TW202145778A - 投影機系統的投影方法 - Google Patents

Abstract

一種投影機系統的投影方法。投影機系統包含投影機、深度感測器、慣性測量單元及處理器。深度感測器及慣性測量單元固定於投影機。投影方法包含慣性測量單元進行三軸加速度測量以產生投影機的方位，深度感測器偵測投影表面之複數點相對於參考點的複數個座標，處理器至少依據該些座標進行梯形校正以產生校正投影範圍，處理器至少依據投影機的方位、校正投影範圍及該些座標產生一組三維空間轉二維影像座標的對應資料，及投影機依據該組三維空間轉二維影像座標的對應資料將預扭轉影像投影至投影表面。

Description

投影機系統的投影方法

本發明關於影像處理，特別是一種投影機系統的投影方法。

投影機為一種將影像投射於投射表面的光學裝置。在使用上，會因為投影機傾斜擺放或投射於不平整或傾斜的表面而造成不規則影像。投影機的梯形校正傳統上是採用人工定位與觀察法來獲得最佳觀賞的投射校正，當投射表面為不平整平面或是曲面，傳統的方式將無法克服影像變形的問題。若投射布幕過大而需要數台投影機搭配投射，更會造成變形校正及共同投射的困難。

本發明實施例提供一種投影機系統的投影方法，投影機系統包含投影機、相機及處理器，投影機及相機分開設置，投影方法包含投影機投影第一投影影像至投影表面，相機擷取投影表面上的顯示影像，處理器依據投影影像中之複數個特徵點及顯示影像中之複數個對應特徵點產生些特徵點及些對應特徵點之間之變換矩陣，處理器依據變換矩陣預扭轉投影影像以產生預扭轉影像，及投影機投影預扭轉影像至投影表面。

本發明實施例提供另一種投影機系統的投影方法，投影機系統包含投影機、深度感測器、慣性測量單元及處理器，深度感測器及慣性測量單元固定於投影機，投影方法包含慣性測量單元進行三軸加速度測量以產生投影機的方位，深度感測器偵測投影表面之複數點相對於參考點的複數個座標，處理器至少依據投影表面之複數點相對於參考點的該些座標進行梯形校正以產生校正投影範圍，處理器至少依據投影機的方位、校正投影範圍及該些座標產生一組三維空間轉二維影像影像座標的對應資料，及投影機依據該組三維空間轉二維影像影像座標的對應資料將預扭轉影像投影至投影表面。

第1圖係為本發明實施例中一種投影機系統S1之示意圖。投影機系統S1可包含投影機10、相機12及處理器14。投影機10可包含光機100。投影機10及相機12可分開設置，且皆可耦接於處理器14。處理器14可設置於投影機10之內、相機12之內、或其他電腦、手機或遊戲機之內。投影機10可以傾斜角度透過光機100投影於投影表面16。相機12可設置於投影表面16的正對面或觀看者位置的牆面或其他固定物上。投影表面16可為平面、曲面、轉角、天花板、球面或其他不平坦表面。投影機10的橫向視角可實質上等於40度，投影機10的縱向視角可實質上等於27度，且投影機10的傾斜角度可介於正負45度之間。投影表面16上的影像會因為投影機10的傾斜角度及/或不平坦的投影表面16產生變形。在第1圖中，投影表面16上之投影機10的投射範圍及相機12的影像擷取範圍相等，但在其他實施例中，投影表面16上之投影機10的投射範圍及相機12的影像擷取範圍可不相等。投影機系統S1可使用投影方法200校正影像變形以在投影表面16上形成人眼感受之矩形且無扭曲的校正後投影影像。

第2圖係為投影機系統S1的投影方法200之流程圖。投影方法200包含步驟S202至S210，任何合理的技術變更或是步驟調整都屬於本發明所揭露的範疇。以下說明步驟S202至S210：

