專利名稱：圖像投影設(shè)備、圖像處理設(shè)備、圖像投影方法和計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個方面涉及至少以下其中之一圖像投影設(shè)備、圖像處理設(shè)備、圖像投影方法和計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
圖像投影設(shè)備(投影儀等)是用來投影圖像到如屏幕的投影對象上的設(shè)備。當(dāng)投影圖像時，投影圖像上根據(jù)圖像投影設(shè)備的相對位置和投影對象間的關(guān)系可能會發(fā)生梯形失真。因此，圖像投影設(shè)備可以捕捉投影圖像，并基于此捕捉的圖像矯正投影圖像的梯形失
真。 日本公開專利申請No. 2010-028411公開以下技術(shù)投影圖像(包括在投影面上等距排列的特征點)，捕捉此投影面的圖像，計算特征點的失真量(位置位移)，并依靠計算失真量來矯正即將投影的圖像。日本公開專利申請No.2005-326247公開了以下技術(shù)投影預(yù)定義的圖案圖像，對應(yīng)于捕獲的圖案圖像的投影面來抽樣平面(其中捕獲的圖案圖像是在當(dāng)時條件下捕獲的投影面的圖像)，根據(jù)此平面上的點計算平面投影矩陣，并基于此平面投影矩陣校準(zhǔn)即將投影的圖像。當(dāng)內(nèi)部的照明燈打開(光線只是入射在投影對象上部)時，或當(dāng)存在投影對象表面的局部不規(guī)則時，圖像投影設(shè)備可以投影圖像到投影對象上。在日本公開專利申請No. 2010-028411以及日本公開專利申請No. 2005-326247的任意一項技術(shù)中公開了，將圖像投影在投影對象上的圖像被捕獲，捕獲的圖像通過用常量閾值二進(jìn)制化，由此進(jìn)行抽樣特征點和抽樣平面。據(jù)此，當(dāng)投影對象表面的不規(guī)則導(dǎo)致部分明亮或者部分黑暗時，可以抽樣特征點或平面。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了圖像投影設(shè)備，包括投影部，用于將校準(zhǔn)用圖像投影到投影對象上；圖像捕獲部，用于利用校準(zhǔn)用投影圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像；二進(jìn)制圖像生成部，用于基于捕獲圖像來計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值，并基于第一閾值生成所述捕獲圖像的二進(jìn)制圖像；以及對應(yīng)點抽樣部，用于在校準(zhǔn)用圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了圖像投影設(shè)備，包括投影部，用于將多個校準(zhǔn)用圖像投影到投影對象上；圖像捕獲部，用于利用多個校準(zhǔn)用投影圖像來捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像；二進(jìn)制圖像生成部，用于基于捕獲的多個圖像計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值，利用計算得到的第一閾值計算與通過進(jìn)一步劃分第一劃分區(qū)域而獲得的多個第二劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第二閾值，并基于計算得到的第一閾值和第二閾值來生成所述捕獲圖像的二進(jìn)制圖像；以及對應(yīng)點抽樣部，用于在校準(zhǔn)用圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點，其中二進(jìn)制圖像生成部利用捕獲的多個圖像中的一個圖像計算第一閾值和第二閾值，并利用計算得到的第一閾值和第二閾值來生成多個圖像中的另一個圖像的二進(jìn)制圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了圖像投影方法，包括將校準(zhǔn)用第一圖像投影到投影對象上的步驟；利用投影的校準(zhǔn)用第一圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像的步驟；基于捕獲圖像來計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值的步驟；將校準(zhǔn)用第二圖像投影到投影對象上的步驟；利用投影的校準(zhǔn)用第二圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像的步驟；基于第一閾值生成圖像的二進(jìn)制圖像的步驟，其中所述圖像是利用所述投影的校準(zhǔn)用第一圖像和所述投影的校準(zhǔn)用第二圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像獲得的；以及在校準(zhǔn)用第一圖像、校準(zhǔn)用第二圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)，包括用來使計算機(jī)執(zhí)行上述圖像投影方法的記錄程序。
