CN109803131B - 投影系统及其影像投影方法 - Google Patents

Abstract

一种投影系统包括投影装置、影像撷取装置及处理器装置。投影装置用于将多个格线图案投影至投影目标。投影目标包括边框区域以及投影区域。边框区域围绕投影区域。格线图案在边框区域产生形变。影像撷取装置用于撷取包括投影目标的影像的撷取影像。投影目标的影像包括形变区域。处理器装置用于接收包括投影目标的影像的撷取影像。处理器装置依据投影目标的影像的形变区域判断边框区域的位置。处理器装置控制投影装置依据边框区域的位置将投影画面投射至投影目标的投影区域，可快速地自动调整至符合投影目标的投影区域。

Description

投影系统及其影像投影方法

技术领域

本发明是有关于一种投影系统及其影像投影方法，且特别是有关于一种可依据影像撷取装置撷取的影像调整投影画面的投影系统及其影像投影方法。

背景技术

投影装置是一种可将影像投影到投影屏幕上以呈现给使用者观看的设备。已知的投影装置的影像校正功能在操作上往往过于繁琐，使用者必须投影出画面并进行多次调整，以使投影出的画面可以符合投影屏幕的投影区域，且由使用者以手动的方式调整总是很难精准。因此，如何使投影装置投射出的影像可以快速地自动调整至符合投影屏幕的投影区域，实为本领域相关人员所关注的焦点。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种投影系统，可以将投影装置投影出的画面快速地自动调整至符合投影目标的投影区域。

本发明另提供一种影像投影方法，可以将投影出的画面快速地自动调整至符合投影目标的投影区域。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影系统包括投影装置、影像撷取装置及处理器装置。投影装置用于将多个格线图案投影至投影目标。投影目标包括边框区域以及投影区域。边框区域围绕投影区域。格线图案在边框区域产生形变。影像撷取装置用于撷取包括投影目标的影像的撷取影像。投影目标的影像包括形变区域。处理器装置用于接收包括投影目标的影像的撷取影像。处理器装置依据投影目标的影像的形变区域判断边框区域的位置，并且控制投影装置依据边框区域的位置将投影画面投射至投影目标的投影区域。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种影像投影方法，包括：将多个格线图案投影至投影目标；撷取包括投影目标的影像的撷取影像；以及依据投影目标的影像的形变区域判断边框区域的位置，并且依据边框区域的位置将投影画面投射至投影目标的投影区域。投影目标包括边框区域以及投影区域，且边框区域围绕投影区域。格线图案在边框区域产生形变。投影目标的影像包括形变区域。

基于上述，本发明实施例的投影系统及影像投影方法通过影像撷取装置撷取包括投影目标的影像，并依据投影目标的影像将投影画面快速地自动调整至投影目标的投影区域。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是本发明一实施例的投影系统的示意图。

图1B是本发明一实施例的投影系统的示意图。

图2A是图1A所示的影像撷取装置撷取的撷取影像的示意图。

图2B是图1B所示的影像撷取装置撷取的撷取影像的示意图。

图3A是本发明一实施例的撷取影像的形变点的示意图。

图3B是本发明一实施例的撷取影像的形变点的示意图。

图4是本发明一实施例的投影系统的示意图。

图5A是本发明一实施例的撷取影像的示意图。

图5B是本发明一实施例的撷取影像的示意图。

图5C是本发明一实施例的撷取影像的示意图。

图5D是本发明一实施例的撷取影像的示意图。

图6是本发明一实施例的影像投影方法的流程图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A是本发明一实施例的投影系统的示意图。本实施例的投影系统100包括影像撷取装置130、处理器装置150及投影装置110。投影装置110可将格线图案111投影至投影目标170，其中格线图案111可储存于处理器装置150或投影装置110的储存装置中(例如记忆体)，通过开启投影装置110可直接投射出格线图案111。格线图案111在投影目标170的边框区域171会产生形变(例如不连续的线段)。影像撷取装置130可撷取包括投影目标170的影像，其中影像撷取装置130可撷取的影像尺寸范围大于投影目标170的尺寸范围。投影目标170的影像包括格线图案111在边框区域171产生的形变。处理器装置150可依据影像撷取装置130撷取的影像中格线图案111在边框区域171产生的形变判断边框区域171的位置，详细而言，是可区分投影目标170与背景(例如墙壁)的相对位置。并且，处理器装置150控制投影装置110依据边框区域171的位置将投影画面投射至投影目标170的投影区域173，以快速地将投影画面的尺寸自动调整符合投影区域173的尺寸。

