投影机校正方法与使用此方法的投影系统技术方案

本发明专利技术提出一种投影机校正方法，用于使球面目标影像成像于观看点。所述投影机校正方法包括：藉由第一投影机投射第一预设影像至球幕，并且利用第一摄像机拍摄该球幕以取得第一变形影像；根据第一预设影像以及第一变形影像，计算第一投影机、第一摄像机以及球幕之间的空间关系；根据目标影像、第一投影机与球幕之间的空间关系以及球幕与观看点之间的空间关系，产生第一前置变形影像；以及藉由第一投影机根据第一前置变形影像进行投影。此外，一种使用此方法的投影系统亦被提出。本发明专利技术可让投射于球幕的影像不会扭曲，让观看者有良好的观看品质。

【技术实现步骤摘要】
投影机校正方法与使用此方法的投影系统
本专利技术是有关于一种投影方法，且特别是有关于一种球幕投影的投影机校正方法与使用此方法的投影系统。
技术介绍
多台投影机的投影拼接融合技术能够适应大萤幕显示的需求，特别是适应诸如弧形、球面、曲面、柱状或大平面等不同几何形状的投影幕，以达到特殊投影的效果。在各种形状的投影幕中，以球型投影幕最为具有包覆性，观看者在特定位置上能够看到高解析度且大范围视角的影像，具有沉浸式(immersive)的虚拟实境感受。然而，影像投影到球型投影幕时会产生复杂的扭曲变形，因此如何预先进行校正成为需要研究的课题。在目前的技术当中大多是透过诸如鱼眼镜头、凸面反射镜、非球面反射镜或球面反射镜等的硬体装置来将影像预先变形，以使观看者能够看到未变形的影像。但是，利用硬体装置来达到上述目的的前提是投影机、投影屏幕与硬体装置的相对摆设必须是固定的，因此在实际应用上难以扩充投影机机台数量，也不能任意变动投影机的位置，导致可以利用的空间受到局限。此外，从投影机投出的光线会经过硬体装置的反射或折射才会投影到投影幕，导致最终所呈现的亮度衰减。“
技术介绍
”段落只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在“
技术介绍
”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的习知技术。在“
技术介绍
”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，在本专利技术申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
技术实现思路
本专利技术提供一种投影机校正方法与使用此方法的投影系统，可让投射于球幕的影像不会扭曲，让观看者有良好的观看品质以及具有良好的便利性与扩充性。本专利技术的其他目的和优点可以从本专利技术所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本专利技术的一实施例提出一种投影系统，包括第一投影机、球幕以及处理器。第一投影机投射球面目标影像。球幕接收球面目标影像。处理器，耦接于第一投影机，并且用于根据目标影像、第一投影机与球幕之间的空间关系，以及球幕与观看点之间的空间关系，产生第一前置变形影像，其中第一投影机根据第一前置变形影像进行投影，以使球面目标影像成像于该观看点，其中观看点的位置与球幕的球心位置的距离至少大于或等于球幕的球半径/tan(fov/2)的距离，fov为观看视角。为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本专利技术的一实施例提出一种投影机校正方法，用于使球面目标影像成像于观看点。所述投影机校正方法包括：藉由第一投影机投射第一预设影像至球幕，并且利用第一摄像机拍摄球幕以取得第一变形影像；根据第一预设影像以及第一变形影像，计算第一投影机、第一摄像机以及球幕之间的空间关系；根据目标影像、第一投影机与球幕之间的空间关系、球幕与观看点之间的空间关系，产生第一前置变形影像；以及藉由第一投影机根据第一前置变形影像进行投影。基于上述，本专利技术的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。无论投影机的数量，本专利技术实施例所提出的投影机校正方法以及使用上述方法的投影系统，无需预先知道投影机相对于球幕的位移与角度，凭借摄像机的辅助就能够校正投影机，使观看者能够看到无变形的目标影像，具有高度的便利性与扩充性。此外，在多台投影机的投影系统中，本专利技术实施例还提出了各台投影机校正亮度的方法，即使多台投影机的投影范围有重叠也能够维持目标影像的亮度，进而提供良好的观看体验。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1A绘示本专利技术一实施例中投影系统的示意图。图1B绘示本专利技术另一实施例中投影系统的示意图。图1C绘示本专利技术又一实施例中投影系统的示意图。图2绘示本专利技术一实施例中投影机校正方法的流程图。图3A绘示本专利技术一实施例中预设影像的示意图。图3B绘示本专利技术一实施例中第一球幕预设影像的示意图。图3C绘示本专利技术一实施例中第一变形影像的示意图。图3D绘示本专利技术一实施例中第二球幕预设影像的示意图。图3E绘示本专利技术一实施例中第二变形影像的示意图。图3F绘示本专利技术一实施例中的投影机－相机之间的基础矩阵。图4绘示本专利技术一实施例中多台投影机的投影系统的架构示意图。图5绘示本专利技术一实施例中目标影像与球面目标影像的示意图。图6绘示本专利技术一实施例中第一前置变形影像的示意图。图7A绘示本专利技术一实施例中第一部分影像的示意图。图7B示本专利技术一实施例中第二部分影像的示意图。图7C示本专利技术一实施例中第一前置变形影像的示意图。图7D示本专利技术一实施例中第二前置变形影像的示意图。图8绘示本专利技术一实施例中亮度校正方法的示意图。图9绘示本专利技术一实施例中调整前置变形影像的亮度的示意图。具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。此外，本专利技术使用的连接、耦接等用语，是说明两装置之间的讯号的传递，并非仅限于装置之间直接接触的关系。在本专利技术的实施例中，将欲让观看者看到的球面目标影像预先变形(prewarp)成前置变形影像，使得在投影机投射前置变形影像到球型投影幕(亦称球幕)上后，观看者能够在观看点看到没有变形的球面目标影像。为了达到上述目的，必须取得投影机与球幕之间的相对角度以及位移量等空间信息。因此，本专利技术的实施例以摄像机(camera)作为辅助装置，由投影机将预设影像投影至球幕后，再利用摄影机拍摄成像于球幕上的预设影像，来取得对应的变形影像。透过预设影像与变形影像，便能够计算出投影机与球幕之间的空间信息。据此，即使投影机的位置或数量改变，也只需要再次计算空间信息即可。在一些实施例中，投影系统使用一台投影机来投射影像。如图1A所示，投影系统PS1包括第一投影机PJT1、第一摄像机CAM1与处理器PSR，其中第一投影机PJT1与第一摄像机CAM1皆耦接于处理器PSR。此外，影像输出装置S耦接第一投影机PJT1与第一摄像机CAM1，其中处理器PSR可设置于影像输出装置S内，但不以此为限，在其他实施例中，处理器PSR也可设置于第一投影机PJT1内。在其他实施例中，第一投影机PJT1与第一摄像机CAM1可以整合成一具有摄像机的投影机，并不限于第一投影机PJT1与第一摄像机CAM1是物理上分离的两个装置。影像输出装置S用于提供影像给第一投影机PJT1。第一投影机PJT1与第一摄像机CAM1皆对应球幕D设置，也就是，当第一投影机PJT1朝向球幕D投射影像时，第一摄像机CAM1能够拍摄到球幕D上所呈现的变形的影像。此外，观察者可位于一观看点v来观看第一投影机PJT1向球幕D所投射的影像，本专利技术并不在此限制观看点v的位置。在一些实施例中，投影系统使用多台投影机以投射影像。如图1B所示，投影系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括：/n第一投影机，投射球面目标影像；/n球幕，接收所述球面目标影像；以及/n处理器，耦接于所述第一投影机，并且用于根据目标影像、所述第一投影机与所述球幕之间的空间关系以及所述球幕与观看点之间的空间关系，产生第一前置变形影像，其中所述第一投影机根据所述第一前置变形影像进行投影，以使所述球面目标影像成像于所述观看点，其中所述观看点的位置与所述球幕的球心位置的距离至少大于或等于所述球幕的球半径/tan(fov/2)的距离，fov为观看视角。/n