步驟S202： 投影機10投射投影影像至投影表面16；

步驟S204： 相機12擷取投影表面16上的顯示影像；

步驟S206： 處理器14依據投影影像中之複數個特徵點及顯示影像中之複數個對應特徵點產生該些特徵點及該些對應特徵點之間之變換矩陣；

步驟S208： 處理器14依據變換矩陣預扭轉一組投影影像資料以產生一組預扭轉影像資料；

步驟S210： 投影機10依據該組預扭轉影像資料投射預扭轉影像至投影表面16。

以下以第3圖及第4圖為例說明步驟S202至S210。第3A圖係為投影機10的投影影像30之示意圖，第3B圖係相機12所擷取的顯示影像32之示意圖。投影影像30可為光機100所投射的影像，包含複數個特徵點，顯示影像32可包含複數個對應特徵點。舉例而言，投影影像30中的特徵點P1可對應顯示影像32中的對應特徵點P1’。在步驟S202中，投影機10透過光機100將投影影像30投射至投影表面16。在步驟S204中，相機12的影像感測器擷取投影表面16上的顯示影像32。在步驟S206中，處理器14依據投影影像30中之複數個特徵點及顯示影像32中之複數個對應特徵點產生該些特徵點及該些對應特徵點之間之變換矩陣。舉例而言，針對投影影像30中的特徵點P1，處理器14可辨識顯示影像32中的對應特徵點P1’係對應投影影像30中的特徵點P1，判定將對應特徵點P1’逆時針旋轉30度及向左位移1公分即可獲得特徵點P1，及分別將逆時針旋轉30度及向左位移1公分作為特徵點P1及對應特徵點P1’之間之旋轉變換參數及位移變換參數。依據相同方式，處理器14產生每個特徵點及每個對應特徵點之間的旋轉變換參數及位移變換參數，並儲存所有特徵點及所有對應特徵點之間的旋轉變換參數及位移變換參數以作為變換矩陣。處理器14依據變換矩陣預扭轉一組投影影像資料以產生一組預扭轉影像資料。第4A圖係為投影機系統S1中處理器14將一組投影影像資料進行預扭轉而產生一組預扭轉影像資料後所欲投影之預扭轉影像40的示意圖，第4B圖係預扭轉影像40投射在投影表面16上的顯示影像42。在步驟S208中，處理器14依據變換矩陣預扭轉一組投影影像資料而產生一組預扭轉影像資料，在步驟S210中，投影機10依據該組預扭轉影像資料將預扭轉影像40投射至投影表面16而使投影表面上呈現出顯示影像42。

步驟S208中的該組投影影像資料係對應於顯示影像42，然而由於投影表面16並非平整之表面，因此該組投影影像資料必須藉由變換矩陣進行預扭轉，而產生對應於預扭轉影像40的該組預扭轉影像資料，如此在不平整之投影表面16上便得以呈現沒有變形的顯示影像42。

第5圖係為本發明實施例中另一種投影機系統S5之示意圖。投影機系統S5可包含投影機10及處理器14。投影機10可包含光機100、深度感測裝置102及慣性測量單元(inertia measurement unit)104。深度感測器102及慣性測量單元104可固定於投影機10的任意位置，及可耦接於處理器14。在一些實施例中，深度感測器102可與投影機10分開設置。深度感測器102相對於參考點的位置可預先量測。參考點可設於深度感測器102、投影機10之投影鏡頭之焦點Fc或焦點Fc及深度感測器102之間。處理器14可設置於投影機10之內或其他電腦、手機或遊戲機之內。投影機10可以傾斜角度透過光機100投影於投影表面16。投影表面16可為平面、曲面、轉角、天花板、球面或其他不平坦表面。投影機10的橫向視角可實質上等於40度，投影機10的縱向視角可實質上等於27度，投影機10的傾斜角度可介於正負45度之間。投影表面16上的影像會因為投影機10的傾斜角度及/或不平坦的投影表面16產生變形。在第5圖中，投影表面16上之投影機10的投射範圍及深度感測裝置102的感測範圍相等，但在其他實施例中，投影表面16上之投影機10的投射範圍及深度感測裝置102的感測範圍可不相等。

