TWI567473B - 投影對準技術 - Google Patents

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TWI567473B
TWI567473B TW104127718A TW104127718A TWI567473B TW I567473 B TWI567473 B TW I567473B TW 104127718 A TW104127718 A TW 104127718A TW 104127718 A TW104127718 A TW 104127718A TW I567473 B TWI567473 B TW I567473B
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聖地牙哥Ｇ 維納斯
康金曼
大衛Ｂ 索爾特
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惠普發展公司有限責任合夥企業
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Description

投影對準技術 發明領域
本發明係有關於投影對準技術。
發明背景
投影系統顯示可代表靜態、部份移動、或完全移動顯示影像之視訊信號。投射影像來源和投影表面之相對的對準影響顯示影像中之楔型失真數量。當一投影器沿著非正交至投影表面或顯示器之一投影軸而投射一影像時，楔型失真可能產生。該投影器可能在投影之前或在投影期間未對準至投影表面而導致單維度或多維度之楔型失真。
發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種投影系統，其包括：一視訊投影器，其用以投射具有一影像區域之影像於一表面上，該表面具有與其相關聯之一邊沿區；以及一處理系統，其包含一圖形處理單元以評估該邊沿區和所投射影像區域，該圖形處理單元用以轉換該投射影像區域成為與該邊沿區相重合之一對準投射影像區域。
100‧‧‧投影系統
102‧‧‧計算裝置
104‧‧‧投影器
106‧‧‧投影顯示器
108‧‧‧GPU
110‧‧‧相關投影區域
110a‧‧‧相關對準區域
112‧‧‧投影區
114‧‧‧前表面
116‧‧‧投影器顯示區
118‧‧‧邊沿
120‧‧‧觸控敏感表面
122‧‧‧延伸控制區
130‧‧‧感測系統
132‧‧‧感測器
134‧‧‧攝影機
140‧‧‧CPU
150‧‧‧操作系統(OS)
152‧‧‧記憶體
160‧‧‧內容顯示緩衝器
206‧‧‧投影顯示器
210‧‧‧初始相關投影區域
218‧‧‧觸控墊邊沿
310a-d‧‧‧區域210角落
318a-d‧‧‧邊沿218角落
400‧‧‧調整投射影像方法
402-410‧‧‧調整投射影像步驟
500‧‧‧投射影像方法
502-520‧‧‧投射影像步驟
圖1是例示依據本揭示具有一未對準投影的一投影系統範例之圖形。
圖2是例示依據本揭示具有一對準投影之圖1的投影系統範例之圖形。
圖3是例示依據本揭示之一投影系統範例的圖形。
圖4是例示依據本揭示之一投影顯示器未對準範例的圖形。
圖5是例示依據本揭示用以調整一投射影像之範例方法的流程圖。
圖6是例示依據本揭示用以調整一投射影像之範例方法的流程圖。
較佳實施例之詳細說明
於下面的詳細說明中，將參考至形成其之一部份的附圖，以及於其中展示本揭示可以被實行之例示特定範例。應了解，其他範例可以被採用並且可以有結構或邏輯改變而不脫離本揭示之範疇。因此，下面的詳細說明不是作為一限定性意義，並且本揭示範疇是藉由附加之申請專利範圍所界定。應了解，除非特別注明，否則此處所述之各種範例特點，彼此可以部分地或整體地被組合。