【技术特征摘要】
1.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括：
第一投影机，投射球面目标影像；
球幕，接收所述球面目标影像；以及
处理器，耦接于所述第一投影机，并且用于根据目标影像、所述第一投影机与所述球幕之间的空间关系以及所述球幕与观看点之间的空间关系，产生第一前置变形影像，其中所述第一投影机根据所述第一前置变形影像进行投影，以使所述球面目标影像成像于所述观看点，其中所述观看点的位置与所述球幕的球心位置的距离至少大于或等于所述球幕的球半径/tan(fov/2)的距离，fov为观看视角。


2.如权利要求1所述的投影系统，还包括第一摄像机，耦接于所述处理器，其中所述第一投影机，投射第一预设影像至所述球幕，所述第一摄像机拍摄所述球幕，以取得第一变形影像。


3.如权利要求2所述的投影系统，其中所述处理器用于根据所述第一预设影像以及所述第一变形影像，计算所述第一投影机、所述第一摄像机以及所述球幕之间的空间关系。


4.如权利要求3所述的投影系统，其中所述处理器用于根据所述目标影像以及所述第一投影机与所述球幕之间的空间关系，计算出所述第一前置变形影像，
其中所述第一投影机投射所述第一前置变形影像至所述球幕以在所述球幕上形成第一球面影像，并且所述球面目标影像相同于所述第一球面影像。