图2A是图1A所示实施例的影像撷取装置130撷取的撷取影像131a的示意图。请参照图1A及图2A，投影装置110用于将格线图案111投影至投影目标170。投影目标170包括边框区域171以及投影区域173，且边框区域171围绕投影区域173。格线图案111在边框区域171会产生形变。影像撷取装置130用于撷取包括投影目标170的影像170a的撷取影像131a，其中撷取影像131a的尺寸大于影像170a。影像170a包括形变区域172a。处理器装置150用于接收包括投影目标170的影像170a的撷取影像131a。处理器装置150依据影像170a的形变区域172a判断边框区域171的位置。并且，处理器装置150控制投影装置110依据边框区域171的位置将投影画面投射至投影目标170的投影区域173，其中投影装置110所投射的投影画面不会投射在边框区域171。

图4是本发明一实施例的投影系统的示意图，请参照图4，处理器装置150在判断出边框区域171的位置后即可将投影画面113投射至投影目标170的投影区域173，其中投影画面113指的是储存于处理器装置150中的影像资讯。具体操作细节以下将会详细说明。具体而言，参照图1A，格线图案111包括多条第一方向线1111以及多条第二方向线1113。第一方向线1111在第一方向A1上延伸，在第二方向A2上排列。第二方向线1113在第二方向A2上延伸，在第一方向A1上排列。第一方向线1111与第二方向线1113不平行，第一方向线1111垂直于第二方向线1113。边框区域171包括在第一方向A1上延伸、在第二方向A2上排列的多个第一边框1711。第二方向线1113在第一边框1711处产生形变。处理器装置150可依据第二方向线1113的形变所对应的影像判断第一边框1711的位置。边框区域171包括在第二方向A2上延伸、在第一方向A1上排列的多个第二边框1713。第一方向线1111在第二边框1713处产生形变。处理器装置150可依据第一方向线1111的形变所对应的影像判断第二边框1713的位置。

详细地说，在本实施例中，投影目标170是具有分别位于上方及下方的两个第一边框1711，及位于左边及右边的两个第二边框1713。参照图2A，格线图案111、第一边框1711、第二边框1713、第一方向线1111及第二方向线1113在撷取影像131a中对应的影像分别是格线图案影像111a、第一边框影像1711a、第二边框影像1713a、第一方向线影像1111a及第二方向线影像1113a。投影装置110所投射出的第二方向线1113在第一边框1711产生形变，因此第二方向线影像1113a在第一边框影像1711a处也会产生形变。处理器装置150可依据撷取影像131a中第二方向线影像1113a在第一边框影像1711a处产生形变的位置判断出多个形变点1114a。

图3A是本实施例的撷取影像131a中的形变点的示意图。如图3A所示，处理器装置150在通过影像辨识取得形变点1114a的位置后，可依据这些形变点1114a判断第一边框影像1711a的位置。处理器装置150可依据撷取影像131a中第一方向线影像1111a在第二边框影像1713a处产生形变的位置判断出多个形变点1112a。处理器装置150依据形变点1112a判断第二边框影像1713a的位置。处理器装置150在判断第一边框影像1711a及第二边框影像1713a的位置时，例如可以是使用两点间的直线方程式进行运算，以计算出相邻两个形变点之间的直线，进而得到第一边框影像1711a及第二边框影像1713a的位置。处理器装置150因此可控制投影装置110将影像投影至对应第一边框影像1711a及第二边框影像1713a的位置，而将投影画面113投射至投影目标170的投影区域173。

附带一提的，投影目标170是在投影装置110的投影范围内的，且影像撷取装置130撷取的撷取影像131a包括投影装置110的投影范围。此外，格线图案111在投影目标170的边框区域171产生的形变例如是包括线条不连续的断点及/或色彩不连续的断点。例如，在图1A所示的实施例中，投影目标170是以设置在脚架上的投影屏幕作为举例说明，因此格线图案111在边框区域171会产生线条不连续的断点。而若投影目标170是设置在墙面上的投影屏幕时，格线图案111在边框区域171不一定会产生线条不连续的断点，而可能只有投影区域173或边框区域171与墙面产生的色彩不连续的断点。

