CN1397050A - 提供要在屏幕上显示的图像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提供要在屏幕(10)上显示的图像的方法，从而使在屏幕(10)前面任何空间位置(O)的观察者都能够观看只有最小透视失真的图像。根据本发明，这是通过估算观察者相对于预先固定位置(Q)的当前空间位置(O)，以及通过响应所述估算的观察者当前位置(O)，应用一个可变透视变换到原始生成的图像来实现的，其中Q代表屏幕(10)前的一个观察点，从该观察点可以观看没有任何透视失真的图像，从而使在所述位置(O)的观察者能够观看不带透视失真的图像。

Description

提供要在屏幕上显示的图像的方法和装置

本发明涉及一种提供显示在屏幕上的图像的方法和装置，特别是在根据权利要求1、12和16前序部分的电视屏幕或计算机监视器上。

这种方法和装置在本领域是已知的。然而，在现有技术中，当图像显示在屏幕上时，根据观察者观看屏幕的当前位置，可能会发生透视失真，这也是已知的。现在参考图3详细地解释这种现象。

图3是基于这样的假设，即：三维景物的二维图像由摄像机如电视摄影机拍摄或由计算机图形程序如计算机游戏生成。此外，还假设原始图像的投影P和矩形视窗S的中心位置，其中P和S涉及原始图像生成的位置，例如，摄像机，但不一定涉及以后由观察者观看的位置。设想P和S构成如图3所示虚构的第一棱锥。在图像由摄像机拍摄的情况下，P是摄像机的光学中心，S是其感光区域。在图像由计算机图形程序生成的情况下，参数P和S可以认为是虚拟摄像机的参数。

通过使用本领域已知的不同变换，可以由摄像机或计算机程序生成原始图像：

所述变换的一个实例是观察点的改变，从该观察点通过实际的或虚拟的摄像机观看一个特定的景物。

这种变换的另一个实例是以下用于计算机图形应用程序中校正纹理映射的一个变换。这种变换可以根据以下的等式来描述： $\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{au}+\mathrm{bv}+c\\ \mathrm{du}+\mathrm{ev}+f\end{array}\right]/(\mathrm{gu}+\mathrm{hv}+i)---\left(1\right)$

其中：

(gu+hv+i)项代表每像素的一个分度；

u、v是变换前图像一个像素的坐标；

x、y是图像变换后该像素的坐标；及

a、b、c、d、e、f、g、h和i是由图形程序个别定义的变量系数。

然而，不考虑原始图像是否通过实施这种变换来生成或图像是由摄像机或计算机程序生成，在图像生成以后被观看的位置就只有一个空间位置Q，即在显示图像的屏幕10的前面，从这个位置观察者可以观看没有任何透视失真的屏幕图像。

所述位置Q与屏幕10的位置有固定关系，而且能够根据本领域已知的方法从上面提到的参数P和S计算得到。

位置Q在图3中示为第二虚构棱锥的顶点，该位置被图像显示在屏幕10上时的矩形区域A限制。当第二虚构的棱锥相似于第一棱锥时获得所述观察者的理想位置Q。

更具体而言，如果以下两个条件同时满足，第一棱锥相似于第二棱锥：

a)Q位于与所显示图象区域A正交并通过A中心的直线L上；并且

b)Q与A中心之间的距离使得两个棱锥的顶角相等。

如果条件a)不满足，将有一个倾斜的第二棱锥；如果条件b)不满足，将在看不见的情况下有错误的透视缩短，即原始三维景物的不同对象得到错误的相对清晰度。对观察者来说，条件a)不满足的情况比条件b)不满足的情况更令人烦恼。

换言之，如果观察者观看屏幕10上图像的当前位置O不等于位置Q，即在所述位置Q和O之间有一个距离|Q-O|，观察者将看到有透视失真的图像。一个大的距离|Q-O|能够导致所显示图象的可视性下降和更糟文字可读性。

在现有技术中已知一种不是最理想的方法来克服这些缺点，即通过使所显示的图像适应观察者的当前位置。更具体而言，这种方法的目的在于通过手动或电子马达来旋转物理显示器，因此条件a)被满足；例如Bang&Olufsen出售带马达用于旋转屏幕的电视。

