投影機和控制投影機的方法
【專利摘要】一種投影機捕獲投影目標的圖像，投影圖像投影到所述投影目標上，并且所述投影機通過使用捕獲的圖像校正所述投影圖像。所述投影機包括：投影單元，其將所述投影圖像投影到所述投影目標上；捕獲單元，其捕獲包括所述投影目標的投影區域的圖像；計算單元，其計算關于所述投影區域的三維數據，并且使用計算的三維數據計算校正參數；以及校正單元，其使用由所述計算單元計算的所述校正參數，校正所述投影圖像。所述校正單元使用所述畸變參數，執行對應于所述投影目標的形狀的第一校正，并且執行對應于所述投影單元的移動和所述投影目標的移動的至少一個的第二校正。
【專利說明】投影機和控制投影機的方法
【技術領域】
[0001] 本公開在此一般地涉及投影機和控制投影機的方法。
【背景技術】
[0002] 投影機可以將圖像(投影圖像)投影到諸如屏幕的投影目標上。一些投影機測量到 投影目標的距離，并且對于投影圖像調整焦距。此外，一些投影機捕獲投影圖像的圖像，并 且基于捕獲的圖像對于投影圖像調整焦距。
[0003] 日本公開專利申請號2011-170174公開了一種投影穩定裝置，即使當光學投影裝 置(投影機）的位置例如由輕搖改變時，該投影穩定裝置也校正屏幕(投影目標）上投影圖像 的錯位（misalignment)。
[0004] 然而，在日本公開專利申請號2011-170174中公開的投影穩定裝置校正整個捕獲 圖像，并且不能根據投影目標的外部形狀校正捕獲圖像局部失真時源自輕搖的影響。此外， 在日本公開專利申請號2011-170174中公開的投影穩定裝置不能根據投影目標的形狀，在 投影目標和投影機之間的相對位置關系改變時以及捕獲圖像失真時，同時地校正捕獲圖 像。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例的至少一個一般目的是提供一種投影機和控制該投影機的方法，其 充分地解決了由現有技術的限制和缺點導致的一個或多個問題。
[0006] 在一個實施例中，一種投影機捕獲投影目標的圖像，投影圖像投影到所述投影目 標上，并且所述投影機通過使用捕獲圖像校正所述投影圖像。所述投影機包括：投影單元， 其將所述投影圖像投影到所述投影目標上；捕獲單元，其捕獲包括所述投影目標的投影區 域的圖像；計算單元，其計算關于所述投影區域的三維數據，并且使用計算的三維數據計算 校正參數；以及校正單元，其使用由所述計算單元計算的所述校正參數，校正所述投影圖 像。所述計算單元基于所述捕獲圖像，計算畸變參數和移動參數作為所述校正參數。所述 校正單元使用所述畸變參數，執行對應于所述投影目標的形狀的第一校正，并且執行對應 于所述投影單元的移動和所述投影目標的移動的至少一個的第二校正。
[0007] 在本發明的另一實施例中，一種控制投影機的方法，所述投影機捕獲投影目標的 圖像，投影圖像投影到所述投影目標上，并且所述投影機通過使用捕獲圖像校正所述投影 圖像，所述方法包括：將所述投影圖像投影到所述投影目標上；通過使用捕獲單元，捕獲包 括所述投影目標的投影區域的圖像；計算關于所述投影區域的三維數據，并且使用計算的 三維數據計算校正參數；以及使用計算的校正參數，校正所述投影圖像。所述校正參數包 括畸變參數和移動參數。在執行對應于所述投影目標的形狀的第一校正中使用所述畸變參 數，并且在執行對應于所述投影單元的移動和所述投影目標的移動的至少一個的第二校正 中使用所述移動參數。投影校正的投影圖像。
