CN109076202A - 图像投影设备、投影成像系统和校正方法 - Google Patents

Abstract

该图像投影设备配备有：用于测量的图像，用于测量构成投影基色的多种颜色相对于彼此之间的偏移；以及投影单元，用于向投影平面投影该用于测量的图像。用于测量的图像具有多个单位图像，该多个单位图像均包括多种颜色的图形，并且在这些单位图像中的多种颜色的图形的重心位置大致重合。

Description

图像投影设备、投影成像系统和校正方法

技术领域

本公开涉及投影彩色图像的图像投影设备和投影成像系统，以及校正用于投影的图像的校正方法。

背景技术

在诸如投影仪等图像投影设备中，由于透镜属性、投影平面的不规则性、相对于投影平面的投影角度等，在投影图像中发生几何失真。此外，因为透镜倍率色差等，在投影基色(例如，红色、绿色和蓝色)之间可能发生投影位置之间的位置移位(下文中称为色移)。为了解决这些问题，提出了一种技术：将图案图像投影到投影平面上、对由此形成的投影屏幕成像、并且基于通过成像获得的捕获图像来校正图像失真和色移(例如，专利文献1至专利文献3)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未经审查专利申请公开号2015-173339

专利文献2：日本未经审查专利申请公开号2006-162808

专利文献3：日本未经审查专利申请公开号2013-21674

发明内容

然而，在上述技术中，在投影图案图像或将投影屏幕成像时用户的便利度不良，并且因此期望有所改善。

期望实现能够增强用户便利度的图像投影设备、投影成像系统和校正方法。

根据本公开的一实施方式的图像投影设备包括：测量图像，用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及投影部，朝向投影平面投影测量图像。测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这些单位图像中的每一个中的多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。

在根据本公开的实施方式的图像投影设备中，由投影部朝向投影平面投影的测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像。换言之，可以不为每种颜色准备测量图像，并且可以对多种颜色准备一种类型的测量图像。

根据本公开的一实施方式的投影成像系统包括：投影部，朝向投影平面投影；测量图像，该测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及成像部，成像投影屏幕，测量图像投影在投影屏幕上。测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这些单位图像中的每一个中的多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。

在根据本公开的实施方式的投影成像系统中，由投影部朝向投影平面投影的测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的各个图形分别具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像并且无需对每种颜色进行成像。换言之，不必为每种颜色准备测量图像，并且可以对多种颜色仅准备一种类型的测量图像，由此也能够减少成像次数。

根据本公开的一实施方式的校正方法包括：朝向投影平面投影测量图像，测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；成像投影屏幕，测量图像投影在投影屏幕上；并且基于投影屏幕的捕获图像校正待投影的图像。测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这些单位图像中的每一个中的多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。

在根据本公开的实施方式的校正方法中，朝向投影平面投影的测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移和进行校正，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像并且无需对每种颜色进行成像。换言之，不必为每种颜色准备测量图像，并且可以对多种颜色仅准备一种类型的测量图像，由此也能够减少成像次数。

根据本公开的实施方式的图像投影设备，由投影部朝向投影平面投影的测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像。因此能够增强用户便利度。

根据本公开的实施方式的投影成像系统，由投影部朝向投影平面投影的测量图像具有多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的图形各自具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像并且无需对每种颜色进行成像。具体地，在要对每种颜色进行投影屏幕的成像的情况下，成像是在使用三脚架等固定成像部时进行的，这在便利度方面是不良的。相比之下，使用包括如上所述的单位图像的测量图像使得能够在一次成像中测量色移。因此能够改增强用户便利度。

根据本公开的实施方式的校正方法，朝向投影平面投影的测量图像具有该多个单位图像，多个单位图像均包括多种颜色的各个图形，并且在这个单位图像中，多种颜色的各个图形各自具有基本上重合的重心位置。这使得能够测量色移和进行校正，而例如无需对多种颜色中的每一种投影测量图像并且无需对每种颜色进行成像。具体地，在要对每种颜色进行投影屏幕的成像的情况下，成像是在使用三脚架等固定成像部时进行的，这在便利度方面是不良的。相比之下，使用包括如上所述的单位图像的测量图像使得能够在一次成像中测量色移。因此能够增强用户便利度。