一投射系統範例之各種構件的未對準可能發生而影響影像之投影和觀看。例如，工廠校準設定可能在裝 貨或裝配期間被擾亂。於另一範例中，一觸控敏感投影顯示器墊位置相對至一投影器被改變。於另一範例中，投影器被置放在對於投影顯示器墊的一角度或在離該投影顯示器墊之一距離的一位置，以至於產生的影像投射至該墊上而非充填該投影表面。在任何方面，未對準可能影響至該投影顯示器墊上之投射影像的最終位置。
旋轉、傾斜或非對稱失真的校正可能是計算地密集且因此採用大量高度中央處理單元(CPU)資源，通常減慢CPU之其他功能。範例藉由經過圖形處理單元(GPU)處理而調整一投影器顯示以提供即時顯示對準，而允許多種調整發生。範例提供彈性和精確投影器對準，其可以針對四個角落對準而具有準確的投影器顯示控制。
如圖1中所例示地，一範例投影系統100包含一計算裝置，或處理單元102，以及一投影器104。投影系統100可以包含一投影顯示器106。計算裝置102包含至少一GPU 108並且可以包含至少一CPU 140(例如，參看圖3)。計算裝置102是經過一無線或有線連接而通訊地連接到投影器104。計算裝置102可以是一膝上型電腦、桌上型電腦、一平板電腦、一智慧型手機、或能夠電子式計算之其他裝置或處理系統。
大體上，計算裝置102與投影器104通訊，以投射一影像或影像系列至投影顯示器106上。藉由投影器104所投射之影像可以是任何型式之影像，其包含但是不受限定於，藉由計算裝置102所接收的或儲存於該計算裝置102 中的指令所產生之資訊及/或影像。投影器104投射具有在一總投影區112之內的一投影相關區域110之一影像。於一範例中，投影區112是一梯形區，其包含投影器顯示相關區域110。投影器104可以是包含一光源之包含後方或前方投射投影器的任何型式之視訊或影像投影器。投影系統100可以包含一個或多個投影器104。當多數個投影器104被使用時，它們可協調，以投射來自多數個位置的全部完整影像至投影顯示器106上或投射跨越投影顯示器106一起對準之一系列的部份影像，以產生一完整影像。投影器104能夠產生至少是二維的影像。於一些範例中，投影器104是能夠產生三維影像。
投影顯示器106可以是適用於二維(2D)投影顯示之任何實質平面或平坦水平或垂直表面。例如，投影顯示器106可以是一投影屏幕、一白板、或一觸控敏感墊，如下面將進一步說明者。於一些範例中，投影顯示器106是適用於三維(3D)投影。
如上面所討論地，於一些範例中，投影顯示器106是一觸控敏感墊。投影顯示器，或觸控敏感墊106，包含適用於顯示一影像或影像系列之一前表面114。前表面114包含一投影器顯示區116和一邊沿118。觸控敏感墊106之前表面114包含任何適當的觸控敏感技術之一觸控敏感表面，該技術是用以檢測和追蹤一使用者之一個或多數個觸控輸入以便允許該使用者與軟體互動，該軟體是藉由計算裝置102或與投影器104和計算裝置102通訊的一些其他 計算裝置(未展示於圖中)而執行。於一些範例中，觸控敏感表面120延伸在整個前表面114之上。另外地，觸控敏感表面120僅包含前表面114之一部份。觸控敏感表面120可以採用習知的觸控敏感技術，例如，光學、紅外線、電阻、電容、應變計、聲波、聲波脈衝辨識、或其組合。與觸控敏感墊106之使用者互動可以經過藉由一使用者之手、光筆、或其他適當的儀器之適當地觸控至觸墊106而調整或修改顯示和資訊內容。
觸控敏感表面120和計算裝置102是彼此電氣地耦合以至於藉由表面120所接收的使用者輸入是通訊至計算裝置102。觸控敏感表面120和計算裝置102可以與一適當的無線或有線連接部而電氣連接。例如，如與投影系統100、WI-FI、BLUETOOTH®、超聲波、電氣電纜線之其他電氣連接或其他適當的電氣連接係可以被使用。