根据这种方法，响应观察者位置O和固定位置Q之间的距离|O-Q|，控制屏幕的旋转。手动旋转屏幕对观察者来说不方便，而用马达旋转既昂贵又易损坏。此外，用这种方法不能满足条件b)。

见于该现有技术，本发明的目的是改进一种提供用于在屏幕上显示的图像的方法和装置，该方法的应用对图像的用户或观察者来说更加方便。

所述目的由根据权利要求1的方法来解决，该方法包括以下步骤：估算观察者当前空间位置O和预先固定位置Q之间的关系，Q代表屏幕前一个观察点，从该观察点可以观看没有任何透视失真的图像；并且响应所述估算的观察者当前位置O，通过对原始生成的图像应用可变透视变换提供图像。

有利的是，所述透视变换使得观察者在屏幕前任何当前空间位置O都可以观看没有透视失真的屏幕上的图像。相应地，所显示图像的可视性，尤其是所显示文字的可读性都得到了改善。

所述变换对观察者来说是方便的，因为当他观看屏幕上的图像时不会注意到变换的应用。没有象现有技术中一样屏幕的物理移动。

此外，变换的实施可以很便宜地实现，而且通常不需要维护。

所述方法的应用对大屏幕电视或大监视器尤其有用。

根据本发明的一个实施例，原始图像的透视变换方便地包括原始生成图像的至少一个像素坐标的旋转和/或转换。那样能够实现从观察者位置到理想位置Q的精确变换，而且可以完全消去透视失真。

优选地，估算观察者位置O是通过跟踪观察者的头或眼睛进行的。

可选地，所述估算是通过估算观察者用来控制屏幕的遥控器的当前位置获得的。

优选地，根据本发明方法的方法步骤是实时执行的，因为如果是那样的话，当观察者观看屏幕上的图像时，不会从视觉上被干扰。

根据本发明方法的更多有优点的实施例是从属权利要求的主题。

本发明的目的通过一种根据权利要求12的装置进一步得到解决。所述装置的优点与以上列举的关于本发明的方法的优点一致。

有利地，估算单元和/或校正单元包括在电视机或可选地，在计算机中。在这些情况下，不需要其它单元，否则，这些单元必须置于离电视机或计算机很近的位置。

本发明的目的通过权利要求16中的主题进一步得到解决，其优点与以上描述装置的优点一致。

以下将参考附图描述本发明的一个优选实施例，其中：

图1示出了执行根据本发明方法的一种装置；

图2说明了根据本发明对屏幕上图像不带透视失真的观看；及

图3说明了本领域已知的从理想位置Q对屏幕上图像不带任何透视失真的观看。

图1示出了根据本发明的一种装置1。它包括估算单元20，用于估算观察者在屏幕10前的当前空间位置O与预先固定位置Q的关系，Q代表了屏幕前的一个观察点，从该观察点可以观看没有任何透视失真的所提供的图象，而且用于输出一个相应的定位信号。

装置1还包括校正单元30，用于响应所述估算的当前位置O，通过校正原始生成图像的透视失真提供图像，并且用于输出一个代表所提供图像对屏幕10不带透视失真的图像信号。

校正单元30通过对原始图像，如摄像机中或由计算机图形程序生成的图像，应用一个可变透视变换实现对透视失真的校正。

该变换由上述本领域已知的公式(1)来表示。所述变换的应用不改变固定位置Q，从该固定位置可以观看不带任何透视失真的图像。

原始图像生成的位置和以后从电视屏幕或监视器上观看该图像的位置通常是不相同的，注意到这一点是很重要的。当原始图像生成的时候，观察者在屏幕前观看图像的当前或真正位置O还不知道，因而在生成原始图像时无法考虑。

基于这种情况，本发明提出根据等式1的已知变换的另一种应用。更具体而言，根据本发明，所述变换用于使观察者不仅从位置Q，而且从屏幕10前的任何位置O观看图像都只有最小的透视失真。在原始图像已经通过实施变换被生成的情况下，本发明提出所述变换的另一个或第二应用以便生成所显示图像。

更具体而言，根据本发明，响应观察者的当前估算位置O，修改所述变换的变量系数a、b、c、d、e、f、g、h和i。带有这样已修改的系数的变换随后应用到原始图像以便提供将在屏幕上显示的图像。观察者可以从屏幕10前的任何位置观看没有透视失真的所述显示图像。

