TW202004323A

TW202004323A - 梯形校正方法及裝置

Info

Publication number: TW202004323A
Application number: TW107134798A
Authority: TW
Inventors: 李通
Original assignee: 晨星半導體股份有限公司
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-01-16
Also published as: CN108924521A; US20190370944A1

Abstract

本發明揭露了一種投影系統的梯形校正方法及裝置，該方法包括：接收對投影系統所投射的影像進行梯形校正的指令；分析該指令，獲取欲調整後的紋理映射區域資料，以及投影系統所投射的影像對應的紋理空間資料，根據欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料，採用預設規則，對初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射；根據所述調整後的所述紋理映射區域，對投影系統所投射的影像進行梯形校正，並通過所述投影系統輸出。通過上述方式，本發明能夠提高梯形校正的效果。

Description

梯形校正方法及裝置

本發明是關於圖像梯形失真校正技術領域，尤其是關於一種投影系統的梯形校正方法及裝置。

在投影機的日常使用中，投影機的位置盡可能要與投影螢幕成直角才能保證投影效果，如果無法保證二者的垂直，畫面就會產生梯形。在這種情況下，需要通過一定的技術手段進行梯形校正，來使投影畫面呈現標準的矩形。

現有技術當中，在進行梯形校正時，通過設置投影畫面的四個頂點的偏移來改變四個頂點的座標，然後直接進行紋理映射，即將紋理空間中的紋理像素映射到螢幕空間中的像素的過程，如圖1或圖2所示，從而完成梯形校正。

然而，本發明的發明人在長期的研發過程中發現，現有技術中進行梯形校正的方法雖能夠使得最終的投影區域呈現矩形，但是會在將調整投影畫面從梯形或不規則圖形調整到矩形的過程中，將紋理對整個投影區域進行映射填充時，由於投影區域的不規則圖形中對角線兩側的三角形不對稱而出現紋理扭曲的情況，如圖3所示，從而使得梯形校正的效果並不能夠滿足使用者的觀看需求。

本發明主要解決的技術問題是提供一種投影系統的梯形校正方法及裝置，能夠提高梯形校正的效果。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種投影系統的梯形校正方法，所述方法包括：接收對投影系統所投射的影像進行梯形校正的指令；分析該指令，獲取欲調整後的紋理映射區域資料，以及投影系統所投射的影像對應的紋理空間資料，根據欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料，採用預設規則，對初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射；根據所述調整後的所述紋理映射區域，對投影系統所投射的影像進行梯形校正，並通過所述投影系統輸出。

為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種投影系統的梯形校正裝置，所述裝置包括：處理器及記憶體，所述記憶體中儲存有投影系統的梯形校正程式，所述處理器耦接所述記憶體，所述投影系統的梯形校正程式被調用時，所述處理器執行上述梯形校正方法中的步驟。

本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明投影系統的梯形校正方法包括：接收對投影系統所投射的影像進行梯形校正的指令；分析該指令，對投影系統所投射的影像的紋理映射區域進行調整，以得到調整後的紋理映射區域，根據調整後的紋理調整區域，對投影系統所投射的影像進行梯形校正，並通過投影系統輸出。通過上述方式，本發明中在對投影系統所投射的影像進行梯形校正時，進一步對紋理進行調整，以減弱對影像梯形校正而帶來的紋理扭曲程度，從而提高梯形校正的效果。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性的勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖4，圖4是本發明投影系統的梯形校正方法一實施方式的流程示意圖。本實施方式中，投影系統是指投影機與投影螢幕所組成的系統。該方法包括：

步驟S11：接收對投影系統所投射的影像進行梯形校正的指令；

在投影機的使用中，因為投影機所放置的位置難以完全保證和投影平面垂直，在這種情況下，投影機向投影平面投射的影像會產生梯形失真。出現梯形失真時，可通過投影機的“梯形校正”功能對梯形影像進行校正，從而最終顯示標準的矩形。

本實施方式中所指的梯形校正的指令是指對投影系統所投射的梯形影像通過四角調整的方式進行校正的指令，具體地，通過對梯形影像的畫面的四角進行拉伸或者壓縮，以得到標準的矩形畫面，具體如圖1和圖2所示。其中，本實施方式中的梯形校正的指令可以由投影系統通過檢測所投影的畫面，或者檢測投影機和投影平面的相對位置關係等所自動發出的；或者，該指令也可以由使用者通過遙控器或者控制面板等根據自己的實際需求手動發出，從而使得投影系統能夠投射出使用者自己想要的畫面。