於一些範例中，計算裝置102指示投影器104以投射一影像至投影顯示器106之表面114上。藉由投影器104所投射的影像可以包含藉由在裝置102內之軟體執行所產生的資訊及/或影像。一使用者(未展示於圖中)可以藉由實際地接合投影顯示器106之觸控敏感表面120而與顯示在表面114上之影像互動。此互動可以經過任何適當的方法而發生，例如，直接互動於一使用者之手、經過一光筆而互動、或經過其他適當的使用者輸入裝置而互動。
參考至圖3，一投影顯示器106範例可以包含一延伸控制區122。一使用者(未展示於圖中)可以藉由實際地 接合延伸控制區122而與顯示於表面114上之影像互動。延伸控制區122可以是在觸控墊106上或可以是在觸控墊106之外。延伸控制區122可以是位於顯示區116之外。延伸控制區122提供來自一使用者之觸控敏感互動，例如，經由使用者之手或光筆(未展示於圖中)以供進一步之指示及/或調整。
參考至圖3，一投影系統100範例可以包含一感測系統130，其具有一感測器132或感測器群集132以檢測發生於投影顯示器106上或接近該投影顯示器106之各種參數。具有感測器132之一攝影機134係可以使用以檢測在投影顯示器106上或接近投影顯示器106的各種參數，如包含對準。攝影機134和感測器132被定向以自觸控敏感墊106取得影像或資料。於一些範例中，攝影機134是一高解析度彩色攝影機。例如，感測器132可以包含光感測器、深度感測器、或三維使用者介面感測器。於一範例中，至少一感測器132係配置以量測圍繞投影系統100之環境周圍的光強度或自投影顯示器106各個區所反射的光強度。例如，邊沿118可以是一第一色彩並且投影顯示區116可以是不同於該第一色彩的一第二色彩。邊沿118及/或投影顯示區116之部份或所有的第一色彩之檢測可以指示至投影顯示器106上之正確的以及相關區域110之對準的投影或未對準的投影。攝影機134可以包含感測器132或與感測器通訊以檢測沿著投影顯示器106表面之光強度。
於一些範例中，感測器132被配置以量測圍繞投 影系統100之環境的光強度和色彩，或觸控墊邊沿118和投影顯示區116之反射光。感測器132具有對於投影顯示器106之幾何相關性。投影顯示器106界定在被配置以監視及/或檢測先前所述之情況的感測器群集內之感測器132的區域。在群集內的感測器132之各者是電氣地且通訊地耦合至計算裝置102，以至於在操作期間藉由感測器132所產生的資料可以被發送至計算裝置102，並且藉由計算裝置102所發出的命令可以被通訊至感測器132。如上面的說明，對於投影系統100之其他構件，任何適當的電氣及/或通訊的耦合可以被使用，例如，以將感測器群集132耦合至計算裝置102，例如，一電氣導體、WI-FI、BLUETOOTH®、一光學連接、一超聲波連接、或其一些組合。
圖1提供來自投影器104，未對準於或一致於觸控敏感墊106之投影器顯示區114的本質或初始顯示輸出之一範例。參看至圖1，相關投影區域110被旋轉，例如，10度，以至於投影相關區域110未對準於相對的觸控墊邊沿118。如一範例，相關投影區域110可能由於改變投影器104和觸控敏感墊106之一者或兩者的定位而無意中地旋轉或偏移。因而，投影顯示相關區域110不完全地利用觸控敏感墊106之表面區，或可能至少部份地落在觸控敏感墊106之區域外。不再於觸控墊邊沿118之內的投影相關區域110之部份不是一使用者可適當觀看的。
參考至圖1和圖3，在操作期間，光自投影器104 被發射且被導向投影顯示器106而形成投影區116，其至少部份地顯示具有至少部份地配置在投影顯示器106上的一影像之所投射的顯示相關區域110。於這範例中，相關區域110和觸控墊邊沿118實質上是矩形且初始地未對準。