圖I是用于示意圖像處理設(shè)備和圖像投影設(shè)備的一個例子的示意性配置圖；圖2是說明了投影和捕獲圖像的操作的一個例子的示意圖；圖3是說明了圖像處理設(shè)備的操作的一個例子的流程圖；圖4是說明了生成二進(jìn)制圖像的操作的例子的流程圖；圖5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G和5H是說明了格雷碼圖像的一個例子的示意圖；圖6是說明了閾值的線性內(nèi)插法的示意圖；圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H是說明了格雷碼圖案和編碼的一個例子的示意圖；圖8A和8B是說明了抽樣對應(yīng)點的不意圖；圖9是說明了計算投影轉(zhuǎn)換因子的操作的例子的流程圖；圖10AU0B和IOC是說明了計算投影區(qū)域的操作的一個例子的示意圖；圖11是說明了根據(jù)實際例子I的圖像投影設(shè)備的投影操作的示意圖；圖12是說明了根據(jù)實際例子I的圖像投影設(shè)備的投影操作的流程圖；圖13A、13B和13C是說明了根據(jù)實際例子I的圖像投影設(shè)備的圖像矯正的示意圖；圖14是說明了根據(jù)實際例子2的圖像投影系統(tǒng)的一個例子的示意性系統(tǒng)配置圖；圖15是說明了根據(jù)實際例子2的圖像投影系統(tǒng)的投影操作的示意圖；圖16是說明了根據(jù)第二實施例的圖像處理設(shè)備的二進(jìn)制圖像生成操作的一個例子的流程圖；圖17A、17B和17C是說明了根據(jù)第二實施例的圖像處理設(shè)備的投影操作的示意圖；圖18是說明了根據(jù)第二實施例的圖像處理設(shè)備的差值圖像和外接長方形的計算的不意圖19A、19B和19C是說明了計算根據(jù)第二實施例的圖像處理設(shè)備的塊的尺寸和一般用閾值的示意圖；以及圖20是說明了當(dāng)粗糙的格雷碼圖案被投影時所捕獲的圖像的例子的示意圖。
具體實施例方式如下利用圖像處理設(shè)備描述本發(fā)明的一些實施例，其中劃分了捕獲的圖像區(qū)域并且對應(yīng)于劃分的區(qū)域計算了二進(jìn)制閾值，其中該捕獲的圖像區(qū)域是基于捕獲了包括投影對象的區(qū)域的圖像提供的。(第一實施例)(圖像處理設(shè)備的配置)圖I說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像處理設(shè)備100的示意性配置圖。 如圖I所說明，根據(jù)當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備100包括投影部110，圖像捕捉部(拍照部)120，二進(jìn)制圖像生成部131，對應(yīng)點抽樣部132，轉(zhuǎn)換因子計算部133，投影區(qū)域計算部134和存儲部140。在當(dāng)前實施例中，圖像處理設(shè)備100通過用投影部110，投影預(yù)定義的圖像到能夠投影圖像的對象上(以下稱為“投影對象”)。另外，圖像處理設(shè)備100利用圖像捕獲部120和二進(jìn)制圖像生成部131等，計算用來矯正將要投影的圖像的信息。這里，對于投影對象而言而言，可以使用具有能夠投影圖像的外表面的對象。此外，對于被投影的圖像而言，可以包括動態(tài)圖像和/或靜態(tài)圖像的圖像。對于動態(tài)圖像而言，可以包括帶運動的視頻圖像。投影部110是利用投影透鏡等，投影圖像到投影對象上的部件。在當(dāng)前實施例中，投影部110向投影對象上投影投影用圖像(源圖像數(shù)據(jù)ImgO)和校準(zhǔn)用圖像(格雷碼圖案)，上述圖像分別存于(包含在)存儲部140的投影用圖像存儲部141和校準(zhǔn)用圖像存儲部142中。另外，投影部110基于來自轉(zhuǎn)換因子計算部133計算得到的矯正信息，變形(矯正)即將投影的圖像，并投影變形后的圖像。圖像捕獲部120是用來成像圖像區(qū)域并用來捕獲圖像輸出信號的部件，該圖像區(qū)域包括在圖像捕獲元件(如圖像傳感器)上的投影對象，并且該圖像輸出信號來自上述圖像捕獲元件作為攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC。在當(dāng)前實施例中，圖像捕獲器件120將所捕獲的攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC輸出到存儲部140的捕獲圖像存儲部143。二進(jìn)制圖像生成部131是用來生成二進(jìn)制圖像的部件，該二進(jìn)制圖像是由圖像捕獲部120捕獲的包括投影對象的區(qū)域的圖像。二進(jìn)制圖像生成部131基于由圖像捕獲部120捕獲的攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC，通過圖像處理，生成二進(jìn)制圖像。此處的二進(jìn)制圖像是利用以下描述的閾值將圖像轉(zhuǎn)換為白色或黑色或雙色(二進(jìn)制)圖像所提供的圖像。詳細(xì)描述如下(圖像二進(jìn)制化操作)。對應(yīng)點抽樣部132是基于二進(jìn)制圖像生成部131生成的二進(jìn)制圖像抽樣包括投影對象相關(guān)區(qū)域的多個位置(以下稱為“對應(yīng)點”)的部件。轉(zhuǎn)換因子計算部133是計算基于二進(jìn)制圖像來矯正即將投影的圖像(圖像處理如縮放比例或梯形矯正，以下稱為“矯正”)的信息的部件。投影區(qū)域計算部134是基于由圖像捕獲部120捕獲的攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC來計算投影對象的投影區(qū)域的部件。對應(yīng)點抽樣部132的詳細(xì)操作在下文描述(對應(yīng)點抽樣操作)。轉(zhuǎn)換因子計算部133和投影區(qū)域計算部134的詳細(xì)操作在下文描述(矯正用信息計算操作)。存儲部140包括投影用圖像存儲部141、校準(zhǔn)用圖像存儲部142、捕獲圖像存儲部143、二進(jìn)制圖像存儲部144和轉(zhuǎn)換因子存儲部145。投影用圖像存儲部141存儲源圖像數(shù)據(jù)ImgO。源圖像數(shù)據(jù)ImgO從外部設(shè)備(如PC)輸入。校準(zhǔn)用圖像存儲設(shè)備142存儲校準(zhǔn)用圖像(格雷碼圖案、校準(zhǔn)圖案等)，該圖像在校準(zhǔn)時將被投影到投影對象上。在當(dāng)前實施例中，對于校準(zhǔn)用圖像(格雷碼圖像)，可以使用通過組合白色和黑色提供的條紋型格雷碼圖案Cg(例如，圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H)。捕獲圖像存儲部143存儲由圖像捕獲部120捕獲的攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC。二進(jìn)制圖像存儲部144存儲二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)ImgT作為由二進(jìn)制圖像生成部131生成的二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換因子存儲部145存儲下文描述的投影用轉(zhuǎn)換因子(Hep、Hoc和H等)的數(shù)據(jù)，作為矯正即將投影的圖像的數(shù)據(jù)。
另外，在下文提供的描述中，圖像用數(shù)據(jù)“源圖像數(shù)據(jù)ImgO”是即將投影的圖像的圖像數(shù)據(jù)，由PC輸入到投影部件中(如投影儀)。“攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC”是通過以下方式獲得的圖像的圖像數(shù)據(jù)，即圖像捕獲部120捕獲了投影用源圖像數(shù)據(jù)ImgO的圖像。攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC由對來自圖像捕獲部120的受光元件等接收到的光線對比將電子信號(像素輸出信號)數(shù)字化處理生成?！巴队皟x圖像數(shù)據(jù)ImgP”是為了消除梯形失真等矯正源圖像數(shù)據(jù)ImgO并在攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC的圖像中突出的圖像數(shù)據(jù)。投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP由下文描述的投影轉(zhuǎn)換因子生成?！岸M(jìn)制圖像數(shù)據(jù)ImgT”是通過圖像處理將攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC的圖像轉(zhuǎn)換成為雙色(二進(jìn)制)圖像而提供的圖像的圖像數(shù)據(jù)。