5.如权利要求3所述的投影系统，其中所述处理器用于：
根据所述目标影像、所述球幕与所述观看点之间的空间关系以及对应所述观看点的内在参数，计算所述球面目标影像。


6.如权利要求1所述的投影系统，还包括：
第二投影机，耦接于所述处理器，其中所述处理器用于：根据所述目标影像以及所述球幕与所述观看点之间的空间关系，计算出所述球面目标影像；
根据所述第一投影机与所述球幕之间的空间关系以及所述第一投影机的第一投影范围，选择所述球面目标影像的第一部分影像；以及
根据所述第一部分影像以及所述第一投影机与所述球幕之间的空间关系，产生所述第一前置变形影像。


7.如权利要求6所述的投影系统，其中所述处理器还用于：
根据所述第二投影机与所述球幕之间的空间关系以及所述第二投影机的第二投影范围，选择所述球面目标影像的第二部分影像；以及
根据所述第二部分影像以及所述第二投影机与所述球幕之间的空间关系，产生所述第二前置变形影像，其中所述第二投影机根据所述第二前置变形影像进行投影。


8.如权利要求7所述的投影系统，其中所述第二投影机投射第二预设影像至所述球幕，并且所述第一摄像机拍摄所述球幕以取得第二变形影像，其中所述处理器更用于：
根据所述第二预设影像以及所述第二变形影像，计算所述第二投影机、所述第一摄像机以及所述球幕之间的空间关系。


9.如权利要求7所述的投影系统，其中所述第一投影范围与所述第二投影范围在所述球幕上具有重叠区域，所述处理器更用于：
调整所述第一前置变形影像以及所述第二前置变形影像的亮度，其中所述第一投影机根据调整后的所述第一前置变形影像进行投影，且所述第二投影机根据调整后的所述第二前置变形影像进行投影，以在所述球幕上形成合成球面影像，
其中所述合成球面影像对应于所述重叠区域的亮度相同于所述球面目标影像对应于所述重叠区域的亮度。


10.如权利要求9所述的投影系统，其中所述处理器用于：
根据所述第一部分影像以及所述观看点与所述球幕之间的空间关系建立第一亮度遮罩，并且根据所述第二部分影像以及所述观看点与所述球幕之间的空间关系建立第二亮度遮罩；
正规化所述第一亮度遮罩以及所述第二亮度遮罩；
根据正规化后的所述第一亮度遮罩以及所述第一投影机、所述观看点与所述球幕之间的空间关系，产生第一前置变形亮度遮罩；
根据正规化后的所述第二亮度遮罩以及所述第二投影机、所述观看点与所述球幕之间的空间关系，产生第二前置变形亮度遮罩；以及
分别利用所述第一前置变形亮度遮罩以及所述第二前置变形亮度遮罩调整所述第一前置变形影像以及所述第二前置变形影像的亮度。


11.如权利要求6所述的投影系统，还包括：
第二摄像机，耦接于所述处理器，其中所述第二投影机投射第二预设影像至所述球幕，并且所述第二摄像机拍摄所述球幕以取得第二变形影像，
其中所述第一摄像机拍摄显示于所述球幕上的第三预设影像以取得第三变形影像，并且所述第二摄像机拍摄显示于所述球幕上的所述第三预设影像以取得第四变形影像，其中所述处理器更用于：
根据所述第二预设影像以及所述第二变形影像，计算所述第二投影机、所述第二摄像机以及所述球幕之间的空间关系；以及
根据所述第三变形影像以及所述第四变形影像，计算所述第一摄像机与所述第二摄像机之间的空间关系，以取得所述第一投影机、所述第二投影机以及所述球幕之间的空间关系。


12.如权利要求2所述的投影系统，其中所述第一预设影像包括多个控制点，其中所述处理器用于：
取得所述第一变形影像中对应所述多个控制点的多个对应控制点；
根据所述多个控制点以及所述多个对应控制点，计算所述第一投影机与所述第一摄像机之间的相对角度和位移方向；以及
根据所述相对角度、所述位移方向以及所述球幕的已知半径，计算所述多个控制点与所述多个对应控制点对应于三维空间中的多个坐标点，以计算所述第一投影机、所述第一摄像机以及所述球幕之间的空间关系。


13.一种投影机校正方法，用于使球面目标影像成像于观看点，其特征在于，所述投影机校正...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧佩琪，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71