现在参考图2详细解释实现这种修改的方法。图2中示出了一种情况，其中观察者从位置O观看屏幕10，O与理想位置Q不相同。图2中参数A、L、S、O、P、Q的意义分别与上面参考图3解释过的意义一致。该方法包括以下步骤：

1、定义一个以Q为原点的坐标系，其中x轴位于水平方向，y轴位于垂直方向，而且z轴也位于水平方向，从位置Q开始穿过显示在屏幕10上的图像区域A的中心。

2、根据等式(1)用于该变换的参数u和v只与原点在区域A中心的二维欧几里得坐标系有关系。为了以后能够计算变换的系数a-i，根据以下等式，坐标u和v从所述二维欧几里得空间转换到以Q为原点的三维欧几里得空间： $\left[\begin{array}{c}u\\ v\end{array}\right]\↔\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中L_d是位置Q和图像区域A中心之间的距离。

3、根据： $\left[\begin{array}{c}u\\ v\end{array}\right]\↔\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\end{array}\right]\↔\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\\ 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

所显示图像在三维欧几里得空间中的坐标(u，v，L_d)进一步被转换到以Q为原点的三维投影空间。

4、随后，计算一个欧几里得变换T以改变坐标系，由此观察者位置O成为新坐标系的中心。通常所述欧几里得变换T是根据 $\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}& R_{12}& R_{13}& t_{\text{x}}\\ R_{21}& R_{22}& R_{23}& t_y\\ R_{31}& R_{32}& R_{33}& t_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\\ z_0\\ 1\end{array}\right]=T\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\\ z_0\\ 1\end{array}\right]---\left(4\right)$ 计算得到的。

其中：

向量[x₀，y₀，z₀，1]表示在以Q为原点的三维投影空间中观察者位置O的坐标，

R_ij表示用于旋转该坐标，例如通过的旋转矩阵的坐标，其中i＝1-3及j＝1-3，

t_x、t_y和t_z构成表示坐标变换的变换向量，及

向量[0，0，0，1]表示与观察者位置O一致的新坐标系的原点。 $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{TR}}\\ y_{\mathrm{TR}}\\ z_{\mathrm{TR}}\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}& R_{12}& R_{13}& t_x\\ R_{21}& R_{22}& R_{23}& t_y\\ R_{31}& R_{32}& R_{33}& t_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\\ 1\end{array}\right]=T\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\\ 1\end{array}\right]---\left(5\right)$

基础变换T应用到矩形区域A的所有像素，即应用到所显示图像的像素坐标。

等式5表示屏幕显示图像从以Q为原点的坐标系中的像素坐标[u，v，L_d，1]到以观察者位置O为原点的坐标系中所述图像变换的像素坐标[x_TR，y_TR，z_TR，1]的一种变换。向量[u，v，L_d，1]和[x_TR，y_TR，z_TR，1]都位于三维投影空间。

6、在下一方法步骤中，由等式5得到的变换的像素位置是通过对它们应用透视图像变换而变换的。所述透视图像变换用于变换三维投影空间中已变换的坐标[x_TR，y_TR，z_TR，1]到二维投影空间中的坐标[u_new，v_new，w_new]，根据： $\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{new}}\\ v_{\mathrm{new}}\\ w_{\mathrm{new}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{L}_d& 0& 0& 0\\ 0& L_d& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{TR}}\\ y_{\mathrm{TR}}\\ L_d\\ 1\end{array}\right]---\left(6^I\right)$ $=\left[\begin{array}{cccc}{L}_d& 0& 0& 0\\ 0& L_d& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}{R}_{11}& R_{12}& R_{13}& t_x\\ R_{21}& R_{22}& R_{23}& t_y\\ R_{31}& R_{32}& R_{33}& t_z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ L_d\\ 1\end{array}\right];---\left(6^{\mathrm{II}}\right)$ $=\left[\begin{array}{cccc}{L}_d& 0& 0& 0\\ 0& L_d& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{R}_{11}u+R_{12}v+R_{13}{L}_d+t_x\\ R_{21}u+R_{22}v+R_{23}{L}_d+t_y\\ R_{31}u+R_{32}v+R_{33}{L}_d+t_z\\ 1\end{array}\right]---\left(6^{\mathrm{III}}\right)$ $=\left[\begin{array}{c}{R}_{11}{L}_{d}u+R_{12}{L}_{d}v+R_{13}{L}_d^2+L_d{t}_x\\ R_{21}{L}_{d}u+R_{22}{L}_{d}v+R_{23}{L}_d^2+L_d{t}_y\\ R_{31}u+R_{32}v+R_{33}{L}_d+t_z\end{array}\right]---\left(6^{\mathrm{IV}}\right)$ $=\left[\begin{array}{ccc}{L}_d{R}_{11}& L_d{R}_{12}& L_d^2{R}_{13}+L_d{t}_x\\ L_d{R}_{21}& L_d{R}_{22}& L_d^2{R}_{23}+L_d{t}_y\\ R_{31}& R_{32}& L_d{R}_{33}+t_z\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]---\left(6^V\right)$ $\⇔\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{new}}\\ v_{\mathrm{new}}\\ w_{\mathrm{new}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}a& b& c\\ d& e& f\\ g& h& i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]---\left(6^{\mathrm{VI}}\right)$