而影像撷取装置130例如可以是具有感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)等感光元件的数字摄影机或数字相机，且影像撷取装置130可以是独立的装置，通过有线或无线的方式与处理器装置150连接；影像撷取装置130也可以是设置在投影装置110上的，而投影装置110通过有线或无线的方式与处理器装置150连接，本发明并不以此为限制。处理器装置150例如可以是台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机等电子装置，处理器装置150也不排除是设置在投影装置110上的处理电路。投影目标170例如可以是投影布幕、墙面或看板等，本发明并不以此为限制。

值得一提的是，投影系统100还可以通过让投影装置110投影出多个相对位置不同的格线图案，以获得更多的形变点，而更精准地计算出第一边框影像1711a及第二边框影像1713a的位置。

图1B是本发明一实施例的投影系统的示意图。请参照图1A及图1B，格线图案111的第二方向线1113在第一方向A1上是以第一间隔d1等间隔排列的，而第一方向线1111在第二方向A2上是以第二间隔d2等间隔排列。如图1B所示，在处理器装置150取得形变点1112a及1114a的位置后，还可以控制投影装置110将格线图案112投影至投影目标170。格线图案112相较于格线图案111具有在第一方向A1上的位移以及在第二方向A2上的位移，且在第一方向A1上的位移小于第一间隔d1，在第二方向A2上的位移小于第二间隔d2。

图2B是图1B所示的影像撷取装置130撷取的撷取影像131b的示意图。格线图案112、第一方向线1121及第二方向线1123在撷取影像131b中对应的影像分别是格线图案影像112a、第一方向线影像1121a及第二方向线影像1123a。格线图案112在投影目标170的边框区域171同样会产生形变，而使撷取影像131b具有形变区域172b。处理器装置150可依据撷取影像131b中第二方向线影像1123a在第一边框影像1711a处产生形变的位置判断出多个形变点1114b。并且，处理器装置150依据第一方向线影像1121a在第二边框影像1713a处产生形变的位置判断出多个形变点1112b。

如图3B所示，处理器装置150在通过影像辨识取得形变点1112b及形变点1114b的位置后，可与撷取影像131a中取得的形变点1112a及形变点1114a的位置共同进行运算。由于格线图案112相较于格线图案111具有在第一方向A1上的位移以及在第二方向A2上的位移，因此形变点1114a与相邻的形变点1114b间会有对应的位移dp1，且形变点1112a与相邻的形变点1112b间会有对应的位移dp2。处理器装置150可依据形变点1114a及1114b判断第一边框影像1711a的位置，并且依据形变点1112a及1112b判断第二边框影像1713a的位置，而将投影画面113投射至投影目标170的投影区域173。

此外，在图1A至图4所示的实施例中，在投影装置110将投影画面113投射至投影区域173之前，投影装置110可以先将多个参考影像投影至投影目标170。影像撷取装置130撷取参考影像。处理器装置150可依据影像撷取装置130所撷取的参考影像辨识出投影装置110的投影范围，以确保投影目标170是在投影装置110的投影范围内，且影像撷取装置130撷取的撷取影像131a及131b可以包括投影装置110的投影范围。

图5A至图5D是本发明一实施例的参考影像的示意图，代表影像撷取装置的坐标系转换投影装置的坐标系的处理流程。如图5A所示，投影装置110投影至投影目标170的参考影像140a是全黑影像。如图5B所示，参考影像140b是全白影像。如图5C所示，参考影像140c是第一点阵列影像。在本实施例中，第一点阵列影像是以位于投影目标170中间区域的4个圆点球作为举例说明。如图5D所示，参考影像140d是第二点阵列影像。在本实施例中，第二点阵列影像是依据第一点阵列影像找出来的。在本实施例中，第二点阵列影像是依据参考影像140c的4个圆点球往投影目标170的外缘扩展而找出成的圆点球阵列，且此圆点球阵列涵盖投影装置110的投影范围，例如利用内插法或外插法。