圖2例示圖1對準於觸控墊邊沿118之投射影像的相關區域110範例。此處所揭示之範例有效地整合GPU 108之功能性以對準在觸控墊邊沿118界定區之內的投影器相關區域110。對準可以正確地關聯影像至觸控敏感墊106上。至投影顯示器106上之原始投射或相關區域110的對準可以是經過任何三維旋轉或原始影像投影之重新對準。GPU 108處理更正未對準之相關區域110。該更正或對準的影像自投影器104被投射。GPU 108可以提供連續的監控和對準，或可以週期性地或藉由一使用者而進行以符合一判定臨界值。例如，一未對準臨界值可以藉由一使用者被設定或被預置；當超出所判定臨界值之時，該投影將自動地重新對準。攝影機134和感測器132檢測至投影顯示器106上之相關區域110的顯示輸出內容並且與計算裝置102通訊。
圖4例示未對準於一邊沿218之一投影相關區域210範例。在邊沿218內之投影相關區域210的對準可以依據映射方法，例如，仿射，而藉由檢測投影顯示器206之角落(並且於一些範例中，可以藉由邊沿218之角落、和相關區域210之角落)，以及藉由判定在角落集合之間的任何對應性而驗證。如一範例，向量偏移量可以在二個角落集 合之間被產生以便判定任何對應性。依據在二個角落集合之間所檢測的差量，校準操作可以藉由GPU 108而進行，如將進一步地說明。
圖4是另一未對準範例之反射。在例示於圖4中之範例中，觸控墊邊沿218之角落(例如，318a-d)沿著大於初始相關投影區域210之角落(例如，310a-d)的一觸控敏感墊206區而延伸。換句話說，相關區域210，以及因此角落310a-d被置於觸控墊邊沿218的角落318a-d之內部。感測器132(例如，參看圖3)可以被使用以檢測角落310a-d和角落318a-d。
參看至觸控墊邊沿218的角落318a-d之檢測，攝影機134(例如，參看圖3)可以被使用以取得整個墊206之靜態影像或視訊，或該墊206之至少相關部份。影像/視訊之一統計圖可以提供相關區域，其通常提供在觸控墊邊沿218的第一色彩和反射至少一部份相關區域210之投影顯示區216的第二色彩之間的色彩強度差量之一指示。統計圖均等化可以在相關區域上被進行以得到對於一邊緣檢測技術(例如，肯尼(Canny)邊緣檢測)之高和低的臨界值。當執行邊緣檢測技術時，指示相關區域218周圍之邊緣點可以被抽取(例如，對於區域218的所有四側之邊緣點)。一線性配適技術可以被使用以判定四條配適線，其可以是邊沿218周圍之表示。來自四條配適線之二條線的相交處可以被使用於計算各個角落318a-d。當影像相關區域110藉由色彩攝影機134被捕獲時，觸控墊邊沿218之角落318a-d可 以被判定，即使一個或多個角落由於色彩強度之差量而藉由靜態影像中之一物件而被遮蔽時亦然(例如，參看圖1)。
同樣地，角落檢測可以被進行以檢測投影相關區域210之角落310a-d。例如，感測器132可以自投影相關區域210之外的一區之色彩強度而區分投影相關區域210之一色彩強度。當檢測角落310a-d和角落318a-d時，在二個角落集合之間的對應性可以依據映射方法(例如，仿射)而判定。例如，依據在二個角落集合之間的對應性，投影器104可以調整用於反射至墊206上之相關區域210的設定以對應至墊206之檢測邊沿218。
依據上面範例，邊沿118、218和相關區域110、210之色彩及/或角落被檢測且被應用於藉由GPU 108所進行之一對準轉換(例如，透視對齊轉換)。該對準轉換被應用至相關投影器顯示區域110、210。對準轉換或透視對齊轉換藉由GPU 108被進行以將觸控墊邊沿118、218的四個角落對準至相關投射顯示區域110、210的四個角落。例如，一個三乘三維度矩陣值被指定至角落位置，並且角落位置之轉換被進行且被應用至角落318a-d和310a-d之座標對準。