7、根据： $\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{new}}\\ v_{\mathrm{new}}\\ w_{\mathrm{new}}\end{array}\right]\→\left[\begin{array}{cc}{u}_{\mathrm{newl}}& w_{\mathrm{new}}\\ y_{\mathrm{newl}}& w_{\mathrm{new}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]---\left(7\right)$

二维投影空间中的向量[u_new，v_new，w_new]可以变换到二维欧几里得空间中的向量[x，y]。

8、这样，等式6^VI可以在考虑等式7的情况下变换到二维欧几里得空间，根据： $\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}a& b& c\\ d& e& f\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]/\begin{array}{c}\left[\begin{array}{ccc}g& h& i\end{array}\right]\end{array}\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]---\left(8^I\right)$ $=\left[\begin{array}{c}\mathrm{au}+\mathrm{bv}+c\\ \mathrm{du}+\mathrm{ev}+f\end{array}\right]/[\mathrm{gu}+\mathrm{hv}+i]---\left(8^{\mathrm{II}}\right)$

注意等式8^II与等式1一致，这是很重要的！！

9、从而，根据等式1的变换的变量系数a-i可以通过比较等式6^VI和等式6^V得到，根据 $\left[\begin{array}{ccc}a& b& c\\ d& e& f\\ g& h& i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{L}_d{R}_{11}& L_d{R}_{12}& {L_d^{2}R}_{13}+L_d{t}_x\\ L_d{R}_{21}& L_d{R}_{22}& {L_d^{2}R}_{23}+L_d{t}_y\\ R_{31}& R_{32}& L_d{R}_{33}+t_z\end{array}\right],---\left(9\right)$

方法步骤1至9，并且尤其是等式9在本领域中通常有别于计算机图形应用中的纹理图。

然而，与现有技术不同，根据本发明，根据等式9的系数a-i是特别从估算的电视机或监视器屏幕10前观察者的当前位置O计算得到的。

等式9表示通常包括一个旋转和一个转换的精确变换，因而对观察者的任何位置O给予补偿。

更具体而言，L_d是固定的，而且参数R_ij、t_x、t_y和t_z可以从屏幕10上原始图像区域A、位置Q和观察者的估算位置O计算得到。此外，在已经计算过等式9的右边后，也就知道了等式9左边透视变换的系数a-i。

接下来，提供了根据本发明的应用该透视变换的两个简单实例，即计算系数a-i。

在第一个实例中，假定观察者O停留在连接屏幕区域A中心与屏幕前位置Q的直线L上。如果是那样的话，不需要旋转将要显示的图像；只需要一个转换变换。

用等式1和计算得到的系数a-i，可以对离区域A比位置Q近的直线L上观察者的眼睛位置O做出补偿，但如果是那样的话接收到的图像的有些外边区域没有显示。或者可以对离区域A比位置Q远得多的直线L上观察者的眼睛位置O做出补偿，但如果是那样的话屏幕的有些外边区域没有用到。

在第二个实例中，假定观察者O没有停留在直线L上，但是与区域A中心的距离等于Q与所述中心之间的距离。因此，等式9中的变换t_x、t_y和t_z系数可以忽略，而且只需要考虑对水平旋转的校正。所需的透视变换是根据以O为顶点且以通过观察者位置O和屏幕中心的直线为中线的棱锥得到的。