慣性測量單元104可為加速計(accelerometer)、陀螺儀或其他旋轉角度感測裝置。慣性測量單元104可進行三軸加速度測量以產生投影機10的方位。投影機10的方位包含投影機10的三維旋轉角度，三維旋轉角度可以四元數(quaternion)、羅德里格(Rodrigues)旋轉角或尤拉(Euler)角表示。深度感測裝置102可為相機、三維飛時測距(3-dimensional time-of-flight, 3D ToF)感測器或其他感測物體上多點距離的裝置，用以偵測投影表面16的態樣。處理器14可依據投影機10的方位校正因為投影機10的傾斜角度而產生的變形，且可依據投影表面16的態樣進行梯形校正以校正因為投影表面16的態樣而產生的變形，進而使光機100產生預扭轉影像，以使投影機10在投影表面16上形成人眼感受為矩形且無變形的顯示影像。

投影機系統S5可使用投影方法600校正影像變形。第6圖係為投影機系統S5的投影方法600之流程圖。投影方法600包含步驟S602至S610，任何合理的技術變更或是步驟調整都屬於本發明所揭露的範疇。以下說明步驟S602至S610：

步驟S602： 慣性測量單元104進行三軸加速度測量以產生投影機10的方位；

步驟S604： 深度感測器102偵測投影表面16之複數點相對於參考點的複數個座標；

步驟S606： 處理器14至少依據投影表面16之複數點相對於參考點的該些座標進行梯形校正以產生第一校正投影範圍；

步驟S608： 處理器14至少依據投影機10的方位、該些座標及第一校正投影範 圍產生一組影像資料；

步驟S610： 投影機10根據該組影像資料將預扭轉影像投影至投影表面16。

投影方法600可搭配針孔相機模型進行說明。第7圖係為針孔相機模型之示意圖。當針孔相機模型應用到投影機10時，平面70可為光機100的影像平面，影像平面70的中心點(c_x , c_y )可為光軸偏移，點Fc可為投影機10之投影鏡頭的焦點，焦平面至像平面的距離為焦距，點P為投影表面16上的理想對焦點，理想對焦點P至焦點Fc之間的連線與影像平面70的交界點為點p，點p為影像平面70上的預扭轉影像點。理想對焦點P可由世界座標系統的座標(X, Y, Z)表示，預扭轉影像點p可由影像平面座標系統的座標(u, v)表示。世界座標系統的參考點可設於深度感測器102、投影機10之焦點Fc或投影機10之焦點Fc及深度感測器102之間。影像平面座標系統的參考點可設於點O。相機座標系統的參考點可設於焦點Fc，其由x軸、y軸及z軸定義。投影表面16上的理想對焦點P(X, Y, Z)及影像平面70上的預扭轉影像點p(u, v)之間的變換可由公式(1)表示:

公式(1)

其中     s為正規化比例參數(scalar factor)；

(u, v)為影像平面70中的二維座標；

(X, Y, Z)為投影表面16上的三維座標；

稱為內部參數矩陣；

稱為外部參數矩陣，包含旋轉變換矩陣

及位移變換矩陣

；

f_x 為x軸方向的焦距；

f_y 為y軸方向的焦距；

c_x 為光軸偏移的x座標；

c_y 為光軸偏移的y座標；

r₁₁ 至r₃₃ 為旋轉變換參數；及

t₁ 至t₃ 為位移變換參數。

依據公式(1)，影像平面70上的預扭轉影像點p(u, v)可藉由內部參數矩陣、外部參數矩陣及投影表面16上的理想對焦點P(X, Y, Z)產生。內部參數矩陣包含一組固定的投影機內部參數。對於投影機10的單一焦距來說，內部參數矩陣是固定的。外部參數矩陣可由投影機10的方位產生，投影表面16上的理想對焦點P(X, Y, Z)可由投影表面16的態樣產生。