步驟S12：分析該指令，獲取欲調整後的紋理映射區域資料，以及投影系統所投射的影像對應的紋理空間資料，根據欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料，採用預設規則，對初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射；

本實施方式中，該進行梯形校正的指令中包含對梯形影像的四角的角度的變化以及在投影螢幕中的影像區域的頂點的偏移量。進一步地，可根據該指令得出對應於梯形校正後的影像的調整後的紋理映射區域資料，例如該欲調整後的紋理映射區域的四個頂點的座標數值，以下標示（x, y）等。

另外，投影系統所投射的影像對應的紋理空間資料是指，能夠表示每一個紋理像素在紋理中的位置的資料。其中，紋理空間資料是矩形的紋理資料，與投影系統所投射的影像的形狀以及位置變化等均無關。具體地，該紋理空間資料可根據投影系統所投射的影像資料本身的資料得到，紋理空間資料即為紋理座標，紋理座標應該與紋理物件（對應的影像）大小形狀和位置無關，這樣指定的紋理座標當紋理物件大小變更時，依然能夠工作。因此紋理座標使用規範化的值，大小範圍為[0,1]，紋理座標使用（u, v）表示。

故本發明在獲取欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料後，採用預設規則對初始紋理映射區域進行調整。具體地，該欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料之間具有一定的對應關係，可按照二者之間的對應關係對初始紋理映射區域進行調整，從而使得紋理映射區域資料與矩形的紋理空間資料對應，以減弱紋理映射區域的紋理扭曲程度或避免紋理映射區域出現紋理扭曲。

具體地，在根據上述資料對初始紋理映射區域進行調整時，可對初始紋理影像區域的內部區域進行調整，請參閱圖5，步驟S12進一步包括：

步驟S121：根據欲調整後的紋理映射區域資料對初始紋理映射區域進行劃分，以得到多個子區域；

容易理解地，在使用線性方式進行紋理映射時，在調整過程中的紋理映射區域的會出現梯形和其他不規則的四邊形區域，如果在這個過程中對整個區域的對角線進行紋理採樣時會出現較為明顯的紋理扭曲。在對梯形的紋理映射區域進行紋理映射時，沿著梯形區域的對角線劃分時會被劃分為2個三角形，在光柵化階段對每個三角形內部像素對應的紋理座標進行線性插值，而由於梯形上下2個三角形的線性關係不同，從而會導致使用線性方式進行紋理映射時，在梯形區域的對角線進行紋理採樣時會出現紋理扭曲。為解決這個問題，本實施方式中，將初始紋理映射區域進行細分，劃分為多個子區域，進一步對每個子區域分別進行線性插值，從而使得紋理扭曲縮小到局部的每個小的子區域當中，從而能夠大大減弱紋理扭曲的程度，如圖6所述，圖6為本發明投影系統的梯形校正方法實施方式中將初始紋理映射區域劃分成多個子區域的示意圖。

其中，在對初始的紋理映射區域進行劃分時，可以採用隨機的方式，將該區域劃分為任意個區域，當然，也可以根據預先設定的方式按照一定的規則進行劃分。

步驟S122：利用欲調整後的紋理映射區域資料及紋理空間資料獲取調整因數；

比如說，欲調整後的紋理映射區域資料為欲調整後的紋理映射區域的頂點座標（x, y），分析指令時，得到資訊：想將梯形影像最終投影成解析度為1920*1080的圖像，那麼就可知對應的欲調整後的紋理映射區域的頂點座標即為（1920, 1080）、（1920, 0）、（0, 1080）、（0, 0），因為紋理空間資料即為紋理座標，紋理座標使用規範化的值，那麼四個頂點對應的紋理座標為（1, 1）、（1, 0）、（0, 1）、（0, 0），只要根據已知的欲調整後的紋理映射區域的頂點座標和規範化的紋理座標值就可得到調整因數，進而得到各個子區域的頂點座標，即可針對子區域而不是整個區域作映射，大大減弱紋理扭曲的程度。

步驟S123：利用調整因數，對多個子區域進行調整，以得到調整後的紋理映射區域，並針對子區域進行紋理映射。

本實施方式中具體可通過一調整因數進行轉換，具體地，該調整因數可由對應的紋理映射區域資料和紋理空間資料獲取，並在獲取後，通過對所劃分的每個子區域分別進行調整。

其中，在一個應用場景中，欲調整後的紋理映射區域資料為欲調整後的紋理映射區域的頂點座標（x, y），紋理空間資料為與欲調整後的紋理映射區域的頂點座標（x, y）對應的紋理座標（u, v）；