处理器装置150可依据影像撷取装置130所撷取参考影像140a、140b、140c、140d找出相对于投影装置110的投影范围。换句话说，处理器装置150找出影像撷取装置130的坐标系与投影装置110的坐标系之间的转换关系，并储存于处理器装置150的储存装置中。

图6是本发明一实施例的影像投影方法的流程图。请参照图6，在步骤S601中，将多个参考影像投影至投影目标。接着，在步骤S603中，利用影像撷取装置130撷取参考影像。在步骤S605中，依据所撷取的参考影像辨识出投影装置的投影范围，再者处理器装置150，可找出影像撷取装置130的坐标系与投影装置110的坐标系之间的转换关系。接着，在步骤S607中，将多个格线图案投影至投影目标。投影目标包括边框区域以及投影区域。边框区域围绕投影区域。格线图案在边框区域产生形变，也就是使用影像撷取装置的坐标系与投影装置的坐标系之间的转换关系所达成的。在步骤S609中，撷取包括投影目标的影像的撷取影像。投影目标的影像包括形变区域。接着，在步骤S611中，依据投影目标的影像的形变区域判断边框区域的位置。在步骤S613中，依据边框区域的位置将投影画面投射至投影目标的投影区域。

另外，本发明的实施例的影像投影方法可以由图1至图4实施例的叙述中获得足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的投影系统及影像投影方法通过投影装置将多个格线图案投影至投影目标。影像撷取装置撷取包括投影目标的影像的撷取影像，且投影目标的影像包括格线图案在边框区域产生形变的形变区域。处理器装置依据此形变区域判断边框区域的位置，并且控制投影装置依据边框区域的位置将投影画面投射至投影目标的投影区域，因而将投影画面快速地自动调整以符合投影区域。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属于本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

100：投影系统

110：投影装置

111、112：格线图案

111a、112a：格线图案影像

1111、1121：第一方向线

1111a、1121a：第一方向线影像

1112a、1112b、1114a、1114b：形变点

1113、1123：第二方向线

1113a、1123a：第二方向线影像

113：投影画面

130：影像撷取装置

131a、131b、131c、131d、131e、131f：撷取影像

150：处理器装置

170：投影目标

170a：影像

171：边框区域

1711：第一边框

1711a：第一边框影像

1713：第二边框

1713a：第二边框影像

172a、172b：形变区域

173：投影区域

140a、140b、140c、140d：参考影像

A1：第一方向

A2：第二方向

d1：第一间隔

d2：第二间隔

dp1：位移

dp2：位移

S601、S603、S605、S607、S609、S611、S613：影像投影方法流程

Claims (18)

1.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括投影装置、影像撷取装置以及处理器装置，

所述投影装置用于将格线图案投影至投影目标，其中所述投影目标包括边框区域以及投影区域，且所述边框区域围绕所述投影区域，所述格线图案在所述边框区域产生形变；

所述影像撷取装置用于撷取包括所述投影目标的影像的撷取影像，其中所述投影目标的影像包括形变区域；以及

所述处理器装置用于接收包括所述投影目标的影像的所述撷取影像，并且依据所述投影目标的影像的所述形变区域判断所述边框区域的位置，并且控制所述投影装置依据所述边框区域的位置将投影画面投射至所述投影目标的所述投影区域，其中所述格线图案包括多条第一方向线以及多条第二方向线，所述多条第一方向线在第一方向上延伸，在第二方向上排列，所述多条第二方向线在所述第二方向上延伸，在所述第一方向上排列，所述边框区域包括在所述第一方向上延伸、在所述第二方向上排列的多个第一边框，所述多条第二方向线在所述多个第一边框产生形变，以及所述边框区域还包括在所述第二方向上延伸、在所述第一方向上排列的多个第二边框，所述多条第一方向线在所述多个第二边框产生形变，

所述处理器装置依据所述多条第二方向线的形变所对应的影像判断所述多个第一边框的位置以及依据所述多条第一方向线的形变所对应的影像判断所述多个第二边框的位置。

2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述多条第一方向线与所述多条第二方向线不平行。

3.如权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述多条第二方向线在所述第一方向上以第一间隔等间隔排列，所述多条第一方向线在所述第二方向上以第二间隔等间隔排列，所述格线图案包括第一格线图案以及第二格线图案，所述第二格线图案相较于所述第一格线图案具有第一方向位移以及第二方向位移，其中所述第一方向位移小于所述第一间隔，所述第二方向位移小于所述第二间隔。