在步驟S602，慣性測量單元10產生投影機10的方位。在本實施例中，投影機10的方位由可由尤拉角θ_x , θ_y , θ_z 表示，亦可由其他方式表示。

在步驟S604，深度感測器102藉由偵測投影表面16之複數點相對於參考點的複數個三維座標而獲得投影表面16的態樣。投影表面16的態樣可由投影表面16之複數點的複數個三維座標定義。參考點可設於深度感測器102、投影機10之投影鏡頭之焦點Fc或焦點Fc及深度感測器102之間。由於投影表面16可為不平坦表面，投影機10在投影表面16上的投影範圍可能受到投影表面16的態樣影響而呈現非為矩形，因此在步驟S606，處理器14依據投影表面16的態樣進行三維梯形校正以產生投影表面16上的校正投影範圍。具體來說，處理器14可依據投影表面16之該些點的該些座標及投影機10的橫向視角及縱向視角判定投影機10在投影表面16的投影範圍，及將投影範圍內之矩形範圍作為校正投影範圍。矩形範圍相對於水平線的旋轉角度可為0度。校正投影範圍可由投影表面16上之三維空間座標定義。在一些實施例中，校正投影範圍可為在投影範圍之內之最大矩形範圍。在另一些實施例中，校正投影範圍可為在投影範圍之內具有預定長寬比之最大矩形範圍。例如，矩形範圍的預定長寬比可為4:3、16:9或其他比例。第8圖係為三維梯形校正方法之示意圖，其中包含投影表面16的態樣、投影機10的投影範圍82及校正投影範圍84。在本實施例中，投影表面16的態樣為傾斜平面，投影機10的投影範圍82呈現非矩形。處理器14依據投影表面16的態樣及投影機10的橫向視角及縱向視角判定投影範圍82，及從投影範圍82判定預定長寬比為16:9之最大矩形範圍以作為校正投影範圍84。投影範圍82及校正投影範圍84皆可由投影表面16上之三維空間座標定義。雖然實施例中顯示的是平面的投影表面16的態樣，投影表面16的態樣也可以是不平坦表面。當投影表面16的態樣是不平坦表面時，處理器14也可以相似方式判定投影範圍82，並從投影範圍82中擷取具有預定長寬比之最大矩形範圍作為校正投影範圍84。

在步驟S608，處理器14依據投影機10的方位產生外部參數矩陣。處理器14可依據尤拉角θ_x , θ_y , θ_z 產生外部參數矩陣的旋轉變換矩陣，旋轉變換矩陣包含一組三軸旋轉變換參數r₁₁ 至r₃₃ ，以公式(2)表示:

公式(2)

處理器14可依據深度感測器102相對於參考點的位置產生位移變換參數t₁ 至t₃ 。當世界座標系統的參考點設於投影機10之焦點Fc或設於投影機10之焦點Fc及深度感測器102之間時，位移變換參數t₁ 至t₃ 為固定值，因此外部參數矩陣的位移變換矩陣為固定。當世界座標系統的參考點設於深度感測器102時，位移變換參數t₁ 至t₃ 皆為0，投影表面16上的理想對焦點P(X, Y, Z)及影像平面70上的預扭轉影像點p(u, v)之間的變換可由公式(3)表示:

公式(3)

其中外部參數矩陣僅包含一組三軸旋轉變換參數r₁₁ 至r₃₃ 。

在步驟S608，處理器14也依據校正投影範圍84及投影表面16之複數點的該些座標產生投影表面16上的理想對焦點P(X, Y, Z)。在一些實施例中，處理器14可將投影影像資料擬合至校正投影範圍84內之投影表面16之複數點的該些座標以獲得複數個理想對焦點。接著處理器14將內部參數矩陣、外部參數矩陣及複數個理想對焦點帶入公式(1)或公式(3)以獲得影像平面70上的預扭轉影像之複數個預扭轉影像點的一組影像資料。該組影像資料為從三維空間轉二維影像座標的對應資料。