對準相關區域110a，或更正影像顯示，使用一GPU覆蓋緩衝器而覆蓋至投影顯示器106上。相關區域110a藉由GPU 108被應用至投影器104以供投影至顯示區116上。GPU覆蓋緩衝器可以變化以允許延伸控制區122在觸控墊106作用區之外並且可以被使用於顯示器之延伸控 制。換句話說，GPU覆蓋對準區或相關區域110之角落以對準或修改對應於邊沿118之影像顯示。原有/初始之顯示相關區域110結構被更正顯示相關區域110a所覆蓋。
參考至圖3，計算裝置102可以包含一操作系統(OS)150、一記憶體152、以及一內容顯示緩衝器160。記憶體152是適用於儲存資料和參數、操作系統軟體、應用軟體、以及其他指令。計算裝置102可以包含其他可移除及/或非可移除儲存記憶體152，該非可移除儲存器和該可移除儲存器被實行於電腦可讀取儲存媒體中。計算裝置102中之記憶體152和其他電腦可讀取媒體可以包含依電性及/或非依電性儲存記憶體。
記憶體152可以儲存OS 150。例如，OS 150可以是適用於協調計算裝置102之軟體和硬體的任何操作系統，例如，Microsoft Windows®、Unix®、或Linux®。於一範例中，藉由OS 150所控制之CPU 140執行儲存於記憶體152中之指令以提供影像內容至用於暫時儲存之緩衝器160。GPU 108自內容顯示緩衝器160存取影像內容。失真、或未對準藉由GPU 108被更正，因而投影112之對準相關區域110a是一致於顯示區116。用於影像對準操作而儲存於記憶體152中之指令藉由GPU 108無關於OS 150和CPU 140地被執行以用於投影系統100之處理和性能最佳化。於一些範例中，色彩校正也可以藉由GPU 108而進行。
在使用期間，對準投影器顯示相關區域110至邊沿118採用自校準感測器132和攝影機134所檢測之邊沿118 和投影器顯示區。OS 150之內容顯示緩衝器儲存影像之內容資料並且GPU 108使用儲存於GPU 108之一更正內容顯示緩衝器中之計算的對準轉換影像資料而產生一對齊或對準顯示內容。更正的或對準的影像內容顯示藉由投影器104被投射。該對準影像投影可以被覆蓋，或被投射於原始影像投影之上。例如，原始影像可以透明地被投射並且該對準影像投射在原始影像之上且在該投影區之內。
圖5是例示用以調整投射影像之一範例方法400的流程圖。方法400可以經由儲存於記憶體152中用以控制投影系統100之指令而進行。在402，對應至一投影表面之一表面邊沿位置的投影表面邊沿值被接收。在404，一初始影像被投射至投影表面上。在406，對應至投影表面上之影像投影之位置的該影像投影之初始投影顯示區域值被接收。406可能發生在步驟402之前，在步驟402之後，或與步驟402同時地發生。在408，一對準轉換基於所接收的投影表面邊沿值以及初始投影顯示區域數值而進行。在410，用以調整與投影表面邊沿位置值相重合之影像投影位置值的一對準顯示內容被產生。如於圖2中所例示，對準之內容藉由投影器104被投射至觸控墊106上。
圖6是例示用以調整一投射影像之範例方法500的流程圖。方法500可以經由儲存於152中記憶體用以控制投影系統100之指令而進行。在502，一投影表面之一邊沿位置經由一感測系統被檢測。在504，一處理系統中的一影像之影像內容被判定。在506，該影像內容被通訊至一 投影器。在508，該影像經由投影器朝向投影表面被投射。該投射的影像在一投射顯示器之內具有一初始投影相關區域。在510，該初始投影相關區域經由感測系統被檢測。在512，該檢測邊沿位置和該投影相關區域自感測系統被通訊至處理系統。在514，該初始投影相關區域被轉換以與邊沿位置相重合。在516，與邊沿位置相重合之一對準投影相關區域的對準影像顯示內容被產生。在518，對準影像顯示內容被通訊至投影器。在520，對準投影相關區域被投射在邊沿之內。對準投影相關區域被投射至在初始投影相關區域之上的墊片上。
