專利名稱：校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的投影圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交互式視頻圖形顯示系統(tǒng)，更準(zhǔn)確地說(shuō)，涉及校準(zhǔn)這種系統(tǒng)的方法和裝置。
在會(huì)議和教室中，通常用光學(xué)投影的方法把圖表、文本和展示圖像投影在投影屏幕或墻壁上向聽眾顯示。通常采用一種LCD(液晶顯示)投影機(jī)，其中，圖表、文本和展示圖像由例如膝上型計(jì)算機(jī)這樣的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)產(chǎn)生。比起被取代的傳統(tǒng)的投影器和幻燈片，這些LCD/PC投影顯示系統(tǒng)更加普及。在這種顯示系統(tǒng)中，PC提供例如標(biāo)準(zhǔn)視頻圖形陣列(VGA)，超VGA或IBM擴(kuò)充圖形陣列顯示標(biāo)準(zhǔn)(XGA)等視頻輸出信號(hào)。
使用者借助PC鍵盤或者通過在計(jì)算機(jī)控制器顯示屏幕的適當(dāng)區(qū)域單擊鼠標(biāo)，來(lái)控制要投影到投影屏幕的圖像。某些系統(tǒng)利用視距紅外信號(hào)，提供有限的遠(yuǎn)距離鼠標(biāo)控制，所述視距紅外信號(hào)指向LCD投影機(jī)，用來(lái)控制某些預(yù)先確定的功能，例如顯示下一幀或畫出直線。一種在投影屏幕處有輻射傳感裝置的這種設(shè)備使得操作者能夠與計(jì)算機(jī)控制的圖像投影系統(tǒng)交互，如授予Vogeley等人的美國(guó)專利第5,235,363號(hào)所公開的那樣?？墒?，即使有這些部件，大部分操作還是需要在PC機(jī)上進(jìn)行。如果演講者站在講臺(tái)處或在聽眾前走動(dòng)，他就不能輕易地回到PC機(jī)處進(jìn)行控制。這樣就需要一個(gè)助手坐在計(jì)算機(jī)旁為某些演示進(jìn)行控制。
在另一種圖形顯示系統(tǒng)中，使用激光指示器把控制束投射到投影圖像上。攝像裝置檢測(cè)該控制束，并把這種信息傳送到PC機(jī)。用戶通過移動(dòng)以及接通和斷開這控制束來(lái)控制PC機(jī)。為了提供控制束對(duì)于PC機(jī)屏幕上所顯示的圖像的準(zhǔn)確的參考坐標(biāo)，需要相對(duì)于顯示圖像校準(zhǔn)投影圖像，或相對(duì)于顯示圖像對(duì)準(zhǔn)投影圖像。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和裝置，用以使投射到一個(gè)面上的像元的投影坐標(biāo)與顯示在計(jì)算機(jī)屏幕的對(duì)應(yīng)像元的顯示坐標(biāo)聯(lián)系起來(lái)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種方法，它在計(jì)算上是簡(jiǎn)單、迅速和可靠的。
一種用以把在投影顯示系統(tǒng)所看到的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的投影圖像相對(duì)于在計(jì)算機(jī)屏幕看到的顯示圖像進(jìn)行校準(zhǔn)的設(shè)備和方法。在顯示圖像和投影圖像上都有以預(yù)先確定的圖案排列的四個(gè)或更多校準(zhǔn)點(diǎn)，后者用光學(xué)方法在投影圖像中成像，并且在投影圖像上這些點(diǎn)可以用電子學(xué)方法來(lái)識(shí)別，確定它們的坐標(biāo)，并與預(yù)先確定的圖案聯(lián)系起來(lái)。利用這已決定的關(guān)系，求出變換系數(shù)，隨后把它們用于把在投影圖像上的位置轉(zhuǎn)換到顯示圖像上的對(duì)應(yīng)位置的處理過程中。當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，就容易明白本發(fā)明的其它特征。
通過結(jié)合附圖參考以下的描述和權(quán)利要求書，就會(huì)更全面地理解本發(fā)明，并明白和了解本發(fā)明的其它目的和效果。
下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，附圖中

圖1是圖形顯示系統(tǒng)的圖解說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括投影機(jī)和投影屏幕；計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)屏幕；以及校準(zhǔn)系統(tǒng)；圖2是在圖1的計(jì)算機(jī)屏幕顯示中產(chǎn)生的校準(zhǔn)點(diǎn)的視圖；圖3是投射到圖1的投影屏幕上的圖2的校準(zhǔn)點(diǎn)的視圖；圖4是在另一種校準(zhǔn)方法中所看到的圖2的計(jì)算機(jī)屏幕的視圖。