最後在步驟S610，投影機10根據該組影像資料將預扭轉影像投影至投影表面16，以在投影表面16上形成人眼感受之矩形且無變形的校正後投影影像。

在一些實施例中，在步驟S604，投影表面16之態樣可藉由雙目視覺法偵測。當使用雙目視覺法時，深度感測器102可為相機。相機具有高解析度，適合用於偵測態樣複雜的投影表面16，例如曲面的投影表面16。雙目視覺法模擬人雙眼處理景物的方法，從兩個位置觀察投影表面16上同一特徵點，各自獲取同一特徵點的二維圖像，然後通過將各自的二維圖像的圖像資料進行匹配運算以重建物體的三維座標，三維座標包含物體的深度資訊，藉以產生投影表面16的態樣。投影機系統S5使用投影機10及深度感測器102作為雙目視覺法中的兩個影像獲取裝置，從兩個位置獲取同一特徵點的二維圖像。投影機10投影第一投影影像至投影表面16，相機接收由投影表面16反射的反射影像，及處理器14依據第一投影影像及反射影像產生投影表面16之該些點相對於參考點的該些座標以定義投影表面16之態樣。第一投影影像可包含複數個校正光點或其他校正圖案。第9圖係為採用雙目視覺法進行偵測感測之示意圖，其中90可為投影機10的光機100之影像平面，92可為相機的影像感測器之影像平面。投影表面16上之特徵點P(X, Y, Z)在光機100之影像平面上之投影點為C_a (u_a , v_a )，在影像感測器之影像平面上之投影點為C_b (u_b , v_b )，投影機10的焦點為O_a ，相機的焦點為O_b ，光機100之外部參數矩陣為P_a ，影像感測器之外部參數矩陣為P_b ，分別由公式(4)及公式(5)表示:

公式(4)

公式(5)

其中

至

為光機100之旋轉變換參數，

至

為光機100之位移變換參數，

至

為影像感測器之旋轉變換參數，

至

為影像感測器之位移變換參數。依據公式(1)可分別得到光機100及影像感測器的針孔相機模型公式(6)及公式(7):

公式(6)

公式(7)

將公式(4)帶入公式(6)可得到公式(8)

公式(8)

將公式(5)帶入公式(7)可得到公式(9)

公式(9)

公式(8)及公式(9)的幾何意義分別為從焦點Oa到特徵點P之間的連線及從焦點Ob到特徵點P之間的連線，兩條連線的交點為特徵點P的三維座標(X, Y, Z)。處理器14可依據光機100之影像平面上之複數個投影點及影像感測器之影像平面上之複數個對應投影點產生投影表面16上之複數個特徵點的複數個三維座標，藉以定義投影表面16的態樣。

在另一些實施例中，在步驟S604，投影表面16之態樣可藉由飛時測距法偵測。當使用三維飛時測距法時，深度感測器102可為三維飛時測距感測器。相較於相機，三維飛時測距感測器解析度較低，偵測速度較快，適合用於偵測態樣簡單的投影表面16，例如平面的投影表面16。三維飛時測距法可獲得特定視野(Field of View, FoV)內的物體之特徵點P及三維飛時測距感測器之間的距離，再依據任意3點成一面，可以導出投影表面16的態樣。當使用三維飛時測距法時，三維飛時測距感測器發射傳送訊號至投影表面16，及響應於傳送訊號接收由投影表面16反射的反射訊號，及處理器14依據傳送訊號及反射訊號之時間差產生投影表面16之該些點相對於參考點的該些座標以定義投影表面16之態樣。

投影機系統S5及投影方法600使用固定於投影機的深度感測裝置及慣性測量單元產生投影機的方位及偵測投影表面的態樣，依據投影機的方位校正因為投影機的傾斜而產生的變形，依據投影表面的態樣進行梯形校正以校正因為投影表面而產生的變形，進而對影像進行預扭轉，以投射預扭轉影像於投影表面上形成矩形且無變形的校正後投影影像。

第10圖係為本發明實施例中另一種投影機系統S10之示意圖。投影機系統S10可包含第一投影機10a、第二投影機10b及處理器14。第一投影機10a及第二投影機10b可耦接於處理器14。第一投影機10a可包含第一光機100a、第一深度感測裝置102a及第一慣性測量單元104a。第二投影機10b可包含第二光機100b、第二深度感測裝置102b及第二慣性測量單元104b。第一投影機10a及第二投影機10b的所有元件的設置及連接與第5圖的投影機10相似，在此不再贅述。第一慣性測量單元104a可偵測第一投影表面16a的態樣，第二慣性測量單元104b可偵測第二投影表面16b的態樣。第一投影表面16a的態樣可由第一投影表面16a之複數點相對於第一參考點的複數個座標定義，第二投影表面16b的態樣可由第二投影表面16b之複數點相對於第二參考點的複數個座標定義。雖然本實施例使用第一慣性測量單元104a及第二慣性測量單元104b分別偵測投影表面16的不同部分，投影機系統S10也可以移除第一慣性測量單元104a及第二慣性測量單元104b中之一者，並使用具有較大偵測範圍的慣性測量單元同時涵蓋第一投影表面16a及第二投影表面16b的態樣偵測。

