一种图像投影设备包括将图像投影在物体的表面（603）上的投光器（605）。聚焦处理器（609）被安排成将图像聚焦在图像平面（607）上，控制器（611）则动态改变图像平面（607）相对于表面（603）的位置。该移动可以是预定的周期性移动，并且该表面可以具体为非平面表面。所述移动可能导致与距离无关的模糊效应，特别地，该移动可以提供能被投影图像的预处理预先补偿的模糊效应。本发明专利技术可以提供改进的投影图像质量，其中举例来说，该图像可以是投影在非平面或移动表面上的图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像在物体上的投影，尤其涉及但不局限于图像在非平面的表面上的投影。
技术介绍
来自图像投影仪的图像投影通常会使用静态设置，在该设置中，图像投影仪将图像投影在平面屏幕上，该屏幕被安排为垂直于从图像投影仪到屏幕中心的轴线。图像投影仪包括聚焦透镜，由此图像将会非常清晰，并且将会聚焦在离开图像投影仪的指定距离的指定平面上。投影图像的聚焦平面即为通常所说的图像平面。在传统系统中，所述焦距将被设置成使图像平面与屏幕平面相符。这种图像聚焦处理通常是手动执行的，其结果是呈现出清晰的图像。 虽然此类常规系统在很多情景中都会良好工作，但其也存在很多缺点，这使得其对ー些应用而言并不是那么有利。例如，该方法需要ー个垂直于图像投影仪与屏幕之间的轴线的平面屏幕，并且该方法不太适合那些将图像投影在非平面表面的系统。例如，图I示出了ー个由投影仪101将图像投影在非平面的投影表面103上的示例。如所示，投影仪101可被调整，以使图像平面105在一些点与投影表面103相符，但对图像平面105来说，它本身不能与这样的表面103相符，也就是说，其不能在所有点上都与表面103相符。因此，实际投影表面103将会偏离图像平面105，相应地，除了表面103中与图像平面105相符的特定区域之外，投影图像不会对准焦点，而且将会显得不够清晰。由此，所投影的一个或多个图像只在表面103中与图像表面105相符的部分显得非常清晰。而在表面103中的其他部分(那些偏离图像平面105的部分)，图像会因为失焦而显得模糊不清。结果，观看者很有可能会察觉出感知图像清晰度发生了很大的损失。为了解决此类问题，我们可以測量表面几何形状，并且设计ー种可以补偿表面变化的恰当透镜。然而，这种方法只对ー小部分的表面形状可行，其成本很高，并且会将投影仪的应用局限于特定的装置/表面。为了解决后ー个问题，我们可以使用针对表面几何形状自动调节透镜系统的自适应光学系统。然而，这种自适应光学系统极其昂贵，并且由此被运用在卫星应用中，但是对诸如消费类产品来说并不适合。作为另ー个示例，在将图像投影到移动目标、也就是投影表面移动时，传统系统往往存在缺陷。图2示出了ー个示例，其中投影仪201将图像投影在沿着图像平面203移动的移动表面203上。然而，虽然表面203与图像平面相符。但是表面203的移动将会导致运动模糊，并且观看者能够明显注意到这种运动模糊。如果投影表面104的运动完全已知，并且该运动仅限于沿着图像平面的简单平移，那么可以通过使用投影仪追踪移动表面来补偿运动模糊。此外，如果目标运动完全已知，那么可以潜在地通过在投影之前执行图像预过滤处理来补偿运动模糊。预过滤器可以根据运动来确定。然而，在很多情景中，这种运动是未知的，或者其对实际的追踪或补偿处理而言过于复杂。此外，由于运动模糊往往在频率响应中是用零表征的，并且这是不能通过实际可以实施的过滤器来补偿的，因此，预过滤处理往往会导致图像失真。作为另一个示例，色像差、球面像差或像散像差往往会导致清晰度降低。举个例子，如图3所示，色像差有可能导致产生对应于不同颜色的略微不同的图像平面，由此将会导致失焦并且导致产生对应于至少一种颜色的清晰度较低的图像。同样，如图4所示，球面像差有可能导致沿着透镜光轴的聚焦发生拖尾效应，并且由此导致失焦。如图5所示，像散透镜像差可能会给出略微弯曲的图像平面。如果将图像投影在该平坦的表面上，那么这有可能会导致部分图像失焦。因此，改进的图像投影方法将会非常有利，并且特别地，一种允许提高灵活性、改进感知图像清晰度、降低复杂度、简化实施和/或改性能的方法将会非常有利。
技术实现思路