应注意，上述内容是本公开的实例。本公开的效果不限于上述那些，并且可以是其他不同的效果或者可以进一步包括其他效果。

附图说明

[图1]是示出了根据本公开的实施方式的具有图像投影设备的投影成像系统的总体配置的实例的配置图。

[图2]是示出了测量图像的实例的示意图。

[图3]是用于说明图2中所示的单位图像的细节的示意图。

[图4]示出了在图1中所示的投影成像系统中的从投影测量图像到校正处理的流程。

[图5]是用于说明通过将测量图像的投影屏幕成像捕获的图像(捕获图像)的示意图。

[图6A]是示出了对应于图5中的图像的红色的灰度图像的示意图。

[图6B]是示出了对应于图5中的图像的绿色的灰度图像的示意图。

[图6C]是示出了对应于图5中的图像的蓝色的灰度图像的示意图。

[图7A]是示出了在对图6A中的图像进行二值化处理之后的图像的示意图。

[图7B]是示出了在对图6B中的图像进行二值化处理之后的图像的示意图。

[图7C]是示出了在对图6C中的图像进行二值化处理之后的图像的示意图。

[图8]是用于说明图3中所示的单位图像的效果的示意图。

[图9]是用于说明图3中所示的单位图像的效果的示意图。

[图10]是用于说明有关投影部中的颜色调整的特性图。

[图11]是示出了图10中所示的蓝色的投影图像的示意图。

[图12A]是示出了图11中所示的投影图像的RGB分量的特性图。

[图12B]是示出了通过将图11中所示的投影图像成像而捕获的图像(捕获图像)的RGB分量的特性图。

[图13]是示出了在成像部中的光谱灵敏度特性的实例的特性图。

[图14]是示出了对应于绿色的投影图像的示意图。

[图15A]是示出了图14中所示的投影图像的RGB分量的特性图。

[图15B]是示出了通过将图14中所示的投影图像成像而捕获的图像(捕获图像)的RGB分量的特性图。

[图16]是示出了测量图像的实例的示意图。

[图17]是用于说明在图16中所示的测量图像的投影屏幕中的色移的示意图。

[图18]是用于说明每种颜色在投影图像、投影屏幕和捕获图像上的重心位置的示意图。

[图19]是用于说明可归因于投影平面的失真的色移的示意图。

[图20]是用于说明根据比较例的测量图像的示意图。

[图21]是用于说明图20中所示的测量图像的投影屏幕的示意图。

[图22]是用于说明基于图21中所示的投影屏幕的捕获图像的插值处理的示意图。

[图23]是用于说明亮度分布的校正处理的示意图。

[图24]是用于说明根据变型例1的测量图像的配置的示意图。

[图25]是用于说明图24中所示的单位图像的细节的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图对本公开的实施方式进行详细描述。应注意，按照以下顺序进行描述。

1.实施方式(具有投影部的图像投影设备的实例，该投影部投影包括预定的单位图像的测量图像)

2.变型例1(测量图像的另一个实例)

<实施方式>

[配置]

图1示出了根据本公开的实施方式的具有图像投影设备(图像投影设备1A)的投影成像系统(投影成像系统1)的配置。投影成像系统1包括图像投影设备1A和成像部20。应注意，在此描述的配置是实例。在此实例中，描述了图像投影设备1A包括分析部30(分析部30被设置在图像投影设备1A内)的情况，但是分析部30可以设置在成像部20内，而不是在图像投影设备1A内。

图像投影设备1A例如包括投影部10、分析部30和校正部40。进一步地，该图像投影设备1A保持测量图像(测量图像Dcp)，该测量图像用于测量在作为投影基色的多种颜色中的投影位置之间的位置移位(色移)。然而，该测量图像Dcp可以是从外部输入的。该图像投影设备1A例如被配置为在未示出的控制部的控制下将测量图像Dcp(和用于投影的图像)朝投影平面200投影，从而基于从成像部20提供的捕获图像D1测量(检测)色移并且基于该测量的结果(色移信息D2)校正用于投影的图像。稍后描述测量图像Dcp的配置。

投影部10是包括例如照明部、光阀和投影透镜的投影仪模块。照明部包括光源。光阀基于从照明部输出的照明光生成图像。投影透镜将从该光阀输出的出射光朝投影平面200投影。

尽管在该投影部10中使用的投影透镜没有特别限制，但是使用本实施方式的测量图像的校正方法在使用所谓的超短焦距型透镜的情况下尤其有效。超短焦距型透镜具有例如0.38或更小的投影比率(Throw Ratio)。在此，投影比率对应于从投影透镜到投影平面200的距离与形成在投影平面200上的投影屏幕的宽度之间的比率。

成像部20例如是能够将捕获图像D1发送到图像投影设备1A的成像设备。令人期望的是，用作成像部20的是具有内置相机的电子设备，其允许用户在用手保持电子设备(例如，智能电话、平板电脑类型的个人计算机、移动电话、数码相机等)时捕获投影屏幕的图像。应注意，在此，成像部20被描述为独立于图像投影设备1A(投影部10)的电子设备，但是成像部20可以内置在图像投影设备1A中以形成单个设备。进一步地，成像部20可以具有内置的分析部30。

分析部30是信号处理部，其基于捕获图像D1来测量色移。如稍后详细描述的，该分析部30基于捕获图像D1来计算每种颜色的重心位置坐标，并根据这些重心位置坐标来计算颜色之间的位置移位量。

校正部40是信号处理部，其基于色移信息D2校正用于投影的图像。进一步地，该校正部40根据需要执行校正投影屏幕和捕获图像的亮度分布(抑制亮度不均匀)的处理。

应注意，在本实施方式的投影成像系统中，分析部30和校正部40的信号处理是由图像投影设备1A内的处理器执行的。然而，分析部30的信号处理可以由成像部20内的处理器执行。进一步地，分析部30和校正部40的信号处理可以在任何其他设备(例如，个人计算机等)中执行。此外，可以采用如下配置：根据用户的需求，执行到分析部30对色移进行测量处理为止的处理并且校正部40不执行校正处理。