需要指出的是，對應於紋理空間的紋理座標（u, v）中，u和v的取值均在[0.0，1.0]之內。

且容易理解地，由於紋理座標組成的紋理最終要投影在該欲調整後的紋理映射區域內，故該欲調整後的紋理映射區域的頂點座標（x, y）與該對應的紋理座標（u, v）之間顯然具有一定的對應關係。具體地，本實施方式中，通過獲取轉換矩陣作為校正因數來量化這種對應關係，再根據轉換矩陣和每個子區域的頂點的紋理座標，得到各子區域在調整後的紋理映射區域中對應的頂點座標，進而對多個子區域進行調整並針對子區域進行映射。

具體地，利用欲調整後的紋理映射區域的頂點座標（x, y）和紋理座標（u, v），通過公式1計算得出轉換矩陣

以作為校正因數，其中，公式1為

，其中ω為齊次座標，在平面空間，ω的值取1即可。在透視投影時，ω為0到1之間的值，0表示無窮遠處的透視點。

具體地，由於紋理映射區域的四個頂點的座標均已知，且紋理空間中與其對應的四個紋理座標也為已知，因此，可進一步將四組座標帶入上述公式，從而能夠得出上述轉換矩陣。

容易理解地，在得出上述轉換矩陣後，可進一步根據該調整後的紋理映射區域的劃分方式，獲取劃分得到的各子區域的頂點對應紋理座標，並進一步利用上述公式1，以及轉換矩陣

，獲取各子區域在調整後的紋理映射區域中對應的頂點座標，從而實現對該調整後的紋理映射區域中各子區域的調整以及紋理映射。

具體地，在一個應用場景中，步驟S121進一步包括：根據欲調整後的紋理映射區域的頂點座標，將初始紋理映射區域的邊等分設置，以劃分得到多個子區域；

在本應用場景中，先確定該欲調整後的紋理映射區域的頂點座標，在確定後，進一步將該區域對應的四邊形的四條邊等分設置，其中，互相對應的兩條邊相同等分。例如，可將該調整後的紋理映射區域沿水平方向劃分為m個頂點，而沿垂直方向劃分為n個頂點，從而將該調整後的紋理映射區域劃分為m*n個子區域。

本應用場景中，請參閱圖7，步驟S123進一步包括：

步驟S1231：獲取紋理空間中與多個子區域的頂點對應的紋理座標；

具體地，本應用場景中，根據上述初始的紋理映射區域的劃分方式確定與劃分所得到的多個子區域的頂點對應的紋理座標。

根據上例，將該初始的紋理映射區域劃分為m*n個子區域，此時，對應於矩形的紋理空間，可同樣按照水平方向m等分，以及垂直方向n等分的方式來劃分對應的紋理座標，從而根據初始的紋理映射區域的劃分方式來得出每個子區域的頂點對應的紋理座標。

步驟S1232：利用轉換矩陣及公式1，獲取初始紋理映射區域中多個子區域對應在調整後的紋理映射區域中的頂點座標，以得到調整後的紋理映射區域，並針對子區域進行紋理映射。

容易理解地，在獲取各子區域的頂點對應的紋理座標後，由於轉換矩陣為已知，因此可以簡便得得出各子區域的頂點座標，從而將各子區域進行定位以實現對各個子區域的調整及紋理映射。

步驟S13：根據調整後的紋理映射區域，將紋理映射結果通過投影系統輸出。

本實施方式中，在接收到對投影系統投射的影像進行梯形校正的指令後，在對梯形影像的形狀按照上述指令進行調整時，進一步對紋理映射區域進行調整，從而能夠使得紋映射區域能夠伴隨著梯形影像的調整而調整，並通過投影系統輸出。通過上述方式，本發明中在對投影系統所投射的影像進行梯形校正時，同時對紋理進行映射，以減弱影像梯形校正而帶來的紋理扭曲程度，從而提高梯形校正的效果，進而提高投影系統所投射的影像的顯示效果，滿足使用者觀看需求。

具體地，根據本實施方式中上述應用場景，在利用公式1和轉換矩陣

獲取調整後的紋理映射區域的各子區域的頂點座標後，進一步根據該多個子區域的頂點座標，以及與多個子區域的頂點對應的紋理座標，對梯形校正的影像進行渲染，並通過投影系統輸出梯形校正後的影像。