[0008] 根據本發明，提供了一種投影機和控制該投影機的方法，其可以執行投影目標和 投影機之間的相對位置關系改變時的校正，以及對應于投影目標的形狀的校正。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 當結合附圖閱讀時，實施例的其他目的和進一步特征將從以下描述顯而易見，附 圖中：
[0010] 圖1A和1B是圖示根據本實施例的投影機的示例的示意性外部視圖；
[0011] 圖2是圖示根據實施例的投影機的操作的示例的說明圖；
[0012] 圖3A和3B是圖示對于通過根據本實施例的投影機的投影圖像的校正操作的示例 的說明圖；
[0013] 圖4是圖示用于投影由根據本實施例的投影機調整的投影圖像的操作示例的說 明圖；
[0014] 圖5是圖示根據第一實施例的投影機的配置示例的說明圖；
[0015] 圖6是圖示根據第一實施例的投影機的功能示例的功能框圖；
[0016] 圖7A到7D是圖示由根據實施例的投影機投影的投影圖像的畸變的示例的說明 圖；
[0017] 圖8是圖示由根據第一實施例的投影機的計算單元計算的校正參數(移動參數)的 示例的說明圖；
[0018] 圖9是圖示根據第一實施例的投影機的投影操作的示例的流程圖；
[0019] 圖10是圖示根據第一實施例的投影機的校正操作的示例的流程圖；
[0020] 圖11是圖示用于由根據第一實施例的投影機提取特征點的操作示例的說明圖；
[0021] 圖12是圖示用于由根據第一實施例的投影機投影模式的操作示例的說明圖；
[0022] 圖13是圖示當由根據第一實施例的投影機投影模式時捕獲圖像的示例的說明 圖；
[0023] 圖14是圖示根據第二實施例的投影機的投影操作和校正操作的示例的流程圖；
[0024] 圖15A和15B是圖示根據第一示例的投影機的示例的示意性外部視圖；
[0025] 圖16是圖示根據第二示例的輕搖投影機的操作示例的說明圖；
[0026] 圖17A到17D是圖示根據第三示例的到投影機的投影目標上的投影操作的說明 圖；
[0027] 圖18是圖示根據第四示例的投影機的操作示例的說明圖；以及
[0028] 圖19是圖示根據第四示例的投影機的投影操作的示例的流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下，將參照附圖描述本發明的實施例。
[0030] 將使用投影機說明本發明的非限制性示例性實施例，該投影機捕獲投影目標的圖 像，投影圖像投影在投影目標上，并且該投影機基于捕獲圖像校正投影圖像。本發明不但可 以應用于以下將說明的投影機，而且可以應用于投影投影圖像并且捕獲投影圖像的圖像其 他設備、裝置、單元系統等，諸如投影和捕獲設備、投影設備、捕獲設備等。
[0031] 本實施例中的圖像包括靜態圖像、視頻等。本實施例中的圖像的投影包括投影、放 映、照射等。本實施例中圖像的捕獲包括拍攝圖像、保存圖像等。此外，投影目標包括屏幕、 墻壁、白板、外表面(諸如建筑物的外墻、其上可以投影圖像的移動目標的表面）等。
[0032] 以下，在附圖中相同或相應的參考標號分配給相同或相應的組件，并且省略其重 復描述。此外，附圖不旨在指示各個元件或部分之間的相對比率。因此，本領域的普通技術 人員可以根據以下非限制性實施例中的描述確定具體尺寸。
[0033] 將使用根據本發明實施例的投影機，以以下列表的順序說明本發明。
[0034] 1.投影機、投影操作和捕獲操作；
[0035] 2.第一實施例；
[0036] 3.第二實施例；以及
[0037] 4.示例(第一示例到第四示例）
[0038][投影機、投影操作和捕獲操作]