圖1中示出視頻圖形顯示系統(tǒng)10，根據(jù)本發(fā)明，它包括投影機(jī)20，例如LCD投影機(jī)；計(jì)算機(jī)21和計(jì)算機(jī)屏幕29；以及校準(zhǔn)系統(tǒng)30。展出的圖像(未示出)被投射到投影屏幕23，從激光指示器25照射到投影屏幕上的入射激光束27用以控制計(jì)算機(jī)21的操作。校準(zhǔn)系統(tǒng)30包括攝像裝置31，例如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，和軟件33。攝像裝置31對(duì)準(zhǔn)投影屏幕23，以便在投影機(jī)工作時(shí)獲取投射到投影屏幕23上的圖像。軟件33包括和攝像裝置31一起用來(lái)校準(zhǔn)展示系統(tǒng)10的校準(zhǔn)軟件，還包括對(duì)投影屏幕23上的激光束27的動(dòng)作作出響應(yīng)而控制計(jì)算機(jī)21的探測(cè)軟件，詳見下面更加詳細(xì)的描述。
展示系統(tǒng)10的操作者利用激光指示器25指向顯示圖像的各個(gè)位置，包括代表應(yīng)用工具條(application toolbar)和“按鈕”的區(qū)域。攝像機(jī)31獲取顯示圖像，同時(shí)在投影屏幕23上探測(cè)激光束27的存在。通過軟件33把合成的圖像發(fā)送到計(jì)算機(jī)21，為了描述方便，在此，在圖上單獨(dú)表示軟件33，但最好是軟件33裝在攝像機(jī)31內(nèi)，或裝在計(jì)算機(jī)21內(nèi)，或裝在投影機(jī)20內(nèi)、或裝在單獨(dú)的接口盒內(nèi)(未示出)。軟件33執(zhí)行圖像處理和對(duì)投影屏幕23上激光束27的探測(cè)。在最佳實(shí)施例中，一個(gè)專用鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)器把所探測(cè)到的激光束27的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為鼠標(biāo)控制功能。例如，可以通過激光束27的位置或移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光標(biāo)移動(dòng)和功能選擇，可以把激光束27的閃爍解釋為單擊鼠標(biāo)。這樣，操作者可以從演示室的任何位置利用激光指示器25進(jìn)行實(shí)際上任何正常的鼠標(biāo)操作(例如打開新文件，剪切，粘貼等)。在演示中操作者需要在演講和走動(dòng)過程中訪問和漫游互聯(lián)網(wǎng)頁(yè)鏈接(internet web links)時(shí)這種控制裝置特別有用。
在顯示于計(jì)算機(jī)屏幕29上的圖像同時(shí)也投射到投影屏幕23的情況下，通過把在投影屏幕23上特定點(diǎn)出現(xiàn)的激光束27解釋為指向計(jì)算機(jī)屏幕29上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的鼠標(biāo)的光標(biāo)，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。如本專業(yè)的技術(shù)人員所了解的那樣，為了使控制系統(tǒng)能恰當(dāng)?shù)仄鹱饔?，必須提供在顯示圖像和投影圖像之間的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系。這對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)系統(tǒng)30執(zhí)行校準(zhǔn)程序來(lái)獲得的。
要進(jìn)行校準(zhǔn)，首先要在顯示于計(jì)算機(jī)屏幕29的應(yīng)用圖像上產(chǎn)生一組四個(gè)或更多個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，如圖2所示。為了解釋清楚，僅僅示出校準(zhǔn)點(diǎn)而未示出應(yīng)用圖像。有四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，表示為P1到P4，P1、P2和P3最好彼此處在同一線上(即同線點(diǎn))，而P2在中間位置。如圖所示，P1、和P2相距一個(gè)單位間隔，而P2和P3相距兩個(gè)單位間隔。校準(zhǔn)點(diǎn)P4處在距P1兩個(gè)單位間隔的位置上，并處在垂直于由P1、P2和P3組成的線而延長(zhǎng)的線上。
在校準(zhǔn)的過程中，顯示在計(jì)算機(jī)屏幕29的圖像被投射到投影屏幕23，其中，校準(zhǔn)點(diǎn)呈現(xiàn)為對(duì)應(yīng)的投影校準(zhǔn)點(diǎn)Q1到Q4。本專業(yè)的技術(shù)人員能夠理解，可以通過線性變換Qk＝A Pk+B把計(jì)算機(jī)屏幕29上的校準(zhǔn)點(diǎn)Pk映像在投影屏幕23上成為對(duì)應(yīng)的投影校準(zhǔn)點(diǎn)Qk，其中，A包括2×2實(shí)矩陣，而B包含2×1實(shí)矩陣。只要攝像機(jī)31對(duì)于投影屏幕23的相對(duì)取向和位置保持不變，A和B的值就保持恒定。