根据图2，当位置O投影到穿过Q的水平面后，需要围绕位置Q的旋转得到观察者在直线L上的位置O(这样，忽略位置O的y坐标)。这给出：其中

其中x₀和z₀表示以Q为原点的坐标系中欧几里得空间中的观察者的坐标。

围绕Q的旋转改变了到A中心的距离，但旋转以后需要图像的按比例缩放以避免转换后图像的一部分超出显示屏幕或显示屏幕的一大部分未使用：

该比例因子可以通过要求原始矩形A四个角的透视投影落在矩形的四个边上来计算： $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{left}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{bottom}})---\left(13\right)$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{bottom}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{bottom}})---\left(14\right)$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{left}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{top}})---\left(15\right)$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{top}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{top}})---\left(16\right)$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{right}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{bottom}})---\left(17\right)$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{bottom}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{bottom}})---\left(18\right)$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{right}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{top}})---\left(19\right)$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{top}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{top}})---\left(20\right)$

以和从等式6^VI导出等式8^II一样的方式，P(s，u，v)是从等式12右边导出的一个有理透视变换。变量u和v是屏幕上位置的二维欧几里得坐标。

这给出了8个比例因子si，i＝1-8。最小的一个应用作等式12中最后或最佳的比例因子以确保转换后的图像区域完全适合于将要显示的屏幕区域。

等式13至20两边的坐标x和y表示图像区域A在二维欧几里得空间中的坐标。等式13至20表示图像变换后新区域A_new的角的位置应满足的条件或需求。例如在等式13中要求以坐标x_left和y_bottom表示的原始矩形A的角的坐标在变换后保持相同。

返回到等式1和图2，应该指出根据等式1对原始生成图像进行透视变换的应用确保由位置Q和屏幕10上图像原始区域A构成的棱锥与由图像变换后的区域A_new和观察者的估算位置O构成的棱锥相似。这在图2中进行了说明。

所提议的解决方案可以在将来扩充特殊图形效果装置的电视中实现，包括执行根据本发明所需计算的廉价硬件，只有很小的附加成本。

Claims (17)

1、提供要显示在屏幕(10)上的图像的方法，尤其是显示在电视屏幕或计算机监视器上，该方法的特征在于以下步骤：

估算相对于预先固定位置Q的观察者当前空间位置O，Q表示屏幕(10)前面的一个观察点，从该观察点能够观看没有任何透视失真的所述图像；并且

响应所述估算的观察者当前位置O，通过对原始生成的图像应用一个可变透视变换提供图像，因而使在所述位置O的观察者能够观看没有透视失真的图像。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于变换是根据以下公式实现的： $\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{au}+\mathrm{bv}+c\\ \mathrm{du}+\mathrm{ev}+f\end{array}\right]/(\mathrm{gu}+\mathrm{hv}+i)$

其中：

u、v是变换前原始图像一个像素的坐标；

x、y是所提供图像在变换后该像素的坐标；而且

a、b、c、d、e、f、g、h和i是响应估算的观察者当前位置O而定义变换并被修改的变量系数。

3、根据权利要求1或2的方法，其特征在于图像包括至少一个像素。

4、根据前述权利要求之一的方法，其特征在于变换包括至少一个图像像素坐标的旋转或转换。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于变量系数a、b、c、d、e、f、g、h和i是根据： $\left[\begin{array}{ccc}a& b& c\\ d& e& f\\ g& h& i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{L}_d{R}_{11}& L_d{R}_{12}& {L_d}^2{R}_{13}+L_d{t}_x\\ L_d{R}_{21}& L_d{R}_{22}& {L_d}^2{R}_{23}+L_d{t}_y\\ R_{31}& R_{32}& L_d{R}_{33}+t_z\end{array}\right]$

计算得到的。

其中：

L_d是位置Q和图像显示在屏幕上时区域A中心之间的固定距离；

R_ij是用于旋转像素的旋转矩阵的系数，其中i＝1-3及j＝1-3；

t_x、t_y和t_z是转换向量的系数；

而且其中旋转矩阵和转换向量是根据估算的观察者当前空间位置O与位置Q的关系计算得到的。

6、根据权利要求5的方法，其特征在于在转换被忽略且认为旋转只在由位置O、Q和连接Q并与屏幕上显示图像区域A正交的直线L定义的平面中发生的情况下，变量系数a、b、c、d、e、f、g、h和i是通过：