具體地，在一個應用場景中，對調整後的紋理映射區域的頂點進行細分，以劃分成多個小的子區域，比如沿水平方向劃分為40個頂點，沿垂直方向劃分20個頂點，該調整後的紋理映射區域即被劃分成800個小的子區域，每個小的梯形區域由2個小三角形組成。

而因為紋理空間中的紋理座標均在[0.0, 1.0]區間範圍內，在按照上述方式對整後的紋理映射區域進行劃分時，進一步對紋理座標進行細分。比如對應地，沿水平方向劃分為40分，每個對應的紋理座標是0、0+1/40.0f、0+2/40.0f、 …、1.0f。

在獲取紋理座標後，代入上述轉換矩陣及公式1即可得出對應的調整後的紋理映射區域中所劃分的每個小的子區域的頂點座標。

其中，請參閱圖9，在一實施方式中，步驟S12進一步包括：

步驟S124：分析該指令，判斷梯形校正後的影像在投影空間的四個頂點的偏移量是否在預設的有效偏移範圍內；

步驟S125：在判斷結果為是時，執行步驟S121。

其中，四個頂點的偏移量是指通過分析該指令所獲取的，對梯形影像進行校正時，梯形的四個頂點校正前後的偏移量。

其中，有效偏移範圍可以是預先設置的，根據投影系統所投射的梯形影像從而設定的有效偏移範圍。在一個應用場景中，水平方向的有效偏移範圍不能夠超出所投射的影像所對應的區域的寬度的一半，而垂直方向不能夠超出所投射的影像所對應的區域的高度方向的一半，在超出該有效偏移範圍時，忽略該指令；而在沒有超出該有效偏移範圍時，則進一步執行下一步驟。當然，有效偏移範圍也可以為其他，具體根據需求設定，此處不做限定。

請參一併閱圖9，圖9是本發明投影系統的梯形校正裝置一實施方式的結構示意圖。

其中，本實施方式中，該投影系統的梯形校正裝置可以是該投影系統的一部分，也可以是獨立與該投影系統之外的校正裝置，此時，該校正裝置與投影系統連接，以對該投影系統所投射的影像進行校正。

該投影系統的梯形校正裝置包括：處理器21及記憶體22，記憶體22中儲存有投影系統的梯形校正程式，處理器21耦接記憶體22，投影系統的梯形校正程式被調用時，處理器21執行以下步驟與上述本發明投影系統的梯形校正方法相同，相關詳細內容請參見上述實施方式，此處不再贅述。

需要指出的是，通過上述方式，本發明投影系統的梯形校正裝置在對投影系統所投射的影像進行梯形校正時，進一步對紋理進行調整，以減弱影像梯形校正而帶來的紋理扭曲程度，從而提高梯形校正的效果，進而提高投影系統所投射的影像的顯示效果，滿足使用者觀看需求。

以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。

S11~S13‧‧‧步驟S121~S123‧‧‧步驟S124~S125‧‧‧步驟S1231~S1232‧‧‧步驟21‧‧‧處理器22‧‧‧記憶體

［圖1］顯示現有技術梯形校正方法實施方式中一應用例示意圖；［圖2］顯示現有技術梯形校正方法實施方式中另一應用例示意圖；［圖3］顯示現有技術的梯形校正方法實施方式中紋理映射區域紋理扭曲示意圖；［圖4］顯示本發明之投影系統的梯形校正方法一實施方式的流程示意圖；［圖5］顯示圖4中步驟S12的流程示意圖；［圖6］顯示本發明之投影系統的梯形校正方法實施方式中將初始紋理映射區域劃分成多個子區域的示意圖；［圖7］顯示圖5中步驟S123的流程示意圖；［圖8］顯示圖1中步驟S12的流程示意圖；以及［圖9］顯示本發明之投影系統的梯形校正裝置一實施方式的結構示意圖。