[0039] 將參照圖1A到4說明根據本發明的投影機100。
[0040] 圖1A和1B分別是根據本發明的投影機100的示例的示意性前外觀圖和示意性后 外觀圖。圖2是圖示投影機100的投影操作的示例的說明圖。圖3A是圖示用于由投影機 100 (計算單元14，稍后將說明）計算校正參數的操作示例的說明圖。圖3B是圖示用于由 投影機100 (校正單元15，稍后將說明)校正投影圖像的操作示例的說明圖。圖4是圖示用 于投影由投影機100調整的投影圖像(調整圖像）的操作示例的說明圖。
[0041] 如圖1A所示，投影機100在前表面包括投影投影圖像的投影單元100P以及捕獲 其中投影投影圖像的區域的圖像的捕獲單元100C。此外，如圖1B所示，投影機100在后表 面包括接收對于由用戶希望的操作的實施定時的輸入的開始按鈕lOOBa、設置由用戶希望 的操作的設置按鈕lOOBb、以及接收用于選擇由用戶希望的信息的選擇的選擇按鈕lOOBc。
[0042] 可以應用本發明的投影機的示意性外觀圖不限于圖1A和1B。例如，投影機的外觀 圖可以是如稍后將說明的圖15所示的投影機110 (第一示例）的外觀圖，或者具有投影單 元和捕獲單元的外觀圖。
[0043] 如圖2所示，投影機100將圖像投影到屏幕等上，其以下將表示為"投影目標"。例 如，當用戶按壓開始按鈕lOOBa時，投影機100開始投影圖像。在圖2中，投影機100通過 使用投影單元100P在投影區域Rgn-P中投影圖像(見圖1A)。
[0044] 此外，在圖2中，投影機100通過使用捕獲單元100C捕獲捕獲區域Rgn_C(投影區 域)的圖像(見圖1A)。當用戶按壓開始按鈕lOOBa時，投影機100開始捕獲圖像(見圖1B)。
[0045] 此外，在圖2中，投影機100可以選擇投影目標區域Rgn-T作為其中投影投影圖像 的區域。投影機100根據對于選擇按鈕100BC的用戶操作，選擇投影目標區域Rgn-T的大小 和位置(見圖1B)，并且根據對于設置按鈕lOOBb的用戶操作，設置投影目標區域Rgn-T (見 圖 1B)。
[0046] 如圖3A所示，當通過使用捕獲單元100C (見圖1)捕獲捕獲區域Rgn_C時(見圖 2)，投影機100例如捕獲如圖2所示的捕獲區域Rgn-C。也就是說，捕獲單元100C捕獲捕獲 圖像Img-C，其對應于投影目標的形狀(例如，外部形狀）變形。投影機100 (計算單元14， 稍后將說明）計算校正參數(投影轉換矩陣H，稍后將說明），使得捕獲圖像Img-C變為捕獲 參考圖像Img-Cr。
[0047] 如圖3B所示，投影機100(校正單元15，稍后將說明)通過使用計算的校正參數(投 影轉換矩陣H)校正投影圖像Img-P，并且重新生成調整圖像Img-R。例如，當用戶按壓開始 按鈕lOOBa (見圖1A)時，投影機100計算校正參數(投影轉換矩陣H，稍后將說明）。當用 戶進一步按壓開始按鈕l〇〇Ba時，可以投影調整圖像Img-R。
[0048] 如圖4所示，投影機100使用已經重新生成的調整圖像Img-R作為投影圖像 Img-P。也就是說，投影機100投影調整圖像Img-R，并且補償對應于投影目標的形狀的變形 的投影圖像出現在屏幕上。
[0049] 以下，將具體說明根據本發明實施例的投影機的配置、功能和操作。
[0050] [第一實施例]
[0051] [投影機的配置]
[0052] 將參照圖5說明根據本發明的第一實施例的投影機100的配置。圖5是圖示根據 第一實施例的投影機1〇〇的配置示例的示意性配置圖。