二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)ImgT利用下文描述的閾值生成。(圖像處理操作)由圖像處理設(shè)備捕捉的圖像及其處理的操作由圖2和圖3說明。圖2的示意圖說明了將圖像投影到投影對象并利用此投影圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像的操作。圖3的流程圖說明了對捕獲圖像的圖像處理的操作。如圖2所說明，在當(dāng)前實施例中，打開位于投影對象(屏幕)Scr上方的照明設(shè)備Lt0據(jù)此，位于投影對象Scr頂部所捕獲的圖像亮度高，同時位于投影對象Scr底部所捕獲的圖像亮度低。首先，投影部110將存儲于校準(zhǔn)用圖像存儲部的格雷碼圖案作為即將投影的圖像(投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP)投影到投影對象Scr上。然后，圖像捕捉部120利用投影的圖像，從包括投影對象Scr區(qū)域反射(或捕獲)的光線中捕獲圖像(攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC)。下面，對捕獲圖像作圖像處理的操作將在圖3中描述。如圖3所說明，根據(jù)當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備(或二進(jìn)制圖像生成部)根據(jù)由圖像捕獲部捕獲的格雷碼圖案投影到投影對象上的圖像(下文稱為“格雷碼圖像”)，生成二進(jìn)制圖像(二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)ImgT)(步驟S301)。生成二進(jìn)制圖像的詳細(xì)操作將在下文描述(二進(jìn)制化圖像的操作)。當(dāng)生成二進(jìn)制圖像的操作完成時，圖像處理設(shè)備存儲二進(jìn)制圖像數(shù)據(jù)ImgT到二進(jìn)制圖像存儲部。然后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S302。在步驟S302中，圖像處理設(shè)備(或?qū)?yīng)點抽樣部)基于由二進(jìn)制圖像生成部生成的二進(jìn)制圖像，相對于包括投影對象的區(qū)域抽樣對應(yīng)點。抽樣對應(yīng)點的詳細(xì)操作(抽樣對應(yīng)點的操作)將在下文描述。當(dāng)對應(yīng)點的抽樣完成時，圖像處理設(shè)備跳到步驟S302。在步驟S303中，圖像處理設(shè)備(或轉(zhuǎn)換因子計算部)基于生成的二進(jìn)制圖像和抽樣的對應(yīng)點計算矯正用信息(投影轉(zhuǎn)換因子等)。計算矯正用信息的詳細(xì)操作將在下文描述。當(dāng)矯正用信息的計算完成時，圖像處理設(shè)備跳到步驟S304。在步驟S304中，圖像處理設(shè)備輸出步驟S303計算的結(jié)果到轉(zhuǎn)換因子存儲部(存儲部)。此處，轉(zhuǎn)換因子存儲部存儲計算結(jié)果。然后，圖像處理設(shè)備跳到圖中的“結(jié)束”處，并結(jié)束對捕獲圖像的圖像處理操作。(圖像二進(jìn)制化操作)圖像處理設(shè)備通過格雷碼圖像生成二進(jìn)制圖像的操作將在圖4、圖5A、5B、5C、5D、 5E、5F、5G和5H、以及圖6中描述。圖4是說明了生成二進(jìn)制圖像的操作的流程圖。圖5A、5B、5C、5D、5E、5F、5G和5H是說明了格雷碼圖像等的例子的示意圖。圖6是說明了生成閾值的線性內(nèi)插法的示意圖。如圖4所說明，圖像處理設(shè)備在條紋類型的格雷碼圖案Cg(如下文所描述的圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H)中選擇具有最小的條紋寬度的水平條紋圖案(如下文所描述的圖7C)，并將其輸出到投影部(步驟S401)，其中條紋類型的格雷碼圖案Cg存儲于校準(zhǔn)用圖像存儲部并由組合白色和黑色提供。然后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S402。在步驟S402中，圖像處理設(shè)備利用投影部將所選的格雷碼圖案投影到投影對象上。投影部可以投影如格雷碼圖案，如圖5A所說明(投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP)。當(dāng)投影開始時，圖像處理設(shè)備跳到步驟S403。在步驟S403中，圖像處理設(shè)備利用圖像捕獲設(shè)備捕獲包括投影對象區(qū)域的圖像，該圖像具有投影的格雷碼圖案。