雖然特定範例已於此處被例示且被說明，對於所展示和所說明之特定範例，許多不同及/或等效實行可以被替換而不脫離本揭示之範疇。這申請是意欲涵蓋此處討論之特定範例的任何調適或變化。因此，本揭示欲僅受限定於申請專利範圍以及其等效者。
100‧‧‧投影系統
102‧‧‧計算裝置
104‧‧‧投影器
106‧‧‧投影顯示器
108‧‧‧GPU
110‧‧‧相關投影區域
112‧‧‧投影區
114‧‧‧前表面
116‧‧‧投影器顯示區
118‧‧‧邊沿

Claims (13)

  1. 一種投影系統，其包括：一視訊投影器，其用以投射具有一影像區域之影像於一表面上，該表面具有與其相關聯之一邊沿區；以及一處理系統，其包含一圖形處理單元以評估該邊沿區和所投射影像區域，該圖形處理單元用以轉換該投射影像區域成為與該邊沿區相重合之一對準投射影像區域；其中該表面之邊沿區是一第一色彩並且該表面之一投影顯示空間是不同於該第一色彩之一第二色彩。
  2. 如請求項1之投影系統，其包括：感測器，其用以檢測該邊沿區和該影像區域並且與該圖形處理單元通訊。
  3. 如請求項1之投影系統，其中該表面是用於使用者互動之一觸控敏感墊。
  4. 一種調整投射影像之方法，該方法包括下列步驟：接收一投影表面之投影表面邊沿值；投射一初始影像至該投影表面上；接收該投影表面上之該影像投影的初始投影顯示區域值；進行一對準轉換；以及產生用以調整該投影表面上之影像投影的一對準顯示內容，其中該對準顯示內容係連續地產生。
  5. 如請求項4之方法，其中該對準顯示內容被產生以符合一判定臨界值。
  6. 如請求項4之方法，其包括：投射源自於所產生的該對準顯示內容的一對準影像在該投影表面的一表面邊沿之內。
  7. 如請求項6之方法，其中該對準影像係投射在該初始影像之上。
  8. 如請求項6之方法，其中初始投影顯示區域是被傾斜、被旋轉、或包含關於該投影表面邊沿之非對稱失真。
  9. 如請求項4之方法，其包括：經由感測器而檢測該投影表面和該影像投影。
  10. 一種電腦可讀取儲存媒體，其儲存用以控制一投影系統來執行調整一投影器顯示之一方法的電腦可執行指令，該方法包括下列步驟：經由一感測系統以檢測一投影表面之一邊沿位置；決定一處理系統中之一影像的影像內容；將該影像內容傳送至一投影器；經由該投影器朝向該投影表面投射該影像，該投射影像具有在一投射顯示內之一關注的初始投射區域；經由該感測系統以檢測該關注的初始投射區域；將所檢測邊沿位置和該關注的投射區域自該感測系統傳送至該處理系統；轉換該關注的初始投射區域以與該邊沿位置相重合； 產生與該邊沿位置相重合之一關注的對準投射區域之對準影像顯示內容，其中該內容係連續地產生；將該對準影像顯示內容傳送至該投影器；以及投射該關注的對準投射區域在該邊沿之內。
  11. 如請求項10之電腦可讀取儲存媒體，其中該關注的對準投射區域係投射至該投影表面之該關注的初始投射區域上。
  12. 如請求項10之電腦可讀取儲存媒體，其中檢測該邊沿位置是藉由檢測該邊沿之四個角落。
  13. 如請求項10之電腦可讀取儲存媒體，其中檢測該關注的初始投射區域是藉由檢測該關注的初始投射區域之四個角落。
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