[0053] 如圖5所示，根據本實施例的投影機100包括控制投影機100的操作的控制單元 10、生成投影圖像Img-P的圖像生成單元11、以及投影生成的投影圖像Img-P的投影單元 12。此外，投影機100包括捕獲捕獲區域Rgn-C (見圖2)的圖像的捕獲單元13、計算校正 參數的計算單元14、以及校正投影圖像Img-P的校正單元15。此外，投影機100可以包括 輸入信息到投影機100和輸出信息到投影機100外部的輸入/輸出單元16、以及存儲關于 投影機100的操作的信息的存儲單元17。
[0054] 投影機100基于由輸入/輸出單元16輸入的信息，使用圖像生成單元11生成投 影圖像Img-P。此外，在本實施例中，投影機100使用投影單元12將生成的投影圖像Img-P 投影到投影目標上。此外，投影機100使用捕獲單元13捕獲包括其上投影投影圖像Img-P 的投影目標的捕獲區域Rgn-C (見圖2)的圖像。
[0055] 根據本實施例的投影機100基于由捕獲單元13捕獲的捕獲圖像Img-C，使用計算 單元14計算校正參數(畸變參數和移動參數，稍后將說明）。此外，根據本實施例的投影機 100基于由計算單元14計算的校正參數，使用校正單元15生成調整圖像Img-R。此外，根 據本實施例的投影機100使用投影單元12投影調整圖像Img-R作為投影圖像Img-P。因 此，根據本實施例的投影機1〇〇,可以同時實施投影目標和投影機之間的相對位置關系改變 時的校正操作和對應于投影目標的形狀的校正。
[0056] 控制單元10發送指令到投影機100的每個元件，并且控制每個元件的操作。控制 單元10例如控制圖像生成單元11等的操作。此外，控制單元10可以使用預先存儲在例如 存儲單元17中的程序(控制程序和應用程序等)，控制投影機100的操作。此外，控制單元 10基于從輸入/輸出單元16(操作單元16P)輸入的信息，可以控制投影機100的操作。此 夕卜，控制單元10使用輸入/輸出單元16 (操作單元16P)可以輸出關于投影機100的信息， 諸如操作信息、處理信息、校正信息、捕獲圖像等。
[0057] 圖像生成單元11生成要投影的圖像。圖像生成單元11基于從輸入/輸出單元 16 (操作單元16P)輸入的信息等，生成投影圖像Img-P。此外，在調整圖像或者校準操作時 投影模式（pattern)的情況下，圖像生成單元11可以基于從輸入/輸出單元16 (操作單元 16P)輸入的信息等，生成模式圖像。
[0058] 投影單元12投影圖像。投影單元12將生成的投影圖像Img-P投影到投影目標 上。在調整圖像或者校準操作時投影模式的情況下，投影單元12可以投影由圖像生成單元 11生成的模式圖像。投影單元12包括光源、鏡頭、投影光處理單元和投影圖像存儲單元。
[0059] 捕獲單元13捕獲(獲取）捕獲圖像(捕獲數據)。捕獲單元13在圖像元件（圖像傳 感器）處的捕獲區域Rgn-C (見圖2)中形成圖像的圖像，并且從圖像元素獲取像素輸出信 號作為捕獲數據(捕獲圖像Img-C)。在本實施例中，捕獲單元13在相互不同的捕獲定時，捕 獲多個捕獲圖像Img-C。此外，在捕獲單元13中，使用立體相機。
[0060] 立體相機包括兩個捕獲鏡頭和兩個捕獲元件，并且用兩個捕獲鏡頭同時捕獲投影 目標的圖像。捕獲鏡頭將投影目標的圖像引入圖像元件。圖像元件包括光接收面，其上以 格狀模式安排多個光接收元件。來自包括通過捕獲鏡頭引入的投影目標的區域的光在光接 收面上形成圖像。固態捕獲元件、有機捕獲元件等用于捕獲元件。