投影機系統S10和投影機系統S5的不同之處在於，處理器14可依據第一投影表面16a的態樣及第二投影表面16b的態樣進行梯形校正以產生第一校正投影範圍及第二校正投影範圍。在一些實施例中，第一投影機10a及第二投影機10b之間的設置距離會被預先測量，處理器14可依據第一投影機10a及第二投影機10b之間的設置距離、第一投影表面16a的態樣及第二投影表面16b的態樣進行梯形校正以產生第一校正投影範圍及第二校正投影範圍。針對第一投影機10a的影像校正，處理器14可依據第一投影機10a的方位、第一投影表面之該些點相對於第一參考點的該些座標、第一校正投影範圍產生第一光機100a的影像平面上之第一預扭轉影像，以使第一投影機10a投射第一預扭轉影像以在第一投影表面16a上形成無變形的第一校正後投影影像。相似地，針對第二投影機10b的影像校正，處理器14可依據第二投影機10b的方位、第二投影表面之該些點相對於第二參考點的該些座標及第二校正投影範圍，產生第二光機100b的影像平面上之第二預扭轉影像，以使第二投影機10b投射第二預扭轉影像以在第二投影表面16b上形成無變形的第二校正後投影影像。在一些實施例中，第一投影機10a及第二投影機10b可分別投射第一預扭轉影像及第二預扭轉影像至第一校正投影範圍及第二校正投影範圍以進行影像融合，以使第一預扭轉影像及第二預扭轉影像投射到不平坦的投影表面16之上呈現出矩形且無變形的校正後投影影像。影像融合程序可為漸層融合程序。

雖然本實施例使用二台投影機進行投影，投影機系統S10也可依照相似方式，使用大於二台的投影機在投影表面16上共同投影以產生矩形且無變形的校正後投影影像。

第11圖係為投影機系統S10的投影方法1100之流程圖。投影方法1100包含步驟S1102至S1110，任何合理的技術變更或是步驟調整都屬於本發明所揭露的範疇。以下說明步驟S1102至S1110：

步驟S1102：     第一慣性測量單元104a進行三軸加速度測量以產生第一投影機10a的方位，及第二慣性測量單元104b進行三軸加速度測量以產生第二投影機10b的方位；

步驟S1104：     第一深度感測器102a偵測第一投影表面16a之複數點相對於第一參考點的複數個座標，及第二深度感測器102b偵測第二投影表面16a之複數點相對於第二參考點的複數個座標；

步驟S1106：     處理器14至少依據第一投影表面16a之複數點相對於第一參考點的該些座標及第二投影表面16b之複數點相對於第二參考點的該些座標進行梯形校正以產生第一校正投影範圍及第二校正投影範圍；

步驟S1108：     處理器14至少依據第一投影機10a的方位、第一投影表面之該些點相對於第一參考點的該些座標、及第一校正投影範圍產生第一組影像資料，及至少依據第二投影機10b的方位、第二投影表面之該些點相對於第二參考點的該些座標、及第二校正投影範圍產生第二組影像資料；

步驟S1110：     第一投影機10a根據第一組影像資料將第一預扭轉影像投影至第一投影表面16a，及第二投影機10b根據第二組影像資料將第二預扭轉影像投影至第二投影表面16b。

步驟S1102至步驟S1110的說明可在前面段落找到，在此不再贅述。投影方法1100適用於包含多台投影機的投影機系統S10，使用分別固定於多台投影機的對應慣性測量單元分別校正多台投影機的傾斜所產生的變形，及使用分別固定於多台投影機的對應深度感測裝置偵測對應投影表面的態樣以進行梯形校正以校正因為對應投影表面而產生的變形，進而對影像進行預扭轉，以分別投射對應預扭轉影像至為對應投影表面以形成矩形且無變形的校正後投影影像。