圖像捕獲設(shè)備可以捕獲如格雷碼圖像的圖像，如圖5B (攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC)所說明。當(dāng)捕獲圖像完成時，圖像處理設(shè)備跳到步驟S404。在步驟S404中，圖像處理設(shè)備利用二進(jìn)制圖像生成部，將捕獲的格雷碼圖像劃分為多個塊(第一劃分區(qū)域)。二進(jìn)制圖像生成部可以執(zhí)行如塊組Bk的劃分，如圖5C所說明。當(dāng)劃分完成時，圖像處理設(shè)備跳到步驟S405。在步驟S405中，圖像處理設(shè)備利用二進(jìn)制圖像生成部，為每個塊計算二進(jìn)制用閾值(第一閾值Tl)。二進(jìn)制圖像生成部可以用如判別分析作為計算二進(jìn)制用閾值的方法。此處，用判別分析的計算方法生成塊內(nèi)的像素亮度值的直方圖，當(dāng)假定如此生成的直方圖具有雙峰，所選閾值需要使雙峰的分離度最高。具體地說，在判別分析中，計算使得參考雙峰分組的像素值的組間差量(inter-group dispersion)與組內(nèi)差量(intra-groupdispersion)的比值最大的值,并提供這樣計算得到的值作為閾值。另外，圖像處理設(shè)備可以利用二進(jìn)制圖像生成部，從每個塊的閾值計算對應(yīng)于塊中的每個像素(第二劃分區(qū)域Px)的閾值(第二閾值T2)。具體地說，在二進(jìn)制圖像生成部中，提供的為每個塊計算的閾值是位于塊中心的像素的閾值。然后，二進(jìn)制圖像生成部利用線性內(nèi)插法為塊中的每個像素計算閾值。圖6圖解說明了閾值用線性內(nèi)插法。如圖6所說明，塊BI到B4的閾值(位于塊中心的像素的閾值)分別是Pl到P4，然后，可以利用線性內(nèi)插法，基于位置A周圍的4個塊的閾值，從閾值P13和P24中計算出任意位置A的閾值(雙線性內(nèi)插法)。這里，可以通過如從閾值Pl和P3和閾值P2和P4內(nèi)插來計算閾值P13和P24。
另外，雙三次的內(nèi)插(參考周圍12個塊的內(nèi)插)可用于閾值用線性內(nèi)插。另外，對于位于圖像邊緣的塊的閾值用線性內(nèi)插，可以用塊的閾值(位于塊中間的閾值)作為塊中每個像素的閾值。當(dāng)每個塊(第一劃分區(qū)域Bk)的閾值和每個像素(第二劃分區(qū)域Px)的閾值的計算完成后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S406。然后，在步驟S406中，圖像處理設(shè)備將在步驟S405中計算的結(jié)果輸出到二進(jìn)制圖像存儲部。此處，二進(jìn)制圖像存儲部存儲閾值的計算結(jié)果。然后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S407。在步驟S407中，圖像處理設(shè)備利用二進(jìn)制圖像生成部和步驟S405計算出的閾值，從在步驟S403中捕獲的格雷碼圖像來生成二進(jìn)制圖像。具體地說，二進(jìn)制圖像生成部可以生成如圖所說明的二進(jìn)制圖像。當(dāng)二進(jìn)制圖像的生成完成時，圖像處理設(shè)備將生成的二進(jìn)制圖像輸出到二進(jìn)制圖像存儲部。此處，二進(jìn)制圖像存儲部存儲了二進(jìn)制圖像作為二進(jìn) 制圖像數(shù)據(jù)ImgT。然后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S408。在步驟S408中，圖像處理設(shè)備利用二進(jìn)制圖像生成部生成對應(yīng)于通過投影所有格雷碼圖案(如圖7A、7B和7C、以及7E、7F和7G)捕獲的格雷碼圖像的二進(jìn)制圖像。此處，對于二進(jìn)制化用閾值來說，可以使用步驟S405計算出的閾值(從具有最小條紋寬度的格雷碼圖案計算出的閾值)。因此，二進(jìn)制圖像生成部甚至也可用適當(dāng)?shù)拈撝祦矶M(jìn)制化具有大條紋寬度的格雷碼圖像。當(dāng)與所有格雷碼圖案對應(yīng)的二進(jìn)制圖像的生成完成時，圖像處理設(shè)備跳到圖中的“結(jié)束”來結(jié)束二進(jìn)制化圖像的操作。否則，圖像處理設(shè)備跳到步驟S409，重復(fù)步驟S407和步驟S408的操作，直到完成所有的二進(jìn)制圖像的生成。如上所述，根據(jù)按照本發(fā)明的第一實施例的圖像處理設(shè)備(或二進(jìn)制圖像生成部)，可以為每個塊計算二進(jìn)制用閾值(第一閾值Tl)和對應(yīng)于塊中的每個像素(第二劃分區(qū)域Px)來計算閾值(第二閾值T2)，通過此方法，利用計算所得的閾值可以二進(jìn)制化捕獲的圖像(格雷碼圖像)。