[0061] 計算單元14計算校正參數。校正單元14通過使用由捕獲單元13捕獲的多個圖 像，計算關于投影區域Rgn-P的三維數據。此外，計算單元14通過使用計算的三維數據計 算校正參數。
[0062] 具體地，計算單元14使用由立體相機(捕獲單元13)同時捕獲的兩個捕獲圖像 Img-C，基于三角測量原理，計算從投影機100到投影目標的距離以及投影目標的形狀，其 在以下將表示為"三維數據"。
[0063] 此外，計算單元14使用計算的三維數據，計算畸變參數和移動參數作為校正參 數。計算單元14使用多個捕獲圖像中的一個捕獲圖像，并且計算畸變參數。此外，計算單 元14使用多個捕獲圖像中的兩個捕獲圖像，計算移動參數。也就是說，在投影目標和捕獲 單元13之間的相對位置關系改變的情況下，計算單元14使用相對位置關系改變之前的一 個捕獲圖像以及相對位置關系改變之后的一個捕獲圖像，計算移動參數。此外，計算單元14 使用計算的移動參數更新畸變參數。
[0064] 畸變參數是用于校正對應于投影目標的形狀的、投影圖像中的畸變的參數。校正 包括諸如放大、收縮、梯形校正的成像處理，并且在以下表示為"畸變校正"。投影機100使 用畸變參數，并且校正諸如屏幕的投影目標畸變，投影目標不直接面對捕獲單元13 (S卩，投 影機100等）的情況下由用戶觀看到的投影圖像的畸變。
[0065] 移動參數是用于校正對應于投影單元12和/或投影目標的移動的、諸如輕搖的不 必要移動的參數。校正包括諸如平移、旋轉等的圖像處理，并且在以下表示為"移動校正"。 當投影目標和/或捕獲單元13 (投影機13)移動時，投影機100使用移動參數校正由用戶 觀看的投影圖像的移動。例如，當輕搖捕獲單元13 (投影機13)時，投影機100例如使用移 動參數，停止由用戶觀看的投影圖像的移動。
[0066] 校正參數(畸變參數和移動參數）將稍后在部分"投影機的功能"中說明。
[0067] 校正單元15校正投影圖像。校正單元15通過使用校正參數校正投影圖像Img-P。
[0068] 具體地，校正單元15使用由計算單元14計算的畸變參數，校正由于投影目標的形 狀的投影圖像中的畸變。此外，校正單元15使用由計算單元14計算的移動參數，校正由于 投影單元12和/或投影目標的移動的投影圖像的移動。校正單元15使用校正參數(畸變 參數和移動參數）的校正操作將稍后在部分"用于投影圖像的操作"中說明。
[0069] 輸入/輸出單元16輸入信息(例如，電子信號)到投影機100并且從投影機100夕卜 部輸出信息。根據本實施例的輸入/輸出單元16包括操作單元16P和投影圖像獲取單元 16M。操作單元16P是用戶操作的操作面板(用戶界面)。操作單元16P接收由用戶使用投 影機1〇〇輸入的用于投影或捕獲的條件，輸出關于操作條件和操作狀態的信息給用戶。投 影圖像獲取單元16M從外部PC等(計算機界面）接收關于投影的圖像的數據的輸入。
[0070] 存儲單元17存儲關于投影機100的操作的信息。存儲單元17存儲關于操作期間 和等待期間處理狀態的信息(投影圖像、捕獲圖像等)。現有技術可以應用于存儲單元17。
[0071] [投影機的功能]
[0072] 參照圖6,將描述根據第一實施例的投影機的功能。圖6是圖示根據第一實施例的 投影機1〇〇的功能示例的功能框圖。
[0073] 如圖6所示，根據本實施例的投影機100在塊B01，通過由用戶從輸入/輸出單元 16 (操作單元16P等）輸入的用于操作的指令，獲取"關于圖像的投影的信息(關于投影圖 像的信息、關于投影開始的信息等)"。然后，輸入/輸出單元16 (投影機100)輸出獲取的 "關于圖像的投影的信息"到控制單元10。