相应地，本专利技术寻求优选地缓解、减轻或消除在上文中述及的缺陷的一个或多个中的单个或任意组合。 根据本专利技术的一个方面，在这里提供了一种图像投影设备，包括投光器，用于将图像投影在物体的表面上；聚焦装置，用于将图像聚焦在图像平面上；控制器，用于动态改变图像平面相对于所述表面的位置；以及滤波器，用于在投光器投影之前预先补偿图像。本专利技术在众多情景和实施例中允许改进的图像投影。特别地，在保持低复杂度的同时，本专利技术可以在众多情景中提供改进的图像质量。例如，本专利技术在与图像投影具有变化距离的表面、尤其是非平面的表面上允许改进的图像投影。举个例子，本专利技术在移动的表面上允许改进的图像投影，或者可以减小因为色像差、球面像差或像散像差所导致的图像降级。特别地，该方法有可能在所述表面上的任何指定点引入投影图像失焦或模糊。然而，这种模糊是可以相对精确地估计/预测的，此外，这种模糊相对独立于到图像投影的距离。因此，模糊补偿可以得到简化，特别地，相同的补偿处理可以在与距离无关的情况下被应用，由此允许在整个图像上应用相同的补偿处理。由此可以实现图像质量的总体改进。特别地，图像平面相对位置的动态变化将会导致投影图像模糊，这种模糊是相对可预测的，并且是相对独立于表面与投光器之间的距离的。此外，模糊效应具有表现相对较好的响应，这样则允许适当的反向滤波器能被实际实施。由此，该滤波器可以估计图像平面的相对位置变化所导致的模糊效应的反向滤波器，以使投影图像在所述表面上提供更清晰的图像。此外，清晰度改进是相对独立于投光器与表面之间的距离的，由此允许在所有表面区域上实施有效的补偿一即使是在不知道所述表面的几何形状的情况下。由此可以实现图像质量的大幅提升。特别地，所述预先补偿可以是针对图像平面与所述表面的相对位置变化所导致的模糊效应的补偿。控制装置可以被安排成动态改变从投光器(例如从投光器的透镜测得)到图像平面的距离。由此，控制器可以动态调整投光器的聚焦特性，以便动态移动图像平面。在一些实施例中，该控制器可以动态改变表面与投光器之间的距离，例如通过移动投影仪或物体或是同时移动这二者来改变。控制器可以自动改变图像平面相对于物体的位置。该控制器可以引入图像平面相对于所述表面的位置的连续变化。特别地，图像平面可以相对于所述表面持续地移动。因此，在一些实施例中，相对于所述表面而言，图像表面有可能永远都不是静态的。这种变化有可能在没有用户输入的情况下发生，并且实际上，这种变化有可能是独立于任何用户输入的。因此，即使没有接收到手动的用户输入，这种变化也会被引入。该控制器可以将抖动引入到图像平面相对于所述表面的位置上。即使投光器或表面的特性没有变化，这种变化也还是有可能会发生。特别地，该变化可以独立于图像投影设备和/或表面/物体的特性。图像平面是投影图像聚焦于其上的虚拟平面。根据本专利技术的可选特征，滤波器被调整成预先补偿与图像平面和表面之间的距离无关的标称ホ吴糊效应。在很多实施例中，这样做会在保持低复杂度的同时提供改进的图像质量。特别地， 标称模糊效应可以近似依照所述变化发生的模糊。该标称模糊效应可以是不同距离上的模糊效应的近似，特别地，举例来说，所述效应可以对应于模糊效应在不同距离上的加权平均。由此，所述补偿可以以对固定的(与距离无关)标称模糊效应的假设为基础。特别地，该滤波器可以是对标称模糊效应的反向滤波器的近似。根据本专利技术的ー个可选特征，控制器被安排成为图像平面相对于物体的位置给予ー个预定变化。这样做可以提供改进的性能，并且通常会提供改进的感知图像质量和/或简化实施和/或操作。根据本专利技术的可选特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.05 EP 10150078.31.一种图像投影设备，包括 投光器(605 )，用于将图像投影在物体的表面(603 )上； 聚焦装置(609)，用于将图像聚焦在图像平面(607)上； 控制器(611)，用于动态改变图像平面(607)相对于所述表面(603)的位置；以及 滤波器(619 )，用于在投光器(605 )投影之前预先补偿图像。2.权利要求I的图像投影设备，其中滤波器(619)被安排成预先补偿与图像平面(607)和表面(603)之间的距离无关的标称模糊效应。3.权利要求I的图像投影设备，其中控制器(611)被安排成为图像平面(607)相对于物体的位置给予一个预定变化。4.权利要求I的图像投影设备，其中控制器(611)被安排成为图像平面(603)相对于表面(603)的位置给予一个周期性变化。5.权利要求4的图像投影设备，其中周期性变化对应于图像平面(607)与表面(603)上的点之间的距离的三角变化。6.权利要求4的图像投影设备，其中该图像是视频信号帧，并且周期性变化具有不超过两个帧持续时间的周期。7.权利要求I的图像投影设备，其中控制器(611)被安排成动态改变投光器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：DN滋纳门斯基，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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