例如，可以采用屏幕、墙壁、桌子、地板等作为投影平面200。在使用超短焦距型透镜作为投影部10的投影透镜的情况下，例如，在图像投影设备1A被布置在投影平面200附近的状态下，从倾斜方向朝投影平面200投影图像。

(测量图像Dcp)

图2示出了测量图像Dcp的实例。测量图像Dcp是用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位的图案图像。在此，例如，给出红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)这三种颜色作为投影基色的实例。测量图像Dcp包括例如呈矩阵布置的多个单位图像U1。在此实例中，多个单位图像U1是边对边布置的(彼此相邻)。然而，单位图像U1可以不必彼此相邻。

图3示出了单位图像U1的放大图像。单位图像U1包括R、G和B颜色中的每一种颜色的图形(红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb)。在单位图像U1中，红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb各自的重心位置(Gr、Gg和Gb)基本上重合。在此实例中，在红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb中，这些图形之一(例如，绿色图形Sg)具有圆形状，而其他图形(例如，红色图形Sr和蓝色图形Sb)均具有围绕该圆形状的环状。详细地，具有环状的红色图形Sr沿着具有圆形状的绿色图形Sg的外周布置，并且具有环状的蓝色图形Sb沿着该红色图形S的外周布置。

该单位图像U1在红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb中彼此相邻的图形之间的边界上具有黑色区域(黑色区域bk)。在此实例中，黑色区域bk被布置在绿色图形Sg与红色图形Sr之间的边界以及红色图形Sr与蓝色图形Sb之间的边界中的每一个边界之间。进一步地，在测量图像Dcp的背景(与在单位图像U1之间的空间对应的部分的图像)例如是白色的情况下，令人期望的是如图3所示黑色区域bk也布置在蓝色图形Sb的外边缘部分上。应注意，在此实例中，绿色图形Sg和红色图形Sr的组合以及红色图形Sr和蓝色图形Sb的组合各自对应于本公开的“第一图形”和“第二图形”的组合的具体实例。

黑色区域bk可以被布置在红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb中的所有边界中的每一个边界上，但是也可以仅被布置在选定颜色的图形之间的边界上。在黑色区域bk仅被布置在选定颜色的图形之间的边界上的情况下，在色移测量过程中，布置黑色区域bk(尤其在形成容易引起颜色间串扰的组合的相邻颜色之间的边界上)是有效的。例如，如稍后详细描述的，黑色区域bk可以被布置在绿色图形Sg与红色图形Sr之间的边界上，因为在绿色图形Sg与红色图形Sr之间相对容易发生串扰。另一方面，例如，在红色图形Sr与蓝色图形Sb之间的边界上可允许串扰的情况下，可以不在红色图形Sr与蓝色图形Sb之间的边界上布置黑色区域bk。以这种方式，黑色区域bk不必一直布置，而是可以根据颜色之间的串扰程度来布置。然而，如在本实施方式中，在测量图像Dcp中使用黑色区域bk使得即使在发生串扰的情况下也能够精确地计算每种颜色的重心位置。另外，即使在投影或成像期间在图像中发生模糊的情况下，也可以精确地提取每种颜色的图形的轮廓。因此，可以通过布置黑色区域bk来提高测量色移的精度。

考虑到与背景颜色的串扰，在蓝色图形Sb的外边缘部分上布置黑色区域bk。在背景颜色为黑色或可允许串扰的情况下，可以不在蓝色图形Sb的外边缘部分上布置该黑色区域bk。

应注意，颜色之间的串扰指的是例如二值化处理之后的图形由于位置移位而彼此接触或部分重合的状态，并因此不能彼此区分。

在该单位图像U1中，进一步地，在红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb中，形成容易地引起串扰的颜色的组合的图形被布置成其间具有相对大的距离。在此实例中，考虑到在绿色与蓝色之间的串扰比在红色与蓝色之间或红色与绿色之间的串扰更容易发生(更大)的情况来布置图形。本实施方式的绿色图形Sg和蓝色图形Sb对应于本公开的“第三图形”和“第四图形”的组合的具体实例。

如上所述，在单位图像U1中，令人期望的是，根据颜色之间的串扰的特性来确定红色图形Sr、绿色图形Sg、蓝色图形Sb和黑色区域bk的布局。这种串扰特性根据投影部10、成像部20、投影平面200等的使用环境和设备属性而变化，如后面所述。因此，例如，令人期望的是，通过其他手段预先获取关于该串扰特性的信息，并且基于所获取的串扰信息来确定测量图像Dcp。替代性地，可以预先准备多种类型的测量图像Dcp，并且可以基于所获取的串扰信息来选择最佳的测量图像Dcp。进一步地，可以通过预先设置可允许的串扰范围来预先确定布置的各颜色的图形之间的距离。