[0074] 控制單元10在塊B02,基于輸入的"關于圖像的投影的信息"，輸出"圖像生成指 令"到圖像生成單元11。此外，控制單元10基于輸入的"關于圖像的投影的信息"，輸出"投 影指令"到投影單元12。此外，控制單元10基于輸入的"關于圖像的投影的信息"，輸出"捕 獲指令"到捕獲單元13。
[0075] 根據本實施例的控制單元10,基于稍后將說明的由計算單元14計算的"計算數據 (例如，三維數據)"，確定是否執行畸變校正和/或移動校正。當控制單元10確定執行畸變 校正和/或移動校正時，控制單元10輸出"校正指令(未示出）"到稍后將描述的圖像生成 單元11和校正單元15。
[0076] 圖像生成單元11在塊B03,基于輸入的"圖像生成指令"，使用由輸入/輸出單 元16獲取的"關于圖像的投影的信息(關于投影圖像的信息)"，生成圖像數據(投影圖像 Img-P)。此外，圖像生成單元11輸出生成的"圖像數據(投影圖像Img-P)"到投影單元12。
[0077] 當從控制單元輸入"校正指令(未示出）"時(塊B02)，根據本實施例的圖像生成單 元11輸出在生成單元15中生成的"圖像數據(投影圖像Img-P)"到投影單元12。此外，圖 像生成單元11替代生成的"圖像數據(投影圖像Img-P)"，輸出從校正單元15輸入的"校正 數據(調整圖像Img-R)"到投影單元12。
[0078] 投影單元12在塊B04,基于輸入的"投影指令"，投影從圖像生成單元11輸入的"圖 像數據(投影圖像Img-P)"。
[0079] 根據本實施例的投影單元12在控制單元10 (在塊B02)輸入"校正指令"（未示出） 到圖像生成單元11等時，投影從圖像生成單元11輸入的"校正數據(調整圖像Img-R)"。
[0080] 捕獲單元13在塊B05,基于輸入的"捕獲指令"，獲取(捕獲）投影區域Rgn-p中的 "捕獲數據(捕獲圖像Img-C)"（見圖2)。此外，捕獲單元13輸出獲取的(捕獲的）"捕獲數 據(捕獲圖像Img-C)"到計算單元14。捕獲單元13通過使用立體相機捕獲包括投影目標的 區域的圖像，并且獲取兩個捕獲數據。
[0081] 計算單元14在塊B06基于從捕獲單元13輸入的兩個"捕獲數據"，計算對應于投 影目標的外表面上的多個位置的"計算數據（三維數據）"。多個位置在以下表示為"特征 點"。此外，計算單元14輸出"計算數據(三維數據)"到控制單元10、"計算數據(三維數據)" 是關于投影機100 (捕獲單元13)和投影目標(相應點）之間距離的數據。
[0082] 當控制單元10 (塊B02)輸入"校正指令(未示出）"時，根據本實施例的計算單元 14計算校正參數(畸變參數和移動參數)。此外，計算單元14輸出計算的校正參數到稍后將 說明的校正單元15 (塊B07)。
[0083] 圖7A到7D是圖示在由投影機100投影的投影圖像中的畸變示例的說明圖。圖7A 圖示其中具有短焦距(或者非常短焦距）的投影機將投影圖像投影到屏幕Scr (投影目標） 上的投影的示例。圖7B圖示在由具有短焦距(或者非常短焦距）的投影機投影的在投影目 標Scr上的投影圖像的捕獲圖像的示例，該捕獲圖像由面對投影目標Scr的捕獲單元捕獲。 圖7C圖示其中具有普通焦距的投影機將投影圖像投影到投影目標Scr上的投影的示例。 圖7D圖示在由具有普通焦距的投影機投影的在投影目標Scr上的投影圖像的捕獲圖像的 示例，該捕獲圖像由面對投影目標Scr的捕獲單元捕獲。
