TWI471678B - 投影儀及其投影畫面自動調整方法 - Google Patents

Description

投影儀及其投影畫面自動調整方法

本發明涉及一種光學設備及其投影效果增強方法，尤其係關於一種投影儀及其投影畫面自動調整方法。

隨著投影儀之投射鏡頭、投射鏡片之實際使用時間越長，會使投射到投影區域(例如螢幕或牆面)上之投影畫面色彩與實際影像色彩發生偏差。另，由於某些投影片中文本顏色與背景顏色之區分度不高，當該投影片被投射鏡頭投影到投影區域時，會造成文本與背景區分不開而使得投影畫面不清晰，進而影響觀看者觀看投影畫面之視覺效果。目前之投影設備不具備自動增強投影片中文本輸出效果，尤其當投影片製作不佳，例如背景顏色與文本顏色較為接近之投影片時，其投射到投影區域上之投影畫面之視覺效果比對不佳。

鑒於以上內容，有必要提供一種投影儀及其投影畫面自動調整方法，能夠攝取已投射於投射區域之投影畫面，藉由自動修正該拍攝影像之目標區域與背景區域之亮度差值來增強投影畫面之視覺輸出效果。

所述之投影儀包括攝像單元、投射鏡頭、儲存單元及投影畫面調 整單元。該投影畫面調整單元包括：影像攝取模組，用於控制攝像單元拍攝由投射鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第一影像，及等待一段閒置時間再控制攝像單元拍攝由投射鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第二影像；背景確定模組，用於將第二影像之所有圖元點按照RGB三通道之亮度值區間進行分類計數，並將亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域，及確定該背景區域之RGB三通道之亮度值；圖元亮度計算模組，用於將第二影像劃分為M個圖元塊，及計算每一圖元塊之RGB三通道之亮度值；影像調整模組，用於當某一圖元塊之RGB三通道亮度值介於背景區域RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間內，將該圖元塊之RGB三通道亮度值調整至背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間之外；影像代換模組，用於將第二影像中亮度值所需調整之圖元塊替換為調整後之圖元塊，及根據替換後之第二影像產生優化之投影畫面並將該優化之投影畫面投射於投射區域上。

所述投影儀之投影畫面自動調整方法，該投影儀包括攝像單元、投射鏡頭、儲存單元及投影畫面調整單元。該方法包括步驟：控制攝像單元拍攝由投射鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第一影像；等待一段閒置時間再控制攝像單元拍攝由投射鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第二影像；將第二影像之所有圖元點按照RGB三通道亮度值區間進行分類計數；將亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域；確定該背景區域之RGB三通道之亮度值；將第二影像劃分為M個圖元塊；計算每一圖元塊之RGB三通道之亮度值；當某一圖元塊之RGB三通道亮度值介於背景區域RGB三通道亮 度值所確定之亮度值區間內，將該圖元塊之RGB三通道亮度值調整至背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間之外；將第二影像中亮度值所需調整之圖元塊替換為調整後之圖元塊；根據替換後之第二影像產生優化之投影畫面並將該優化之投影畫面投射於投射區域上。

相較於習知技術，本發明所述之投影儀及其投影畫面自動調整方法，藉由拍攝已投射於投射區域之投影畫面，並將該拍攝之影像按照影像亮度分佈情況劃分為背景區域與目標增強區域，修正該拍攝影像之目標增強區域與背景區域之亮度差值來增強投影畫面之視覺輸出效果。

100‧‧‧投影儀

1‧‧‧投影畫面調整單元

11‧‧‧影像攝取模組

12‧‧‧背景確定模組

13‧‧‧圖元亮度計算模組

14‧‧‧影像調整模組

15‧‧‧影像代換模組

2‧‧‧攝像單元

3‧‧‧投射鏡頭

4‧‧‧儲存單元

5‧‧‧微處理器

圖1係本發明投影儀較佳實施例之架構圖。

圖2係本發明應用於投影儀中之投影畫面自動調整方法較佳實施例之流程圖。

圖3係將攝像單元攝取之拍攝影像劃分成M個圖元塊之示意圖。

圖4係每一圖元塊於RGB三通道上影像亮度之示意圖。

如圖1所示，係本發明投影儀100較佳實施例之架構圖。於本實施例中，所述之投影儀100包括投影畫面調整單元1、攝像單元2、投射鏡頭3、儲存單元4及微處理器5。所述之投影畫面調整單元1能夠藉由攝像單元2拍攝投射鏡頭3已投射於投射區域(例如螢幕或牆面)之投影畫面，而後把拍攝之影像按照影像之圖元亮度分佈情況劃分為背景區域與目標增強區域，利用RGB(紅色、綠色 及藍色)三灰度通道劃分拍攝影像後，修正該拍攝影像之目標增強區域與背景區域之亮度差值來增強投影畫面之視覺輸出效果。