第12圖係為投影機系統S10的投影方法之示意圖，其中投影表面為牆角。第一投影機10a及第二投影機10b可分別投射第一預扭轉影像及第二預扭轉影像至第一校正投影範圍120a及第二校正投影範圍120b。第一預扭轉影像及第二預扭轉影像可形成完整預扭轉影像。第一預扭轉影像及第二預扭轉影像可投射於牆角，在第一校正投影範圍120a及第二校正投影範圍120b分別形成無變形的第一校正後投影影像及第二校正後投影影像。第一校正後投影影像及第二校正後投影影像中的重複部分可以進行影像融合以加強投影影像的品質。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

S1, S5, S10:投影機系統 10:投影機 10a:第一投影機 10b:第二投影機 12:相機 14:處理器 16:投影表面 16a:第一投影表面 16b:第二投影表面 100:光機 100a:第一光機 100b:第二光機 102:深度感測裝置 102a:第一深度感測裝置 102b:第二深度感測裝置 104:慣性測量單元 104a:第一慣性測量單元 104b:第二慣性測量單元 120a:第一校正投影範圍 120b:第二校正投影範圍 200, 600, 1100:投影方法 S202至S210, S602至S610, S1102至S1110:步驟 30, 32, 40, 42:影像 70:影像平面 82:投影範圍 84:校正投影範圍 C_a (u_a , v_a ), C_b (u_b , v_b ):投影點 Fc, O_a , O_b :焦點 x, y, z, X_a , Y_a , Z_a , X_b , Y_b , Z_b , Xc, Yc, Zc:坐標軸 O:參考點 P:投影點 P1, P1’:特徵點 (c_x , c_y ):光軸偏移座標 (X, Y, Z):三維座標 (u, v):二維座標

第1圖係為本發明實施例中一種投影機系統之示意圖。 第2圖係為第1圖中投影機系統的投影方法之流程圖。 第3圖係為第1圖中投影機投影於不平投影表面而產生變形影像之示意圖。 第4圖係為第1圖中投影機系統對投影影像進行預扭轉之示意圖。 第5圖係為本發明實施例中另一種投影機系統之示意圖。 第6圖係為第5圖中投影機系統的投影方法之流程圖。 第7圖係為針孔相機模型之示意圖。 第8圖係為三維梯形校正方法之示意圖。 第9圖係為採用雙目視覺法進行深度感測之示意圖。 第10圖係為本發明實施例中另一種投影機系統之示意圖。 第11圖係為第10圖中投影機系統的投影方法之流程圖。 第12圖係為第10圖中投影機系統的投影方法之示意圖。

600:投影方法

S602至S610:步驟

Claims (17)

