矩形R3的矩形样式的白色图像进行了投影的情况下，在上述步骤S104中算出的关于幕布CT上的投影面积的得分变得最高。
另一方面，在上述矩形R3中，根据幕布CT的图案，蓝色成分极端少，因而也包含维持一定的亮度并且进行颜色校正时残留的黄色圆形部分E2(原始的茶色圆形部分)，在之后的图像投影中损害画质的可能性高，关于在得分上优先度更高的颜色校正的困难度的得分变低。
与此相对，图5D是例示以避开因幕布CT的图案而颜色校正困难的黄色圆形部分E2的方式设定的矩形R4的图。因此，在对最接近该矩形R4的矩形样式的白色图像进行了投影的情况下，在上述步骤S104中算出的关于幕布CT上的投影面积的得分比较高，并且关于上述部分E2的颜色校正的困难度的得分也不降低，整体上与上述图5C所示的情况相比，得到更高的得分的可能性变高。
这样，按总共I个矩形样式的白色图像的每个投影图像，对表示与原始的矩形有多接近的投影范围的轮廓形状、矩形样式内的颜色校正的困难度、幕布CT上的投影面积以及离投影部17能投影的范围的中心位置的距离分别进行打分并将它们的总分数记录为评分。
并且，当在上述步骤S105中对变量i进行“+1”更新设定的结果是变量i的值变为了“I+1”的时点，在接下来的步骤S106中判断为变量超过了预先存储在SSD22中的矩形样式的白色图像的总数I时，选出到目前为止所记录的通过全部I种矩形样式的白色图像得到的投影图像的评分中最高评分的矩形样式(步骤S107)。
CPU(投影控制部)20基于由CPU(投影面信息取得部)20取得的被投影对象面的表面形状或颜色信息决定由投影部17投影的图像的范围，使投影部17以在被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。即，CPU(投影控制部)20在投影范围的亮度为阈值以下的情况下，将除去阈值以下的区域后的范围决定为投影范围。
具体地说，CPU(投影控制部)20将由CPU(投影面信息取得部)20取得的多个样式的每个测试用投影图像的被投影对象面的表面形状或颜色信息进行数值化，基于数值最高的测试用投影图像决定由投影部投影的图像的范围。
而且，CPU(投影控制部)20将由CPU(投影面信息取得部)20取得的多个样式的每个测试用投影图像在被投影对象面上的面积或离投影部能投影的被投影对象面的中心位置的距离进行数值化。
接着，CPU(投影控制部)20设置与数值化的项目对应的阈值，将具有未达到阈值的项目的测试用投影图像从决定对象中排除。
这样，CPU(投影控制部)20基于选出的矩形样式，进行变更设定使得在幕布CT上投影的图像成为矩形(步骤S108)。
至此，CPU20结束该图3的关于投影范围的设定的处理，转移到基于实际上从外部设备输入到图像输入部11的图像信号的、通常的投影动作。
如以上详细说明的，根据本实施方式，也能将画质尽可能高的大图像投影到不是专用的屏幕的被投影对象上。
此外，在上述实施方式中，对存储在SSD22中的多个矩形样式的测试用图像依次进行投影，将实际投影到被投影对象上的图像的轮廓形状和颜色校正的困难度分别进行打分后，根据它们的总得分的评分，选出评分最高的矩形样式，然后接着进行投影动作的设定，因此能根据被投影对象的状态实现恰当的图像的投影环境。
另外，在上述实施方式中，将对白图像的矩形样式进行投影并拍摄及评分这一动作按与多个矩形样式的数量相同的次数来进行，之后选出评分最高的矩形样式，进行校正(变形设定)使得投影变为矩形。因此，与按与多个矩形样式的数量相同的次数进行对将矩形样式校正后的校正样式进行投影并拍摄的动作，之后计算再现度的情况相比，校正次数仅为1次就够了，因此能减少处理。
另外，在实施方式中，除了将实际投影到上述被投影对象上的图像的轮廓形状和颜色校正的困难度进行打分之外，还将投影面积和离能投影的范围的中心位置的距离进行打分来算出评分，因此能进行利用者更容易看到的图像的投影。
而且，在上述实施方式中，对图像的轮廓形状、颜色校正的困难度、投影面积以及离能投影的范围的中心位置的距离分别赋予预先设定的优先度而进行打分，因此能根据利用者所要求的投影模式等对上述优先度进行变更设定等而能进行更灵活的设定。
另外，虽然在上述实施方式中没有说明，但是通过对上述打分的项目分别设置阈值，进行处理将具有未达到阈值的项目的矩形样式的测试用图像从选出对象中排除，能进一步缩短选出所需要的处理和时间。
此外，在上述实施方式中，说明了使用半导体发光元件的DLP(注册商标)(DigitalLight Processing：数字光处理)方式的投影装置，但是本发明不限定投影装置的投影方式、作为光源的元件等。