所述之攝像單元2係為一種具有攝像功能之攝像裝置，例如攝像頭。該攝像單元2用於從投射區域內之投影畫面攝取影像，並將該影像發送給投影畫面調整單元1對投影畫面進行調整。所述之投射鏡頭3係指一種具有影像投射功能之光學鏡頭，用於將儲存於儲存單元4內之投影畫面(例如投影片)投射於使用者選定之投射區域內進行顯示。

所述之儲存單元4係為一種內部快閃記憶體(Flash Memory)或為外部儲存卡。該儲存單元4用於儲存所需投射於投影區域內之投影片，例如PPT投影檔，其包括文本影像及背景影像。

所述之投影畫面調整單元1包括影像攝取模組11、背景確定模組12、圖元亮度計算模組13、影像調整模組14及影像代換模組15。本發明所稱之模組可係為由多個電子元器件構成之硬體電路，也可係為由一系列計算指令組成之電腦程式段。於本實施例中，所述之模組係一種能夠被微處理器5所執行並且能夠完成固定功能之電腦程式段，其儲存於所述之儲存單元4中。

所述之影像攝取模組11用於控制攝像單元2拍攝由投射鏡頭3投射於投射區域內之投影畫面，並將該拍攝影像保存為第一影像，等待一段閒置時間(例如3秒)再控制攝像單元2拍攝由投射鏡頭3投射於投射區域內之投影畫面，並將該拍攝影像保存為第二影像。該影像攝取模組11還用於藉由比對第一影像與第二影像是否相同來確定該投影畫面是否為靜態投影畫面或動態投影畫面。如果第一影像與第二影像相同，則說明投射於投射區域內之投影畫面 是靜態投影畫面；如果第一影像與第二影像不同，則說明投射於投射區域內之投影畫面是動態投影畫面。當投影畫面是靜態投影畫面時，影像攝取模組11保存第二影像至儲存單元2以便進行影像投影畫面調整。當投影畫面是動態投影畫面時，影像攝取模組11等待一段閒置時間再控制攝像單元2從投射區域內攝取投影畫面。

所述之背景確定模組12用於將第二影像之所有圖元點按照RGB三通道亮度值區間進行分類計數，並將亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域，及確定該背景區域之RGB三通道之亮度值。於本實施例中，背景確定模組12將第二影像進行RGB三通道分離後，依據每一通道所有圖元亮度值之正態分佈劃分亮度值區間，例如R通道之亮度值區間被劃分為[0-50]，[51-74]，[75-90]，[91-110]，[111-120]等，再依據每個通道上圖元點之亮度值分佈來統計亮度值區間內之圖元點數目，例如R通道上亮度值[111-120]之間之圖元點數目為50%，亮度值[75-90]之間之圖元點數目為30%等。背景確定模組12對第二影像進行RGB三個通道完成分類統計後，得到比如50%之圖元點(圖元點分佈比例最多)落入R通道之亮度值區間[111-120]，G通道之亮度值區間[40-82]及B通道之亮度值區間[60-90]這個範圍內，從而將RGB三通道亮度值區間內之圖元點所屬區域作為背景區域。背景確定模組12計算得到該背景區域之RGB三通道之亮度值，其中，每一通道之亮度值是將所有圖元點每個通道上之亮度值相加得到之，例如每一通道之亮度值分別記為IAED_R_0=42171、IAED_G_0=43451及IAED_B_0=42427。

所述之圖元亮度計算模組13用於將第二影像劃分為M個圖元塊，並計算每一圖元塊RGB三通道之亮度值。於本實施例中，圖元亮度計算模組13將第二影像M個圖元塊，例如圖3所示之圖元塊A1,A2,...Ai，...Am，其中每一圖元塊具有16×16圖元。圖元亮度計算模組13將每一圖元塊中之所有圖元點亮度值相加得到每一圖元塊RGB三通道之亮度值，例如圖4所示之圖元塊A1之RGB三個通道之亮度值，其分別記為IAED_R_1=147248、IAED_G_1=147760、IAED_B_1=144176，及圖元塊Ai之RGB三個通道之亮度值，其分別記為IAED_R_i=37569、IAED_G_i=39105、IAED_B_i=38081，其中i小於等於圖元塊總數M。