进一步地，在单位图像U1中，令人期望的是，红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb被布置成各自具有由于平行移位而不重合的至少一部分。换言之，在单位图像U1中，红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb具有在形状、大小和取向上不相同的各自的一部分。替代性地，红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb在形状、大小和取向上不相同。这是因为，在特定颜色的图形中发生位置移位的情况下，当该图形由于该位置移位而与任何其他颜色的图形完全重合或部分重合时，难以精确地计算重心位置。

进一步地，在单位图像U1中，令人期望的是，在红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb中，这些图形之一被布置成由于平行移位而不被包含在其他图形中。这是因为在特定颜色的图形中发生位置移位的情况下，当该图形被包含在任何其他颜色的图形中时，难以精确地计算重心位置。

[处理操作]

以下描述作为图像投影设备1A和投影成像系统的操作的使用如上所述的测量图像Dcp的色移测量和校正处理的流程。图4示出了流程的实例。

首先，图像投影设备1A的投影部10将包括如上所述的单位图像U1的测量图像Dcp朝投影平面200投影(步骤S11)。随后，成像部20通过对投影到投影平面200上的测量图像Dcp的屏幕(投影屏幕)成像来获取捕获图像D1(步骤S12)。

图5示出了捕获图像D1的实例。应注意，为了简化，图5仅示出了捕获图像D1的一部分的区域(包括3×3个单位图像的区域)。以这种方式，通过对测量图像Dcp的投影屏幕成像而获取的捕获图像D1包括与单位图像U1对应的单位图像U2。与单位图像U1一样，单位图像U2是以RGB表示的图像并且包括红色图形(红色图形Sr1)、绿色图形(绿色图形Sg1)、蓝色图形(蓝色图形Sb1)和黑色区域(黑色区域bk1)。该捕获图像D1被提供给图像投影设备1A的分析部30。

随后，分析部30基于输入的捕获图像D1为每种颜色生成灰度图像(步骤S13)。具体地，捕获图像D1被分离为R、G和B的各个颜色分量的图像，并然后被转换为基于各个图像的颜色分量按程度表示的灰度图像。

作为实例，图6A示出了对应于红色的灰度图像(图像D11r)，图6B示出了对应于绿色的灰度图像(图像D11g)，并且图6C示出了对应于蓝色的灰度图像(图像D11b)。在图6A中所示的图像D11r中，在捕获图像D1的单位图像U2中对应于红色图形Sr1的图形(图形Sr2)以白色表示，并且取决于红色分量的量用灰色到黑色的程度表示其他图形部分。在图6B中所示的图像D11g中，在捕获图像D1的单位图像U2中对应于绿色图形Sr1的图形(图形Sg2)以白色表示，并且取决于绿色分量的量用灰色到黑色的程度表示其他图形部分。在图6C中所示的图像D11b中，在捕获图像D1的单位图像U2中对应于蓝色图形Sb1的图形(图形Sb2)以白色表示，并且取决于蓝色分量的量用灰色到黑色的程度表示其他图形部分。

随后，分析部30对这些灰度图像D11r、D11g和D11b中的每一个执行二值化处理(步骤S14)。二值化处理的实例包括使用预定阈值的自适应二值化处理。

作为实例，图7A示出了在图像D11r的二值化处理之后的图像(图像D12r)，图7B示出了在图像D11g的二值化处理之后的图像(图像D12g)，并且图7C示出了在图像D11b的二值化处理之后的图像(图像D12b)。在图7A中所示的图像D12r中，与捕获图像D1的红色图形Sr1(图像D11r的图形Sr2)对应的图形(图形Sr3)以白色表示，而其他图形部分以黑色表示。在图7B中所示的图像D12g中，与捕获图像D1的绿色图形Sg1(图像D11g的图形Sg2)对应的图形(图形Sg3)和与捕获图像D1的红色图形Sr1对应的图形部分(图形Sr3)以白色表示，而其他图形部分以黑色表示。在图7C中所示的图像D12b中，与捕获图像D1的蓝色图形Sb1(图像D11b的图形Sb2)对应的图形(图形Sb3)和与捕获图像D1的绿色图形Sg1对应的图形部分(图形Sg3)以白色表示，而其他图形部分以黑色表示。

以这种方式，在二值化处理之后，例如，在基于绿色分量生成的图像D12g中，不仅对应于绿色图形Sg的图形Sg3以白色表示，而且对应于红色图形Sr的图形Sr3也以白色表示。进一步地，在基于蓝色分量生成的图像D12b中，不仅对应于蓝色图形Sb的图形Sb3以白色表示，而且对应于绿色图形Sg的图形Sg3也以白色表示。

随后，分析部30基于二值化处理之后的这些图像D12r、D12g和D12b中的每一个来提取轮廓(轮廓像素)(步骤S15)。具体地，分析部30在图像D12r、D12g和D12b中的每一个中提取形成二值化的边界(binary border)的一组像素。

接下来，分析部30执行噪声轮廓去除(步骤S16)。在此，在提取的轮廓像素中包含由于串扰等引起的噪声构成的轮廓像素。使用由每个轮廓围绕的图形的面积、形状和颜色信息(通过参考捕获图像D1获取的颜色信息)来去除这种噪声轮廓。由此获得各个颜色分量的图形Sr3、Sg3和Sb3中每一个的轮廓。