S11~S13‧‧‧步驟

Claims

一種應用於一投影系統的梯形校正方法，包括：接收對該投影系統所投射的一影像進行梯形校正的一指令；分析該指令，獲取欲調整後的一紋理映射區域資料，以及該投影系統所投射的該影像對應的一紋理空間資料，根據欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料，採用一預設規則，對一初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的一紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射；以及根據調整後的該紋理映射區域，將一紋理映射結果通過該投影系統輸出。
如申請專利範圍第1項所述的梯形校正方法，其中分析該指令，獲取欲調整後的該紋理映射區域資料，以及該投影系統所投射的該影像對應的該紋理空間資料，根據欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料，採用該預設規則，對該初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的該紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射的步驟，進一步包括：根據欲調整後的該紋理映射區域資料對該初始紋理映射區域進行劃分，以得到多個子區域；利用欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料獲取一調整因數；以及利用該調整因數，對該多個子區域進行調整，以得到調整後的該紋理映射區域，並針對該多個子區域進行紋理映射。
如申請專利範圍第2項所述的梯形校正方法，其中欲調整後的該紋理映射區域資料為調整後的該紋理映射區域的一頂點座標（x, y），該紋理空間資料為與欲調整後的該紋理映射區域的該頂點座標（x, y）對應的一紋理座標（u, v）；利用欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料獲取該調整因數的步驟，進一步包括：利用欲調整後的該紋理映射區域的該頂點座標（x, y）和該紋理座標（u, v），通過一公式計算得出一轉換矩陣
以作為一校正因數，其中，該公式為
。
如申請專利範圍第3項所述的梯形校正方法，其中根據欲調整後的該紋理映射區域資料對欲調整後的該紋理映射區域進行劃分，以得到該多個子區域的步驟，進一步包括：根據欲調整後的該紋理映射區域的該頂點座標，將初始的該紋理映射區域的邊等分設置，以劃分得到該多個子區域；
如申請專利範圍第3項所述的梯形校正方法，其中該利用該調整因數，對該多個子區域進行調整，以得到調整後的該紋理映射區域的步驟，並針對該多個子區域進行紋理映射的步驟，進一步包括：獲取該紋理空間中與該多個子區域的一頂點對應的該紋理座標；利用該轉換矩陣及該公式，獲取該初始紋理映射區域中該多個子區域對應在調整後的該紋理映射區域中的該頂點座標，以得到該調整後的該紋理映射區域，並針對該多個子區域進行紋理映射。
如申請專利範圍第5項所述的梯形校正方法，其中根據調整後的該紋理映射區域，將該紋理映射結果通過該投影系統輸出的步驟，進一步包括：根據該多個子區域的該頂點座標，以及與該多個子區域的該頂點對應的該紋理座標，對梯形校正的該影像進行渲染，並通過該投影系統輸出梯形校正後的該影像。
如申請專利範圍第2項所述的梯形校正方法，還包括：分析該指令，判斷梯形校正後的該影像在該投影空間的四個頂點的一偏移量是否在預設的一有效偏移範圍內；在判斷結果為是時，執行根據欲調整後的該紋理映射區域資料對該初始紋理映射區域進行劃分，以得到該多個子區域的步驟。
一種應用於一投影系統的梯形校正裝置，包括：一處理器及一記憶體，該記憶體中儲存有該投影系統的一梯形校正程式，該處理器耦接該記憶體，該投影系統的該梯形校正程式被存取時，該處理器執行以下步驟：接收對該投影系統所投射的一影像進行梯形校正的一指令；分析該指令，獲取欲調整後的一紋理映射區域資料，以及該投影系統所投射的該影像對應的一紋理空間資料，根據欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料，採用一預設規則，對一初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的一紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射；以及根據調整後的該紋理映射區域，將一紋理映射結果通過該投影系統輸出。
如申請專利範圍第8項所述的梯形校正裝置，其中分析該指令，獲取欲調整後的該紋理映射區域資料，以及該投影系統所投射的該影像對應的該紋理空間資料，根據欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料，採用該預設規則，對該初始紋理映射區域進行調整，以得到調整後的該紋理映射區域，在調整過程中同時進行紋理映射時，該處理器進一步執行以下步驟：根據欲調整後的該紋理映射區域資料對該初始紋理映射區域進行劃分，以得到多個子區域；利用欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料獲取一調整因數；以及利用該調整因數，對該多個子區域進行調整，以得到調整後的該紋理映射區域，並針對該多個子區域進行紋理映射。
如申請專利範圍第8項所述的梯形校正裝置，其中欲調整後的該紋理映射區域資料為調整後的該紋理映射區域的一頂點座標（x, y），該紋理空間資料為與欲調整後的該紋理映射區域的該頂點座標（x, y）對應的一紋理座標（u, v）；利用欲調整後的該紋理映射區域資料及該紋理空間資料獲取該調整因數時，該處理器進一步執行以下步驟：利用欲調整後的該紋理映射區域的該頂點座標（x, y）和該紋理座標（u, v），通過一公式計算得出一轉換矩陣
以作為一校正因數，其中，該公式為
。