另外，根據(jù)按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備，可以利用對應(yīng)于格雷碼圖像的每個塊和每個像素(第一劃分區(qū)域和第二劃分區(qū)域)的閾值，二進(jìn)制化該格雷碼圖像，通過此方法，可以生成不受內(nèi)部照明等影響的二進(jìn)制圖像。也就是根據(jù)按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備，即使當(dāng)內(nèi)部照明打開或當(dāng)投影對象的表面發(fā)生局部不規(guī)則等情況時，也可以生成二進(jìn)制圖像。此外，根據(jù)按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備，可以使用二進(jìn)制用閾值，該閾值是通過最小寬度的條紋狀格雷碼計算得到的，通過此方法，也可以防止在生成二進(jìn)制圖像中由于劃分塊的尺寸小引起的不足。另外，可以提高按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備跟隨投影區(qū)域內(nèi)亮度變化的特性，這是因為使用了利用最小寬度的條紋格雷碼計算得來的二進(jìn)制用閾值。也就是，按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備可以根據(jù)這樣圖像的亮度變化生成二進(jìn)制圖像。(對應(yīng)點抽樣操作)對應(yīng)點抽樣部的操作基于由二進(jìn)制圖像生成部生成的二進(jìn)制圖像，在該二進(jìn)制圖像中抽樣對應(yīng)點，用圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H以及圖8A和8B來描述。圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G和7H的示意圖說明了格雷碼圖案的例子。圖8A和8B的示意圖說明了被抽樣的對應(yīng)點。首先，圖像處理設(shè)備利用投影部按照投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP的時序，將具有三種水平條紋(如圖7A、7B和7C)的格雷碼圖案和具有三種垂直條紋(如圖7E、7F和7G)的格雷碼圖案投影到投影對象上。此處，圖像處理設(shè)備利用圖像捕獲部，依次捕獲具有各個投影的格雷碼圖案的投影對象的圖像，從而可以捕獲格雷碼圖像(攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC)。另外，圖像處理設(shè)備可以用本發(fā)明實施例進(jìn)行投影和捕捉兩個或更少種或4種或更多種格雷碼圖案的圖像。然后，圖像處理設(shè)備計算對應(yīng)于捕獲的格雷碼圖像的每個塊和每個像素的閾值，并利用二進(jìn)制圖像生成部基于計算出的閾值從這樣的格雷碼圖像生成二進(jìn)制圖像。此處，從格雷碼圖像中生成二進(jìn)制圖像的方法類似于上述的方法(圖像二進(jìn)制化操作)，因此不再贅述。然后，圖像處理設(shè)備以二進(jìn)制數(shù)字碼編碼所生成的二進(jìn)制圖像，并利用對應(yīng)點抽 樣部劃分其為網(wǎng)格類型區(qū)域。具體地說，對應(yīng)點抽樣部利用捕獲圖像提供的6個二進(jìn)制圖像，為每個劃分的二進(jìn)制圖像區(qū)域提供編碼，其中捕獲圖像是具有投影的格雷碼圖案的投影對象(圖7A、7B和7C以及圖7E、7F和7G)，編碼方式是將二進(jìn)制圖像的白色區(qū)域和黑色區(qū)域分別標(biāo)為比特“ I”和比特“O”。此處，注意到二進(jìn)制圖像的任意區(qū)域，編碼“ I”或“O”提供好像按照時間順序，以使唯一的對應(yīng)(或編碼)作為6比特編碼來提供。此處，待編碼的區(qū)域是通過劃分二進(jìn)制圖像為類似網(wǎng)格的區(qū)域而提供的，因為投影的格雷碼具有垂直的條紋和水平的條紋。圖8A和SB說明了劃分為類似網(wǎng)格區(qū)域的二進(jìn)制圖像。圖8A提供了由編碼攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC的二進(jìn)制圖像并將其劃分為類似網(wǎng)格區(qū)域產(chǎn)生的圖像。圖SB提供了由編碼投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP的二進(jìn)制圖像并將其劃分為類似網(wǎng)格區(qū)域產(chǎn)生的圖像。此處，圖像處理設(shè)備(或?qū)?yīng)點抽樣部)選擇任意類似網(wǎng)格區(qū)域的邊緣(或四角)作為特征點Hica到!11。