[0084] 如圖7A所示，當具有短焦距的投影機照射(投影）投影光L1、L2和L3到投影目標 Scr的投影面上時，投影光LI、L2和L3由投影目標的表面分別反射為反射線Llr、L2i和 L3r。因為投影目標在投影光L2進入的位置畸變，投影光L2在投影目標的表面與投影目標 沒有畸變時的點（反射光L2ra)不同的點反射。在具有短焦距的投影機的情況下，反射光 L2r與L2a的偏差變大。因此，如圖7B所示，在具有短焦距的投影機的情況下，從面對投影 目標Scr的位置，由用戶觀看的捕獲圖像Img-C中的局部部分從L2ra畸變到L2r。在具有 短焦距的投影機的情況下，投影光的入射角變小，并且反射點的偏差（圖像中的畸變）變大， 即使投影面的畸變小。
[0085] 根據本實施例的投影機100使用計算單元14,計算補償捕獲圖像Img-c中的局部 部分的畸變的畸變參數作為校正參數。也就是說，計算單元14計算如圖7B所示的使捕獲 圖像Img-C中的局部部分變形的畸變參數，使得對于畸變表面的反射光L2r與對于未畸變 表面的反射光L2ra重合。
[0086] 另一方面，如圖7C所示，從具有普通焦距的投影機照射(投影）到投影目標Scr的 投影面上的投影光La、Lb和Lc (投影圖像）由投影目標的表面分別反射為反射線Lar、Lbr 和Lcr。在具有普通焦距的投影機的情況下，反射光Lbr與由未畸變表面(未不出）反射的 反射光的偏差變小。也就是說，具有普通焦距的投影機可忽略投影目標的投影面的形狀(畸 變)，如圖7D所示。
[0087] 首先，計算單元14 (投影機100)為了計算畸變參數，獲得包括投影目標的捕獲區 域Rgn-C的三維形狀。計算單元14對于捕獲區域Rgn-C中的每個點計算三維坐標,其中捕 獲區域Rgn-C的中心位置是三維坐標系統的原點。上面坐標系統中的三維坐標將在以下表 示為"投影機坐標"。根據本實施例的計算單元14將捕獲區域Rgn-C分為多個小區域(例 如，像素、網格等)，并且對于每個小區域計算三維坐標（以及校正參數)。
[0088] 此外，計算單元14可以進一步通過使用之前存儲在稍后將描述的存儲單元17中 的用于投影機10的內部參數(縱橫比、焦距、梯形校正等）和用于投影目標的外部參數(姿 態、位置等)，計算三維坐標。在投影光照射的投影目標的表面上的形狀是圓形的情況下，三 維坐標系統的原點可以設為圓形的中心。
[0089] 根據本實施例的計算單元14計算相對于到捕獲區域Rgn-c的普通方向（或者到觀 看投影目標的用戶的方向）的投影轉換矩陣Η作為畸變參數(校正參數)。投影轉換矩陣Η 由8個系數（h到匕）定義如下：
[0090] 公式 1
【權利要求】
1. 一種投影機，其捕獲投影目標的圖像，投影圖像投影到所述投影目標上，并且所述投 影機通過使用捕獲圖像校正所述投影圖像，所述投影機包括： 投影單元，其將所述投影圖像投影到所述投影目標上； 捕獲單元，其捕獲包括所述投影目標的投影區域的圖像； 計算單元，其計算關于所述投影區域的三維數據，并且使用計算的三維數據計算校正 參數；以及 校正單元，其使用由所述計算單元計算的所述校正參數，校正所述投影圖像，其中 所述計算單元基于所述捕獲圖像，計算畸變參數和移動參數作為所述校正參數，并且 所述校正單元使用所述畸變參數，執行對應于所述投影目標的形狀的第一校正，并且 執行對應于所述投影單元的移動和所述投影目標的移動的至少一個的第二校正。