所述之影像調整模組14用於判斷每一圖元塊RGB三通道之亮度值是否介於背景區域之RGB三通道之亮度值所確定之亮度值區間。於本實施例中，影像調整模組14判斷每一圖元塊之R通道亮度值是否大於背景區域R通道亮度值之第一倍數a且小於背景區域R通道亮度值之第二倍數b，G通道亮度值是否大於背景區域G通道亮度值之第一倍數a且小於背景區域G通道亮度值之第二倍數b，及B通道亮度值是否大於背景區域B通道亮度值之第一倍數a且小於背景區域B通道亮度值之第二倍數b。亦即判斷不等式a×IAED_R_0<IAED_R_i<b×IAED_R_0，a×IAED_G_0<IAED_G_i<b×IAED_G_0及a×IAED_B_0<IAED_B_i<b×IAED_B_0是否都成立。其中，第一倍數a與第二倍數b分別取經驗值a=1.2及經驗值b=1.6。

當某一圖元塊Ai之RGB三通道亮度值介於背景區域RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間內，影像調整模組14將圖元塊Ai之RGB三通道亮度值調整至背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值 區間之外。於本實施例中，影像調整模組14將圖元塊Ai之RGB三通道亮度值調整至背景區域RGB三通道亮度值之第三倍數c，例如IAED_R_i=c×IAED_R_0，其中第三倍數c取經驗值c=2。假如背景區域之某一圖元點P0之R通道亮度值區間為[115，184]，則圖元塊Ai中R通道亮度值介於[115，184]之圖元點均需調整到115×2=230左右。

所述之影像代換模組15用於將第二影像中亮度值所需調整之圖元塊Ai替換為亮度值調整後之圖元塊，根據替換後之第二影像產生優化之投影畫面，並將該優化之投影畫面投射於投射區域上。

如圖2所示，係本發明應用於投影儀中之投影畫面自動調整方法較佳實施例之流程圖。於本實施例中，該方法能夠藉由攝像單元2拍攝投射鏡頭3已投射於投射區域之投影畫面，而後把拍攝之影像按照影像之圖元亮度劃分為背景區域與目標增強區域，利用RGB三通道劃分拍攝影像後，修正該拍攝影像之目標增強區域與背景區域亮度差值來增強投影畫面之視覺輸出效果。

步驟S201，影像攝取模組11控制攝像單元2拍攝由投射鏡頭3投射於投射區域內之投影畫面，並將該拍攝影像保存為第一影像。

步驟S202，影像攝取模組11等待一段閒置時間(例如3秒)再控制攝像單元2拍攝由投射鏡頭3投射於投射區域內之投影畫面，並將該拍攝影像保存為第二影像。

步驟S203，影像攝取模組11藉由比對第一影像與第二影像是否相同來確定該投影畫面是否為靜態投影畫面或動態投影畫面。如果第一影像與第二影像相同，則說明投射於投射區域內之投影畫面 是靜態投影畫面，流程執行步驟S205；如果第一影像與第二影像不同，則說明投射於投射區域內之投影畫面是動態投影畫面，步驟S204，攝像單元2等待一段閒置時間(例如3秒)再拍攝投射於投射區域內之投影畫面。

步驟S205，背景確定模組12將第二影像之所有圖元點按照RGB三通道亮度值區間進行分類計數，並將亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域。於本實施例中，背景確定模組12將第二影像進行RGB三通道分離後，依據RGB三通道上圖元點之亮度值正態分佈劃分亮度值區間，例如R通道之亮度值區間被劃分為[0-50]，[51-74]，[75-90]，[91-110]，[111-120]等，再依據每個通道上圖元點之亮度值分佈來統計亮度值區間內之圖元點數目，例如R通道上亮度值[111-120]之間之圖元點數目為50%，亮度值[75-90]之間之圖元點數目為30%等。背景確定模組12對第二影像進行RGB三個通道完成分類統計後，得到比如50%之圖元點落入R通道之亮度值區間[111-120]，G通道之亮度值區間[40-82]及B通道之亮度值區間[60-90]這個範圍內，從而將RGB三通道亮度值區間內之圖元點所屬區域作為背景區域。