4，如圖8A所說明。另外，圖像處理設(shè)備(或?qū)?yīng)點抽樣部)選擇對應(yīng)于特征點Hiel到me4的6比特編碼區(qū)域的邊緣(或四角)，作為特征點mP1到mP4，如圖SB所說明。此處，提供了特征點1 到111。4和特征點mP1到mP4之間的對應(yīng)，圖像處理設(shè)備(或特征點抽樣部)可以抽樣特征點到ny (或特征點mP1到mP4)作為對應(yīng)點。另外，圖像處理設(shè)備(或?qū)?yīng)點抽樣部)，在當(dāng)前實施例中，抽樣對應(yīng)于所有劃分為類似網(wǎng)格區(qū)域的區(qū)域的對應(yīng)點。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像處理設(shè)備(或?qū)?yīng)點抽樣部)，可以利用對應(yīng)于格雷碼圖像的每個塊和每個像素的閾值，二進(jìn)制化此格雷碼圖像。另外，根據(jù)按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備，可以二進(jìn)制化格雷碼圖像，利用在攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC的二進(jìn)制圖像和投影儀圖像數(shù)據(jù)ImgP的二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點的方式。也就是，根據(jù)按照當(dāng)前實施例的圖像處理設(shè)備，可以抽樣二進(jìn)制圖像的對應(yīng)點，而不為內(nèi)部照明等所影響，即使出現(xiàn)內(nèi)部照明打開或投影對象的表面有局部的不規(guī)則等情況。(矯正用信息計算操作)用來計算矯正用信息(或投影轉(zhuǎn)換因子)的轉(zhuǎn)換因子計算部的操作如圖9和圖10AU0B和IOC所描述，該矯正基于由二進(jìn)制圖像生成部生成的二進(jìn)制圖像和由對應(yīng)點抽樣部抽樣的對應(yīng)點。圖9的流程圖說明了計算矯正用信息的過程。圖10AU0B和IOC的示意圖說明了計算在投影對象上的投影區(qū)域的操作。
如圖9所說明，首先，圖像處理設(shè)備選擇對應(yīng)點抽樣部抽樣的對應(yīng)點(如圖8A和8B中的mcl到mc4和mP1到mP4)(步驟S901 )，然后，圖像處理設(shè)備跳到步驟S902。在步驟S902中，圖像處理設(shè)備基于選擇的對應(yīng)點，通過轉(zhuǎn)換因子計算部，計算為投影儀圖像的投影轉(zhuǎn)換因子Hep。具體地說，轉(zhuǎn)換因子計算部可以利用數(shù)學(xué)公式I到數(shù)學(xué)公式4，計算投影圖像的投影轉(zhuǎn)換矩陣Hep。此處，當(dāng)與攝影圖像數(shù)據(jù)ImgC的特征點mei (xci,yci) (i=l-4)對應(yīng)的投影儀圖像數(shù)據(jù)imgP的特征點是mpi (xpi, ypi) (i=l_4)時,滿足數(shù)學(xué)公式I :
權(quán)利要求
1.一種圖像投影設(shè)備，包括 投影部，用于將校準(zhǔn)用圖像投影到投影對象上； 圖像捕獲部，用于利用校準(zhǔn)用投影圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像； 二進(jìn)制圖像生成部，用于基于捕獲圖像來計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值，并基于第一閾值生成所述捕獲圖像的二進(jìn)制圖像；以及對應(yīng)點抽樣部，用于在校準(zhǔn)用圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中二進(jìn)制圖像生成部基于第一閾值來計算與通過劃分第一劃分區(qū)域獲得的多個第二劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第二閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中二進(jìn)制圖像生成部計算所述捕獲圖像的像素值的差量值，并基于計算得到的差量值計算第一閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中二進(jìn)制圖像生成部計算所述捕獲圖像的邊緣強度，并基于計算得到的邊緣強度計算第一閾值。