1. 一種投影機系統的投影方法，該投影機系統包含一投影機、一相機及一處理器，該投影機及該相機分開設置，該投影方法包含: 該投影機投影一投影影像至一投影表面； 該相機擷取該投影表面上的一顯示影像； 該處理器依據該投影影像中之複數個特徵點及該顯示影像中之複數個對應特徵點產生該些特徵點及該些對應特徵點之間之一變換矩陣； 該處理器依據該變換矩陣預扭轉一組投影影像資料以產生一組預扭轉影像資料；及 該投影機投影依據該組預扭轉影像資料將一預扭轉影像投影至該投影表面。
2. 一種投影機系統的投影方法，該投影機系統包含一第一投影機、一第一深度感測器、一第一慣性測量單元及一處理器，該第一深度感測器及該第一慣性測量單元固定於該第一投影機，該投影方法包含: 該第一慣性測量單元進行一三軸加速度測量以產生該第一投影機的一方位； 該第一深度感測器偵測一第一投影表面之複數點相對於一第一參考點的複數個座標； 該處理器至少依據該第一投影表面之複數點相對於該第一參考點的該些座標進行一梯形校正以產生一第一校正投影範圍； 該處理器至少依據該第一投影機的該方位、該些座標及該第一校正投影範圍產生一第一組影像資料；及 該第一投影機依據該第一組影像資料將一第一預扭轉影像投影至該第一投影表面。
3. 如請求項2所述之投影方法，其中該第一參考點係該第一深度感測器。
4. 如請求項2所述之投影方法，其中該處理器至少依據該第一投影機的該方位、該些座標及該第一校正投影範圍產生該第一組影像資料係： 該處理器依據該第一投影機的該方位、該第一深度感測器相對於該第一參考點的一位置、該些座標及該第一校正投影範圍產生該第一組影像資料。
5. 如請求項4所述之投影方法，其中該第一參考點係該第一投影機之一焦點。
6. 如請求項4所述之投影方法，其中該第一參考點係介於該第一投影機之一焦點及該第一深度感測器之間。
7. 如請求項2至6任一項所述之投影方法，其中該第一投影機的該方位包含該第一投影機的一組三軸旋轉變換參數。
8. 如請求項2所述之投影方法，其中該第一深度感測器為一相機，該第一深度感測器偵測該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標包含: 該第一投影機投影一第一投影影像至該第一投影表面； 該相機擷取顯示於該投影表面的一顯示影像；及 該處理器依據該第一投影影像及該顯示影像產生該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標。
9. 如請求項2所述之投影方法，其中該第一深度感測器為一三維飛時測距(3D ToF)感測器，該第一深度感測器偵測該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標包含: 該三維飛時測距感測器發射一傳送訊號至該第一投影表面； 該三維飛時測距感測器響應於該傳送訊號接收由該第一投影表面反射的一反射訊號；及 該處理器依據該傳送訊號及該反射訊號產生該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標。
10. 如請求項2所述之投影方法，其中該處理器至少依據該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標進行該梯形校正以產生該第一校正投影範圍包含: 該處理器依據該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標判定該第一投影機在該投影表面的一投影範圍；及 該處理器將該投影範圍內之一矩形範圍作為該第一校正投影範圍。
11. 如請求項10所述之投影方法，其中該處理器將該投影範圍內之該矩形範圍作為該第一校正投影範圍包含: 該處理器依據一預定長寬比將該投影範圍內之一最大矩形範圍作為該第一校正投影範圍。
12. 如請求項2所述之投影方法，其中: 該第一投影機系統另包含一第二投影機、一第二深度感測器及一第二慣性測量單元； 該第二深度感測器及該第二慣性測量單元固定於該第二投影機； 該投影方法另包含: 該第二慣性測量單元進行一三軸加速度測量以產生該第二投影機的一方位；及 該第二深度感測器偵測一第二投影表面之複數點相對於一第二參考點的複數個座標； 該處理器至少依據該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標進行該梯形校正以產生該第一校正投影範圍包含: 該處理器依據該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標及該第二投影表面之該些點相對於該第二參考點的該些座標進行梯形校正以產生該第一校正投影範圍；及 該投影方法另包含: 該處理器依據該第一投影表面之該些點相對於該第一參考點的該些座標及該第二投影表面之該些點相對於該第二參考點的該些座標進行梯形校正以產生一第二校正投影範圍；及 該處理器至少依據該第二投影機的該方位、該第二投影表面之該些點相對於該第二參考點的該些座標及該第二校正投影範圍產生一第二組影像資料；及 該第二投影機依據該第二組影像資料將一第二預扭轉影像投影至該第二投影表面。
13. 如請求項12所述之投影方法，其中該第二參考點係該第二深度感測器。
14. 如請求項12所述之投影方法，其中該處理器至少依據該第二投影機的該方位、該第二投影表面之該些點相對於該第二參考點的該些座標及該第二校正投影範圍產生該第二組影像資料係： 該處理器依據該第二投影機的該方位、該第二深度感測器相對於該第二參考點的一位置、該第二投影表面之該些點相對於該第二參考點的該些座標及該第二校正投影範圍產生該第二組影像資料。
15. 如請求項14所述之投影方法，其中該第二參考點係該第二投影機之一焦點。
16. 如請求項14所述之投影方法，其中該第二參考點係介於該第二投影機之一焦點及該第二深度感測器之間。
17. 如請求項1或2所述之投影方法，其中該投影表面為非平坦表面。

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