此外，本发明不限于上述实施方式，能在实施阶段中在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，也可以将在上述实施方式中执行的功能尽可能适当组合来实施。上述实施方式中包含各种阶段，通过将公开的多个构成要件适当组合能提取出各种发明。例如，即使从实施方式所示的全部构成要件中删除一些构成要件，只要能得到效果，则也能将删除该构成要件后的构成作为发明提取出来。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包含：
投影部，其对图像进行投影；
投影图像取得部，其取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；
投影面信息取得部，其从由上述投影图像取得部取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及
投影控制部，其基于由上述投影面信息取得部取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息从上述投影部的能投影范围决定投影的投影范围和投影位置，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
2.根据权利要求1所述的投影装置，
上述投影部对多个样式的测试用图像进行投影，
上述投影图像取得部取得由上述投影部进行了投影的被投影对象面上的多个样式的测试用投影图像，
上述投影控制部将由投影面信息取得部取得的多个样式的每个测试用投影图像的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息进行数值化，基于数值最高的测试用投影图像决定由上述投影部投影的图像的范围。
3.根据权利要求2所述的投影装置，
上述投影控制部将由上述投影面信息取得部取得的多个样式的每个测试用投影图像在上述被投影对象面上的面积和/或离上述投影部能投影的被投影对象面的中心位置的距离进行数值化。
4.根据权利要求2或3所述的投影装置，
上述投影控制部设置与数值化的项目对应的阈值，将具有未达到阈值的项目的测试用投影图像从决定对象中排除。
5.根据权利要求1所述的投影装置，
上述被投影对象面的上述表面形状包含曲率信息，上述被投影对象面的上述颜色信息包含关于亮度的信息。
6.根据权利要求2所述的投影装置，
上述被投影对象面的上述表面形状包含曲率信息，上述被投影对象面的上述颜色信息包含关于亮度的信息。
7.根据权利要求3所述的投影装置，
上述被投影对象面的上述表面形状包含曲率信息，上述被投影对象面的上述颜色信息包含关于亮度的信息。
8.根据权利要求5所述的投影装置，
具备曲率提取单元，在上述被投影对象面的曲率为阈值以上的情况下，上述曲率提取单元从上述投影范围将上述曲率为阈值以下的区域除去，
在上述投影范围的亮度为阈值以下的情况下，上述投影控制部将除去上述亮度为阈值以下的区域后的范围决定为上述投影范围。
9.一种投影方法，是具备对图像进行投影的投影部的装置的投影方法，其特征在于，包含：
投影图像取得步骤，取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；
投影面信息取得步骤，从在上述投影图像取得步骤中取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及
投影控制步骤，基于在上述投影面信息取得步骤中取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息决定由上述投影部投影的图像的范围，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
10.一种记录介质，记录有具备对图像进行投影的投影部的装置所内置的计算机执行的程序，其特征在于，使上述计算机作为如下各部发挥功能：
投影图像取得部，其取得由上述投影部投影了图像的被投影对象面上的投影图像；
投影面信息取得部，其从由上述投影图像取得部取得的投影图像取得上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息；以及
投影控制部，其基于由上述投影面信息取得部取得的上述被投影对象面的表面形状和/或颜色信息决定由上述投影部投影的图像的范围，使上述投影部以在上述被投影对象面上形成规定的形状的方式进行投影。
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