步驟S206，背景確定模組12確定該背景區域之RGB三通道之圖元亮度值。於本實施例中，背景確定模組12藉由確定RGB三通道亮度值區間內之圖元點所屬區域作為背景區域後，再計算得到該背景區域之RGB三通道之亮度值，例如，分別記為IAED_R_0=42171、IAED_G_0=43451及IAED_B_0=42427。

步驟S207，圖元亮度計算模組13將第二影像劃分為M個圖元塊。於本實施例中，圖元亮度計算模組13將第二影像M個圖元塊，例 如圖3所示之圖元塊A1,A2,...Ai，...Am，其中每一圖元塊具有16×16圖元。

步驟S208，圖元亮度計算模組13計算每一圖元塊之RGB三通道之圖元亮度值。於本實施例中，圖元亮度計算模組13將每一圖元塊中之所有圖元點亮度值相加得到每一圖元塊RGB三通道之圖元亮度值，例如圖4所示之圖元塊A1之RGB三個通道之亮度值，其分別記為IAED_R_1=147248、IAED_G_1=147760、IAED_B_1=144176，及圖元塊Ai之RGB三個通道之亮度值，其分別記為IAED_R_i=37569、IAED_G_i=39105、IAED_B_i=38081，其中i小於等於圖元塊總數M。

步驟S209，影像調整模組14判斷圖元塊Ai之RGB三通道圖元亮度值是否介於背景區域之RGB三通道圖元亮度值所確定之亮度值區間。於本實施例中，影像調整模組14藉由判斷不等式a×IAED_R_0<IAED_R_i<b×IAED_R_0，a×IAED_G_0<IAED_G_i<b×IAED_G_0及a×IAED_B_0<IAED_B_i<b×IAED_B_0是否都成立。其中，a為第一倍數，例如取經驗值a=1.2；b為第二倍數，例如取經驗值b=1.6。若圖元塊Ai之RGB三通道圖元亮度值介於背景區域之RGB三通道之圖元亮度值所確定之亮度值區間(即上述三個不等式都成立)，則執步驟S210。若圖元塊Ai之RGB三通道之亮度值未介於背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間，則執步驟S212。

步驟S210，影像調整模組14將圖元塊Ai之RGB三通道圖元亮度值調整至背景區域之RGB三通道圖元亮度值所確定之亮度值區間之外。於本實施例中，影像調整模組14將圖元塊Ai之RGB三通道圖 元亮度值調整至背景區域RGB三通道圖元亮度值之第三倍數c，例如IAED_R_i=c×IAED_R_0，其中第三倍數c取經驗值c=2。假如背景區域之某一圖元點P0之R通道亮度值區間為[115，184]，則圖元塊Ai中R通道亮度值介於[115，184]之圖元點均需調整到115×2=230左右。

步驟S211，影像代換模組15將第二影像中圖元亮度值所需調整之圖元塊Ai替換為圖元亮度值調整後之圖元塊。步驟S212，影像調整模組14判斷i小於圖元塊總數M。若i小於圖元塊總數M，步驟S213，影像調整模組14作i=i+1運算，並返回步驟S209；若i等於圖元塊總數M，步驟S214，影像代換模組15根據替換後之第二影像產生優化投影畫面，並將該優化投影畫面投射於投射區域上。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，且已達廣泛之使用功效，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之均等變化或修飾，均應包含於下述之申請專利範圍內。

100‧‧‧投影儀

1‧‧‧投影畫面調整單元

11‧‧‧影像攝取模組

12‧‧‧背景確定模組

13‧‧‧圖元亮度計算模組

14‧‧‧影像調整模組

15‧‧‧影像代換模組

2‧‧‧攝像單元

3‧‧‧投射鏡頭

4‧‧‧儲存單元

5‧‧‧微處理器

Claims (10)