计算得到的。

其中：

R₁₁＝R₃₃＝cos，R₁₃＝-sin，R₃₁＝sin；并且

t_x＝t_y＝t_z＝0

且  

其中x₀和z₀是以Q为原点的坐标系中观察者位置的坐标。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于计算变量系数a、b、c、d、e、f、g、h和i的步骤还包括以一个根据：

的比例因子对系数的缩放。

8、根据权利要求7的方法，其特征在于一个使所提供的图像完全适合屏幕区域的最佳比例因子是通过执行以下步骤确定的：

通过解以下8个线性等式系统计算初始比例因子si，i＝1-8： $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{left}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{bottom}});$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{bottom}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{bottom}})$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{left}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{top}});$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{top}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{left}},v_{\mathrm{top}})$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{right}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{bottom}});$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{bottom}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{bottom}})$ $\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{right}}\\ y\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{top}});$ $\left[\begin{array}{c}x\\ y_{\mathrm{top}}\end{array}\right]=P(s,u_{\mathrm{right}},v_{\mathrm{top}})$

其中所述线性系统中每一个右边的x，y向量表示屏幕上原始图像一个角的虚拟坐标，其中左边的x，y向量分别表示真正显示在屏幕上的所提供图像一个角的坐标，而且其中坐标x_right、x_left，y_bottom和y_top是预定义的；以及

选择所述计算得到的初始比例因子si中最小的一个作为最佳比例因子。

9、根据前述权利要求之一的方法，其特征在于估算是通过跟踪观察者的头或眼睛实现的。

10、根据权利要求1至9中一项的方法，其特征在于位置O的估算是通过估算观察者用来控制屏幕的遥控器的当前位置实现的。

11、根据前述权利要求之一的方法，其特征在于方法的步骤是实时执行的。

12、提供要显示在屏幕(10)上的图像的装置(1)，尤其是显示在电视机屏幕或计算机监视器上，该装置特征在于：

一个估算单元(20)，用于输出表示对屏幕前观察者当前空间位置O与预先固定位置Q关系的估算的定位信号，Q表示一个观察点，从该观察点能够观看屏幕(10)上没有任何透视失真的图像；及

一个校正单元(30)，用于响应所述定位信号，将一个可变透视变换应用到原始生成的图像，从而使在位置O的观察者能够观看没有所述透视失真的图像。

13、根据权利要求12的装置，其特征在于变换由以下公式表示： $\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{au}+\mathrm{bv}+c\\ \mathrm{du}+\mathrm{ev}+f\end{array}\right]/(\mathrm{gu}+\mathrm{hv}+i)$

其中：

u、v是变换前原始图像一个像素的坐标；

x、y是所提供图像在变换后该像素的坐标；及

a、b、c、d、e、f、g、h和i是响应估算的观察者当前位置O而定义变换并被修改的变量系数，从而使得在任何当前空间位置O的观察者都能够观看屏幕(10)上没有透视失真的图像。

14、根据权利要求13的装置(1)，其特征在于电视机中包含估算单元和/或校正单元。

15、根据权利要求14的装置(1)，其特征在于计算机中包含估算单元和/或校正单元。

16、一个校正单元(30)，其特征在于该校正单元(30)用于将可变透视变换应用到原始生成的图像以便提供一个要在屏幕(10)上显示的图像，因而在屏幕(10)前任何当前空间位置O的观察者都能够观看屏幕(10)上没有透视失真的所提供图像。

17、根据权利要求16的校正单元(30)，其特征在于变换由以下公式表示： $\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{au}+\mathrm{bv}+c\\ \mathrm{du}+\mathrm{ev}+f\end{array}\right]/(\mathrm{gu}+\mathrm{hv}+i)$

其中：

u、v是变换前原始图像一个像素的坐标；

x、y是所提供图像在变换后该像素的坐标；及

a、b、c、d、e、f、g、h和i是响应估算的观察者当前位置O而定义变换并被修改的变量系数。

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