5.一種圖像處理設(shè)備，包括 投影部，用于將多個校準(zhǔn)用圖像投影到投影對象上； 圖像捕獲部，用于利用多個校準(zhǔn)用投影圖像來捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像； 二進(jìn)制圖像生成部，用于基于捕獲的多個圖像計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值，利用計算得到的第一閾值計算與通過進(jìn)一步劃分第一劃分區(qū)域而獲得的多個第二劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第二閾值，并基于計算得到的第一閾值和第二閾值來生成所述捕獲圖像的二進(jìn)制圖像；以及 對應(yīng)點抽樣部，用于在校準(zhǔn)用圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點， 其中二進(jìn)制圖像生成部利用捕獲的多個圖像中的一個圖像計算第一閾值和第二閾值，并利用計算得到的第一閾值和第二閾值來生成多個圖像中的另一個圖像的二進(jìn)制圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理設(shè)備，其中 投影部投影多個校準(zhǔn)用圖像中的純白色圖像和純黑色圖像； 圖像捕獲部利用投影的純白色圖像和純黑色圖像來捕獲包括投影對象的區(qū)域的每個圖像，；并且 二進(jìn)制圖像生成部利用具有投影捕獲的純白色圖像的區(qū)域的圖像和具有投影捕獲的純黑色圖像的區(qū)域的圖像，計算第一劃分區(qū)域的尺寸。
7.一種圖像投影方法，包括 將校準(zhǔn)用第一圖像投影到投影對象上的步驟； 利用投影的校準(zhǔn)用第一圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像的步驟； 基于捕獲圖像來計算與通過劃分區(qū)域獲得的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值的步驟； 將校準(zhǔn)用第二圖像投影到投影對象上的步驟； 利用投影的校準(zhǔn)用第二圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像的步驟； 基于第一閾值生成圖像的二進(jìn)制圖像的步驟，其中所述圖像是利用所述投影的校準(zhǔn)用第一圖像和所述投影的校準(zhǔn)用第二圖像捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像獲得的；以及在校準(zhǔn)用第一圖像、校準(zhǔn)用第二圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像投影方法，其中生成二進(jìn)制圖像的步驟進(jìn)一步包括基于第一閾值來計算與通過劃分第一劃分區(qū)域獲得的多個第二劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第二閾值的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像投影方法，其中生成二進(jìn)制圖像的步驟包括計算所述捕獲圖像的像素值的差量值并基于計算得到的差量值計算第一閾值的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像投影方法，其中生成二進(jìn)制圖像的步驟包括計算所述捕獲圖像的邊緣強度并基于計算得到的邊緣強度計算第一閾值的步驟。
11.一種計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，包括記錄程序，所述記錄程序用于使得計算機(jī)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像投影方法。
全文摘要
公開了圖像投影設(shè)備、圖像處理設(shè)備、圖像投影方法和計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。該圖像投影設(shè)備包括投影部，用來將校準(zhǔn)用圖像投影到投影對象上；圖像捕獲部，用來利用所投影的校準(zhǔn)用圖像來捕獲包括投影對象的區(qū)域的圖像；二進(jìn)制圖像生成部，基于捕獲的圖像，計算與通過劃分區(qū)域提供的多個第一劃分區(qū)域?qū)?yīng)的多個第一閾值，并基于第一閾值生成捕獲圖像的二進(jìn)制圖像；以及對應(yīng)點抽樣部，用來在校準(zhǔn)用圖像和二進(jìn)制圖像之間抽樣對應(yīng)點。
文檔編號G06T11/00GK102970504SQ20121032064
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者長谷川史裕, 住吉信一 申請人:株式會社理光