此时，因为测量图像Dcp的单位图像U1包括各个颜色的图形之间的边界上的黑色区域bk，所以容易识别轮廓，从而更容易去除噪声轮廓。在此，如果测量图像不包括黑色区域bk，则存在如下情况：在二值化处理之后可能难以区分不同颜色的区域。图8示出了对应于绿色的图像D100g。图像D100g是通过以下方式获得的：将不包含黑色区域bk的测量图像的投影屏幕(在图3所示的单位图像中没有布置黑色区域bk的情况下的图像)成像，并且使由此获得的捕获图像经受上述二值化处理。在该图像D100g中，对应于绿色图形Sg的图形Sg3和对应于红色图形Sr的图形Sr3都以白色表示，并且难以区分这些图形之间的边界。由此，难以执行噪声轮廓去除。相比之下，当测量图像Dcp包括如本实施方式中的黑色区域bk时，在二值化处理后的图像D12g中，在对应于绿色图形Sg的图形Sg3与对应于红色图形Sr的图形Sr3之间的边界上存在黑色区域bk3。由此，能够在图形Sg3与Sr3之间进行区分，从而更容易执行噪声轮廓去除。

随后，分析部30基于各个颜色分量的图形Sr3、Sg3和Sb3的轮廓的信息(位置信息)来计算每种颜色的重心位置坐标(步骤S17)。之后，对各个颜色的所计算出的重心位置坐标之间的位置移位量(色移量)进行计算(步骤S18)。将关于所计算的色移量的信息(色移信息D2)提供给校正部40。

接下来，校正部40基于输入的色移信息D2来校正用于投影的图像(步骤S19)。具体地，计算校正系数以减小每种颜色的位置移位，并且使用所计算的校正系数来执行图像校正。例如，使用二维校正矢量图来用于校正系数。将该校正后的图像(图像D3)提供给投影部10。这允许投影部10基于从校正部40输入的色移校正之后的图像D3来执行图像显示。

[效果]

如上所述，在本实施方式的投影成像系统1中，测量图像Dcp由投影部10投影到投影平面200上，并且成像部20对由此形成的投影屏幕成像。分析部30基于由此获得的捕获图像D1来测量色移量。由校正部40基于测得的色移量来校正用于投影的图像。

在此，在诸如投影仪等图像投影设备中，由于透镜特性、投影平面的不规则性、相对于投影平面的投影角度等，在投影图像中发生几何失真。另外，由于透镜倍率色差等，发生了如上所述的色移。为了解决这些问题，截至目前提出了一种技术：将用于测量的图案图像投影到投影平面上、将由此形成的投影屏幕成像、并且基于由此获得的捕获图像来校正图像失真和色移(例如，上述的专利文献1至专利文献3)。

例如，为了校正投影屏幕的几何失真，专利文献1的技术使用具有包括二值化的三重同心圆(binary triple concentric circle)的图案的测量图像和如果执行面积分则变为相同颜色的背景。对该测量图像的投影屏幕成像，使由此获得的捕获图像经受平滑处理，并且由此检测投影屏幕的失真。进一步地，在专利文献2的技术中，通过对将测量图像的投影屏幕成像而捕获的图像执行二值化处理来计算每个图形的重心坐标，并由此检测失真。此外，为了校正投影屏幕的失真和色移，专利文献3的技术投影每种投影基色的测量图像，并分析对于每种颜色捕获的图像。

然而，为了通过使用这些技术来测量色移量，为各个颜色准备(若干种类型的)测量图像。另外，在成像期间，对通过投影用于各个颜色的这些测量图像中的每一个而形成的屏幕成像。由此，在成像位置之间不能进行校准的情况下，利用三脚架等固定成像设备，同时针对每种颜色执行投影屏幕的成像。这降低了用户便利度。

相比之下，在本实施方式中，能够通过使用包括单位图像U1的测量图像Dcp来测量色移，在该单位图像中如上所述的各个颜色的各自图形的重心位置是重合的，而例如无需针对多种颜色中的每种颜色投影测量图像Dcp，并且无需对每种颜色执行成像。换言之，不必为每种颜色准备测量图像Dcp(对多种颜色仅准备一种类型)。另外，这也减少了成像次数(成像一次就足够了)。以这种方式，在本实施方式中，能够在一次投影和成像中测量色移量，并且能够在例如用手(以手持状态)保持成像设备(成像部20)的同时通过执行成像来执行色移测量和图像校正。

在此，即使图像投影设备1A(投影部10)的投影基色和成像部20的成像基色是例如相同的红色、绿色和蓝色，投影的基色也不必直接成像为捕获图像的基色。这是因为由于投影基色的颜色混合可归因于投影部10的光源光谱特性或颜色调整、或者成像部20的光谱灵敏度特性，在颜色之间发生了串扰。