2. 如權利要求1所述的投影機，其中 所述捕獲單元在相互不同的捕獲定時，捕獲所述投影區域的多個圖像，并且 所述計算單元使用多個捕獲圖像中的一個捕獲圖像，計算所述畸變參數，并且使用多 個捕獲圖像中的兩個捕獲圖像，計算所述移動參數。
3. 如權利要求1或2所述的投影機，其中 當所述投影目標和所述捕獲單元之間的相對位置關系改變時，所述計算單元使用所述 相對位置關系改變之前捕獲的一個捕獲圖像，并且使用所述相對位置關系改變之后捕獲的 另一個捕獲圖像，計算所述移動參數， 所述計算單元使用計算的移動參數，更新所述畸變參數， 所述校正單元使用更新的畸變參數執行所述第一校正，并且 所述投影單元投影校正的投影圖像。
4. 如權利要求1或2所述的投影機，其中 所述計算單元提取包括在所述捕獲圖像中的特征點，并且使用提取的特征點計算所述 移動參數。
5. 如權利要求4所述的投影機，其中 當所述投影目標移動時，所述校正單元使用由所述計算單元提取的所述特征點，指定 移動的投影目標的預定位置，并且 所述校正單元使用所述校正參數校正所述投影圖像，使得所述投影圖像投影在所述預 定位置。
6. 如權利要求4所述的投影機，其中 所述投影單元投影從所述投影圖像過濾的紅光、藍光和綠光， 當所述計算單元提取所述特征點時，所述捕獲單元捕獲紅光、藍光和綠光之一的圖像， 以及 所述計算單元基于由所述捕獲單元捕獲的捕獲圖像，提取所述特征點。
7. -種控制投影機的方法，所述投影機捕獲投影目標的圖像，投影圖像投影到所述投 影目標上，并且所述投影機通過使用捕獲圖像校正所述投影圖像，所述方法包括： 將所述投影圖像投影到所述投影目標上； 通過使用捕獲單元，捕獲包括所述投影目標的投影區域的圖像； 計算關于所述投影區域的三維數據，并且使用計算的三維數據計算校正參數；以及 使用計算的校正參數，校正所述投影圖像，其中 所述校正參數包括畸變參數和移動參數， 在執行對應于所述投影目標的形狀的第一校正中使用所述畸變參數，并且在執行對應 于所述投影單元的移動和所述投影目標的移動的至少一個的第二校正中使用所述移動參 數，并且 投影校正的投影圖像。
8. 如權利要求7所述的控制投影機的方法，其中 通過使用所述捕獲單元，在相互不同的捕獲定時，捕獲所述投影區域的多個圖像，并且 使用多個捕獲圖像中的一個捕獲圖像，計算所述畸變參數，并且使用多個捕獲圖像中 的兩個捕獲圖像，計算所述移動參數。
9. 如權利要求7或8所述的控制投影機的方法，其中 當所述投影目標和所述捕獲單元之間的相對位置關系改變時， 使用所述相對位置關系改變之前捕獲的一個捕獲圖像，并且使用所述相對位置關系改 變之后捕獲的另一個捕獲圖像，計算所述移動參數， 使用計算的移動參數，更新所述畸變參數，并且 使用更新的畸變參數執行所述第一校正。
10. 如權利要求7或8所述的控制投影機的方法，其中 提取包括在所述捕獲圖像中的特征點，并且使用提取的特征點計算所述移動參數。
11. 如權利要求10所述的控制投影機的方法，其中 當所述投影目標移動時，使用提取特征點，指定移動的投影目標的預定位置，并且 使用所述校正參數校正所述投影圖像，使得所述投影圖像投影在所述預定位置。
12. 如權利要求10所述的控制投影機的方法，其中 投影從所述投影圖像分解的紅光、藍光和綠光， 當提取所述特征點時，捕獲紅光、藍光和綠光之一的圖像，并且 基于捕獲圖像，提取所述特征點。
【文檔編號】H04N5/74GK104052951SQ201410085886
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2013年3月13日
【發明者】長谷川史裕 申請人:株式會社理光