4.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述形变包括所述格线图案在所述边框区域产生的线条不连续的断点及/或色彩不连续的断点。

5.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影装置将第一点阵列影像投影至所述投影目标，所述影像撷取装置撷取所述第一点阵列影像，所述处理器装置依据所述影像撷取装置所撷取所述第一点阵列影像辨识出所述投影目标的所述投影区域。

6.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影目标在所述投影装置的投影范围内。

7.如权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述影像撷取装置撷取的所述撷取影像包括所述投影装置的投影范围。

8.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影装置将参考影像投影至所述投影目标，所述影像撷取装置撷取所述参考影像，所述处理器装置依据所述影像撷取装置所撷取所述参考影像辨识出所述投影装置的投影范围，以及所述处理器装置找出影像撷取装置的坐标系与投影装置的坐标系之间的转换关系。

9.如权利要求8所述的投影系统，其特征在于，所述参考影像包括全黑影像、全白影像、第一点阵列影像以及第二点阵列影像，其中所述第二点阵列影像是依据所述第一点阵列影像找出来的。

10.一种影像投影方法，其特征在于，所述影像投影方法包括：

将格线图案投影至投影目标，其中所述投影目标包括边框区域以及投影区域，且所述边框区域围绕所述投影区域，所述格线图案在所述边框区域产生形变；

撷取包括所述投影目标的影像的撷取影像，其中所述投影目标的影像包括形变区域；以及

依据所述投影目标的影像的所述形变区域判断所述边框区域的位置，并且依据所述边框区域的位置将投影画面投射至所述投影目标的所述投影区域，其中所述格线图案包括多条第一方向线以及多条第二方向线，所述多条第一方向线在第一方向上延伸，在第二方向上排列，所述多条第二方向线在所述第二方向上延伸，在所述第一方向上排列，所述边框区域包括在所述第一方向上延伸、在所述第二方向上排列的多个第一边框，所述多条第二方向线在所述多个第一边框产生形变，以及所述边框区域还包括在所述第二方向上延伸、在所述第一方向上排列的多个第二边框，所述多条第一方向线在所述多个第二边框产生形变，

其中依据所述形变区域判断所述边框区域的位置的步骤包括依据所述多条第二方向线的形变所对应的影像判断所述多个第一边框的位置以及依据所述多条第一方向线的形变所对应的影像判断所述多个第二边框的位置。

11.如权利要求10所述的影像投影方法，其特征在于，所述多条第一方向线与所述多条第二方向线不平行。

12.如权利要求11所述的影像投影方法，其特征在于，所述多条第二方向线在所述第一方向上以第一间隔等间隔排列，所述多条第一方向线在所述第二方向上以第二间隔等间隔排列，所述格线图案包括第一格线图案以及第二格线图案，所述第二格线图案相较于所述第一格线图案具有第一方向位移以及第二方向位移，其中所述第一方向位移小于所述第一间隔，所述第二方向位移小于所述第二间隔。

13.如权利要求10所述的影像投影方法，其特征在于，所述形变包括所述格线图案在所述边框区域产生的线条不连续的断点及/或色彩不连续的断点。

14.如权利要求10所述的影像投影方法，其特征在于，还包括：

将第一点阵列影像投影至所述投影目标；

撷取所述第一点阵列影像；以及

依据所撷取所述第一点阵列影像辨识出所述投影目标的所述投影区域。

15.如权利要求10所述的影像投影方法，其特征在于，所述投影目标在投影装置的投影范围内。

16.如权利要求15所述的影像投影方法，其特征在于，所述撷取影像包括所述投影装置的投影范围。

17.如权利要求10所述的影像投影方法，其特征在于，还包括：

将参考影像投影至所述投影目标；

撷取所述参考影像；以及

依据所撷取的所述参考影像辨识出影像投影装置的投影范围，以及处理器装置找出影像撷取装置的坐标系与投影装置的坐标系之间的转换关系。

18.如权利要求17所述的影像投影方法，其特征在于，所述参考影像包括全黑影像、全白影像、第一点阵列影像以及第二点阵列影像，其中所述第二点阵列影像是依据所述第一点阵列影像所找出来的。

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