图10是用于说明投影部10中的颜色调整的特性图。例如，在蓝色光源的色度(b0)和要投影的蓝色的色度(b1)不同的情况下，通过以呈现蓝色的方式混合绿色(绿色光源的色度b0)与蓝色(色度b0)(通过颜色调整)来调整色度b1。由此，在投影经颜色调整后的蓝色图像(图11)(色度b1)的情况下，用蓝色分量(B)表示的图像(图12A)经受成像，以在捕获图像(图12B)中也包括绿色分量(G)。应注意，图12A和图12B分别示意性地示出了沿图11中的线IA-IA的RGB分量。

图13是示出了在成像部20(成像设备)中的光谱灵敏度特性的实例的特性图。在投影绿色(波长区域g1)的图像(图14)的情况下，用绿色分量(G)表示的图像(图15A)经受成像，以在捕获图像中(图15B)也包括蓝色分量(B)和红色分量(R)。这是因为红色和蓝色的灵敏度相对于绿色的波长区域g1不是0(零)，如图13中的区域A所示。应注意，图15A和图15B分别示意性地示出了沿图14中的线IB-IB的RGB分量。

由于这些原因，在一次投影和成像中执行色移测量的情况下，在检测每种颜色的图形的位置坐标时，颜色的串扰可能成为噪声因素。例如，考虑了以下情况，在测量图像中，分别具有环状的绿色图形Sg和蓝色图形Sb依次布置在具有圆形状的红色图形Sr周围，如图16所示。在该测量图像中，重心位置(Gr、Gg和Gb)被假定为重合。在绿色图形Sg1的投影位置从投影屏幕中的其他图形(红色图形Sr1和蓝色图形Sb1)侧向移位的情况下，如图17所示，发生了位置移位，这可能引起在通过将投影屏幕成像获得的捕获图像中的颜色之间的串扰。图18示意性地示出了沿图16中的投影图像的线IC-IC截取的RGB分量、沿图17中的投影屏幕的线ID-ID截取的RGB分量、以及在通过对投影屏幕成像而获得的捕获图像中的RGB分量。以这种方式，当投影屏幕中某种颜色的图形的重心位置发生移位时，捕获图像中的重心(Gr1、Gg1和Gb1)的位置发生移位，这会引起串扰，从而降低检测每种颜色的图形的位置坐标的精度。

相比之下，在本实施方式的测量图像Dcp中，黑色区域bk被布置在单位图像U1中的红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb的每个边界上。即使在例如由于投影部10、投影屏幕或成像部20的属性而发生了可归因于特定颜色的位置移位的串扰(例如，在图7B中所示的图形Sg3与Sr3之间的串扰)的情况下，这也使得能够通过执行诸如上述噪声轮廓去除的处理来容易地识别每种颜色的图形的边界。

进一步地，在单位图像U1中，形成相对容易引起串扰的颜色组合的图形被配置为在其间具有相对大的距离。即使在例如由于投影部10、投影屏幕或成像部20的属性而发生了例如特定颜色的位置移位的情况下，这也使得能够避免在容易引起串扰的颜色的图形(例如，图7C中所示的图形Sg3和Sb3)之间的接触或部分重合。换言之，能够防止这些图形Sg3与Sb3之间的串扰。

图19是用于说明可归因于投影平面200的失真的色移的示意图。在图像投影设备1A中使用超短焦距型透镜。图像投影设备1A能够在例如放置在地板300上的状态下将图像光L从倾斜方向投影至诸如墙壁的投影平面200。在这种情况下，当投影平面200具有不规则性时，在由图像投影设备1A形成的投影屏幕中发生失真。将描述对包括这种失真的投影屏幕进行成像以测量色移的情况。

在这种情况下，考虑以下情况，其中例如使用了如图20所示的测量图像(其中红色图形R100、绿色图形G100和蓝色图形B100被离散地布置的图案图像)。在通过对这样的测量图像投影而形成的投影屏幕中，每种颜色的图形被投影在如图21所示的离散位置处。由此，通过插值处理确定图形之间的位置信息。在存在插值误差的情况下，当投影屏幕内的图形位置改变时，通过插值确定的失真检测结果也改变。在此，如图22所示，在投影平面200具有不规则性的情况下，即使在不存在可归因于投影部10和成像部20的色移时，投影屏幕中的各个颜色的图形位置也发生移位。由此，由于插值误差，测量到错误的色移。

相比之下，在本实施方式中，各个颜色的图形的重心位置在测量图像Dcp的单位图像U1中基本上重合，因此红色图形Sr、绿色图形Sg和蓝色图形Sb被呈现在投影屏幕的基本相同的位置处。由此，即使如上所述在投影平面200具有不规则性并且在投影屏幕中发生失真的情况下，也抑制了错误的色移测量。