1. 一種具有投影畫面自動調整功能之投影儀，該投影儀包括攝像單元、投射鏡頭、儲存單元及投影畫面調整單元，所述之投影畫面調整單元包括：影像攝取模組，用於控制所述攝像單元拍攝由所述投射鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第一影像，及等待一段閒置時間再控制該攝像單元拍攝由該投射鏡頭投射於該投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第二影像；背景確定模組，用於將該第二影像之所有圖元點按照RGB三通道之亮度值區間進行分類計數，並將該亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域，及確定該背景區域之RGB三通道之亮度值；圖元亮度計算模組，用於將該第二影像劃分為M個圖元塊，及計算每一圖元塊之RGB三通道之亮度值；影像調整模組，用於當某一圖元塊之RGB三通道亮度值介於該背景區域RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間內時，將該圖元塊之RGB三通道亮度值調整至該背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間之外；影像代換模組，用於將該第二影像中亮度值需調整之圖元塊替換為調整後之圖元塊，及根據替換後之第二影像產生優化之投影畫面並將該優化之投影畫面投射於該投射區域上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之投影儀，其中，所述之影像攝取模組還用於藉由比對所述第一影像與所述第二影像是否相同來確定所述投影畫面是否為靜態投影畫面或動態投影畫面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之投影儀，如果所述投影畫面是靜態投影畫面 ，所述影像攝取模組保存所述第二影像至儲存單元以便進行影像投影畫面調整，如果所述投影畫面是動態投影畫面，所述影像攝取模組等待一段閒置時間再控制所述攝像單元從所述投射區域內攝取投影畫面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之投影儀，其中，所述之背景確定模組依據所述第二影像中所有圖元點亮度值之正態分佈來劃分亮度值區間，並將所述第二影像進行RGB三通道分離後依據每個通道所有圖元點之亮度值分佈來統計所屬亮度值區間內之圖元點數目。
5. 如申請專利範圍第1項所述之投影儀，其中，所述之影像調整模組還用於判斷每一圖元塊之R通道亮度值是否大於所述背景區域之R通道亮度值之第一倍數且小於背景區域R通道亮度值之第二倍數，每一圖元塊之G通道亮度值是否大於所述背景區域之G通道亮度值之第一倍數且小於所述背景區域G通道亮度值之第二倍數，及每一圖元塊之B通道亮度值是否大於所述背景區域之B通道亮度值之第一倍數且小於所述背景區域之B通道亮度值之第二倍數。
6. 一種投影儀之投影畫面自動調整方法，該投影儀包括攝像單元、投射鏡頭、儲存單元及投影畫面調整單元，該方法包括步驟：控制所述攝像單元拍攝由投射所述鏡頭投射於投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第一影像；等待一段閒置時間再控制該攝像單元拍攝由該投射鏡頭投射於該投射區域內之投影畫面並將該拍攝影像保存為第二影像；將該第二影像之所有圖元點按照RGB三通道之亮度值區間進行分類計數；將該亮度值區間內圖元點數目最多之圖元點所屬區域作為背景區域；確定該背景區域之RGB三通道之亮度值；將該第二影像劃分為M個圖元塊；計算每一圖元塊之RGB三通道之亮度值； 當某一圖元塊之RGB三通道亮度值介於該背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間內時，將該圖元塊之RGB三通道亮度值調整至該背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間之外；將該第二影像中亮度值需調整之圖元塊替換為調整後之圖元塊；及根據替換後之第二影像產生優化之投影畫面並將該優化之投影畫面投射於該投射區域上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之投影畫面自動調整方法，該方法還包括步驟：藉由比對所述第一影像與所述第二影像是否相同來確定所述投影畫面是否為靜態投影畫面或動態投影畫面；若所述投影畫面是靜態投影畫面，則保存所述第二影像至儲存單元以便進行影像投影畫面調整；若所述投影畫面是動態投影畫面，則等待一段閒置時間再控制攝像單元從所述投射區域內攝取投影畫面。
8. 如申請專利範圍第6項所述之投影畫面自動調整方法，其中，所述將所述第二影像之所有圖元點按照RGB三通道亮度值區間進行分類計數之步驟包括：依據該第二影像中所有圖元點亮度值之正態分佈來劃分亮度值區間；將該第二影像進行RGB三通道分離；及依據每個通道所有圖元點之亮度值分佈來統計所屬亮度值區間內之圖元點數目。
9. 如申請專利範圍第6項所述之投影畫面自動調整方法，其中，該方法還包括步驟：判斷所述第二影像中每一圖元塊之RGB三通道亮度值是否介於所述背景區域之RGB三通道亮度值所確定之亮度值區間內。
10. 如申請專利範圍第9項所述之投影畫面自動調整方法，其中，所述之判斷步驟包括：判斷每一圖元塊之R通道亮度值是否大於所述背景區域之R通道亮度值之第一倍數且小於所述背景區域之R通道亮度值之第二倍數；判斷每一圖元塊之G通道亮度值是否大於所述背景區域之G通道亮度值之第一倍數且小於所述背景區域之G通道亮度值之第二倍數；及判斷每一圖元塊之B通道亮度值是否大於所述背景區域之B通道亮度值之第一倍數且小於所述背景區域之B通道亮度值之第二倍數。