另外，由于透镜的光学属性，穿过透镜的光倾向于具有少量的邻近光。因此，由于图像投影设备1A(投影部10)或成像部20内的透镜属性，在投影屏幕或捕获图像中可能出现亮度不均匀。而且，在投影屏幕内，由从图像投影设备1A投影的光线与投影平面200形成的角度不是恒定的。这也成为引起亮度不均匀的因素。这种亮度不均匀导致测量投影屏幕的失真和色移的精度下降。进一步地，存在这样的情况：为了避免以无意的曝光设置进行成像，可以手动地而不是自动地执行最佳曝光设置。因此，令人期望的是，尽可能地抑制投影屏幕和捕获图像上的亮度不均匀。

因此，令人期望的是，校正部40除了基于上述色移信息的图像校正之外还执行对可归因于图像投影设备1A(投影部10)或成像部20内的透镜属性的亮度分布的校正。作为实例，图23示意性地示出了由于透镜特性而发生的亮度不均匀。该校正使得能够减少这种亮度不均匀，并且能够进一步增强测量色移的精度。

如上所述，在本实施方式中，由投影部10朝投影平面200投影的测量图像Dcp包括多个单位图像U1，该多个单位图像U1均包括各个颜色的图形，并且该多种颜色的图形的重心位置在该单位图像U1中是重合的。这使得能够测量色移，而例如无需对多种颜色中的每一种进行投影测量图像Dcp并且无需对每种颜色进行成像。具体地，在要对每种颜色进行投影屏幕的成像的情况下，在使用三脚架等固定成像部20时进行成像，这在便利度方面是不良的。相比之下，能够在一次成像中通过使用包括如上所述的单位图像U1的测量图像Dcp来测量色移。因此能够增强用户便利度。

应注意，在前述实施方式中，假设了投影的基色和成像的基色相同(R、G和B)的情况，但是这些基色可以彼此不同。在投影的基色和成像的基色不同的情况下，发生了颜色的串扰，但是能够通过使用类似于图4中的流程表中的噪声轮廓去除(步骤16)的方法来识别每种颜色的图形的轮廓。

以下将描述测量图像的另一个实例来作为前述实施方式的变型例。应注意，与前述第一实施方式的部件相同的部件由相同的参考数字表示，并且适当地省略其描述。

<变型例1>

图24示出了根据变形例1的测量图像(测量图像Dcp1)的配置。图25描述了图24中所示的单位图像(单位图像U3)的详细配置。在前述实施方式中，在测量图像Dcp的单位图像U1中，给出了各个颜色的图形被布置为具有圆形状和围绕圆形状的环状的实例，但是测量图像可以具有任何其他的不同配置。例如，如在本变型例中，每种颜色的图形可以包括多个图形。具体地，单位图像U3包括两个红色图形Sr11和Sr12、两个绿色图形Sg11和Sg12、以及两个蓝色图形Sb11和Sb12。这些红色图形Sr11和Sr12、绿色图形Sg11和Sg12、以及蓝色图形Sb11和Sb12均具有例如矩形形状。红色图形Sr11和Sr12中的重心Gr、绿色图形Sg11和Sg12中的重心Gg、以及蓝色图形Sb11和Sb12中的重心Gb基本上重合。

进一步地，同样在本变型例中，红色图形Sr11和Sr12、绿色图形Sg11和Sg12、以及蓝色图形Sb11和Sb12被布置成各自具有由于平行移位而不重合的至少一部分。换言之，在单位图像U3中，红色图形Sr11和Sr12、绿色图形Sg11和Sg12、以及蓝色图形Sb11和Sb12在形状和大小上相同，但在取向上不相同。这使得即使在特定颜色的图形中发生位置移位的情况下，也能够通过精确计算重心位置来精确地测量色移。另外，在该单位图像U3中，在红色图形Sr11和Sr12、绿色图形Sg11和Sg12、以及蓝色图形Sb11和Sb12中，一个图形被布置成由于平行移位而不包含在任何其他图形中。

尽管以上参考实施方式及其变型例描述了本公开，但是本公开不限于前述实施方式等并且可以通过各种方式进行修改。进一步地，本文中描述的效果是实例，并且可以是其他效果并且可以进一步包括其他效果。

例如，本公开可以采用以下配置。

(1)

一种图像投影设备，包括：

测量图像，用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及

投影部，朝向投影平面投影测量图像，

测量图像具有多个单位图像，多个单位图像分别包括多种颜色的图形，并且

在各个单位图像中的多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。

(2)

根据(1)所述的图像投影设备，还包括分析部，分析部基于通过对测量图像投影在其上的投影屏幕成像而获得的捕获图像来计算多种颜色之间的色移量。

(3)

根据(2)所述的图像投影设备，还包括校正部，校正部基于由分析部计算出的色移量来校正用于投影的图像。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的图像投影设备，其中，单位图像

具有在多种颜色的图形中彼此相邻的第一图形和第二图形，并且

具有在第一图形与第二图形之间的边界上的黑色区域。

(5)

根据(1)至(4)中任一项所述的图像投影设备，其中，

单位图像具有形成在多种颜色的图形中相对容易地引起串扰的组合的第三图形和第四图形，并且

第三图形和第四图形被布置成在其间具有相对大的距离。

(6)

根据(1)至(5)中任一项所述的图像投影设备，其中，在单位图像中，多种颜色的图形分别具有由于平行移位而彼此不重合的至少一部分。

(7)

根据(1)至(6)中任一项所述的图像投影设备，其中，在单位图像中，多种颜色中的图形之一由于平行移位而不被包含在其他图形中。

(8)

根据(1)至(7)中任一项所述的图像投影设备，其中，在单位图像中，

多种颜色中的一种颜色的图形具有圆形状，并且

其他颜色的图形具有围绕圆形状的环状。

(9)

根据(1)至(8)中任一项所述的图像投影设备，其中，单位图像在测量图像中呈矩阵布置。

(10)

根据(3)所述的图像投影设备，其中，校正部校正在投影屏幕和捕获图像中的亮度分布。

(11)

根据(1)至(10)中任一项所述的图像投影设备，其中，投影部包括短焦距型投影透镜。

(12)

一种投影成像系统，包括：

投影部，朝向投影平面投影测量图像，测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及

成像部，对测量图像投影在其上投影屏幕进行成像，

测量图像具有多个单位图像，多个单位图像分别包括多种颜色的图形，并且

在各个单位图像中的多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。

(13)

根据(12)所述的投影成像系统，还包括分析部，分析部基于由成像部获得的捕获图像来计算多种颜色之间的色移量。

(14)

根据(13)所述的投影成像系统，还包括校正部，校正部基于由分析部计算出的色移量来校正用于投影的图像。

(15)

根据(14)所述的投影成像系统，其中，校正部校正在投影屏幕和捕获图像中的亮度分布。

(16)

一种校正方法，包括：

朝向投影平面投影测量图像，测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；

对测量图像投影在其上的投影屏幕进行成像；以及

基于投影屏幕的捕获图像校正投影对象的图像，

测量图像具有多个单位图像，多个单位图像分别包括多种颜色的图形，并且

在各个单位图像中的多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。

本申请要求于2016年4月27日提交到日本专利局的日本优先权专利申请JP 2016-89058的权益，其全部内容通过引用结合于本文中。

本领域技术人员应该理解，只要在所附权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计要求和其他因素作出各种修改、组合、子组合和改变。

Claims (16)

1.一种图像投影设备，包括：

测量图像，用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及

投影部，朝向投影平面投影所述测量图像，

所述测量图像具有多个单位图像，多个所述单位图像分别包括所述多种颜色的图形，并且

在各个所述单位图像中的所述多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。

2.根据权利要求1所述的图像投影设备，还包括分析部，所述分析部基于通过对所述测量图像投影在其上的投影屏幕成像而获得的捕获图像来计算所述多种颜色之间的色移量。

3.根据权利要求2所述的图像投影设备，还包括校正部，所述校正部基于由所述分析部计算出的所述色移量来校正用于投影的图像。

4.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，所述单位图像

具有在所述多种颜色的图形中彼此相邻的第一图形和第二图形，并且

具有在所述第一图形与所述第二图形之间的边界上的黑色区域。

5.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，

所述单位图像具有形成在所述多种颜色的图形中相对容易地引起串扰的组合的第三图形和第四图形，并且

所述第三图形和所述第四图形被布置成在其间具有相对大的距离。

6.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，在所述单位图像中，所述多种颜色的图形分别具有由于平行移位而彼此不重合的至少一部分。

7.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，在所述单位图像中，所述多种颜色中的图形之一由于平行移位而不被包含在其他图形中。

8.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，在所述单位图像中，

所述多种颜色中的一种颜色的图形具有圆形状，并且

其他颜色的图形具有围绕所述圆形状的环状。

9.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，所述单位图像在所述测量图像中呈矩阵布置。

10.根据权利要求3所述的图像投影设备，其中，所述校正部校正在所述投影屏幕和所述捕获图像中的亮度分布。

11.根据权利要求1所述的图像投影设备，其中，所述投影部包括短焦距型投影透镜。

12.一种投影成像系统，包括：

投影部，朝向投影平面投影测量图像，所述测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；以及

成像部，对所述测量图像投影在其上投影屏幕进行成像，

所述测量图像具有多个单位图像，多个所述单位图像分别包括所述多种颜色的图形，并且

在各个所述单位图像中的所述多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。

13.根据权利要求12所述的投影成像系统，还包括分析部，所述分析部基于由所述成像部获得的捕获图像来计算所述多种颜色之间的色移量。

14.根据权利要求13所述的投影成像系统，还包括校正部，所述校正部基于由所述分析部计算出的所述色移量来校正用于投影的图像。

15.根据权利要求14所述的投影成像系统，其中，所述校正部校正在所述投影屏幕和所述捕获图像中的亮度分布。

16.一种校正方法，包括：

朝向投影平面投影测量图像，所述测量图像用于测量在用作投影基色的多种颜色之间的位置移位；

对所述测量图像投影在其上的投影屏幕进行成像；以及

基于所述投影屏幕的捕获图像校正投影对象的图像，

所述测量图像具有多个单位图像，所述多个单位图像分别包括所述多种颜色的图形，并且

在各个所述单位图像中的所述多种颜色的图形分别具有基本上重合的重心位置。