用本發(fā)明的校準(zhǔn)方法來(lái)確定A和B的值。簡(jiǎn)單地說(shuō)，按如下的步驟來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)i)在計(jì)算機(jī)屏幕29上，在顯示應(yīng)用圖像的同時(shí)，顯示位置已知的校準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)先確定的圖案，ii)用投影機(jī)20把圖像和校準(zhǔn)點(diǎn)投射到投影屏幕23上，iii)用攝像機(jī)31對(duì)投影圖像和校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行采集或攝像，iv)用軟件33來(lái)分析所獲取的圖像，濾掉校準(zhǔn)點(diǎn)以外的所有圖像，和v)也用軟件33來(lái)確定投影屏幕23上的圖案與計(jì)算機(jī)屏幕29上的預(yù)先確定的圖案的幾何關(guān)系。
當(dāng)找到校準(zhǔn)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，就可導(dǎo)出A和B。對(duì)于任何點(diǎn)向量Pi和對(duì)應(yīng)點(diǎn)向量Qi，線性變換Qi＝A Pi+B成立。點(diǎn)向量Pi和Qi各自包括兩個(gè)坐標(biāo)值，而在A和B中有六個(gè)未知的變量(即在(2×2)矩陣中的四個(gè)和在(2×1)矩陣中的兩個(gè))。因此，為了計(jì)算A和B，最少需要三對(duì)位置或點(diǎn)向量(Pi和Qi)。
為了檢測(cè)投影圖像中四個(gè)對(duì)應(yīng)位置Q1，Q2，Q3和Q4處的顯示校準(zhǔn)點(diǎn)，顯示校準(zhǔn)點(diǎn)必須被準(zhǔn)確地辨認(rèn)出來(lái)并與顯示圖像的其余部分區(qū)分開。可是，因?yàn)轱@示圖像也會(huì)含有例如“噪聲”，或由投影機(jī)20的光學(xué)或電特性引起的視覺假信號(hào)(artifacts)，而這種噪聲會(huì)被錯(cuò)當(dāng)成出現(xiàn)了投影的校準(zhǔn)點(diǎn)，軟件33要設(shè)計(jì)成能濾掉這種噪聲和假信號(hào)。用I1來(lái)表示沒有任何校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕29上的應(yīng)用圖像。用I2來(lái)表示有校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)所顯示的圖像。那么，四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的圖像可以表示為I(x，y)＝|I2(x，y)-I1(x，y)|
為了從所獲取的圖像中去掉背景，即去掉應(yīng)用圖像，只留下校準(zhǔn)點(diǎn)，使用遞歸閾值處理例程來(lái)進(jìn)行空間過濾，濾掉背景圖像和可能出現(xiàn)的任何噪聲。如本專業(yè)的技術(shù)人員都會(huì)理解的那樣，噪聲會(huì)與校準(zhǔn)點(diǎn)有相同的強(qiáng)度，或甚至更大的強(qiáng)度，而且這噪聲會(huì)延伸到幾個(gè)像素的范圍(例如在垂直線或水平線上)。但是，噪聲通常不會(huì)既在高度上又在寬度上延伸而同時(shí)又有校準(zhǔn)點(diǎn)的強(qiáng)度。因此，在這里公開的方法中，選擇一個(gè)起始強(qiáng)度閾值t1。把從投影圖像獲得的像素的亮度電平或強(qiáng)度與這閾值比較。圖像I(x，y)被映像成(0×1)矩陣IT(x，y)，從而IIT(x，y)＝1，如果I(x，y)＞t1，以及IT(x，y)＝0，如果I(x，y)≤t1最好這樣確定每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的大小，使得每一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)既在高度上又在寬度方向上延伸達(dá)多個(gè)像素。然后，通過對(duì)像素亮度或強(qiáng)度超過預(yù)定閾值的相鄰像素進(jìn)行第一次組合(first grouping)而從背景應(yīng)用圖像中空間濾出或區(qū)分出校準(zhǔn)點(diǎn)。采用下面的方法可以做到這一點(diǎn)在矩陣中辨認(rèn)出有上述定義的“1”值的亮的像素，并把這樣辨認(rèn)出來(lái)的像素加到原來(lái)是空的組(set)中。分析相鄰的像素的亮度，并把它加到這組中，直到再辨認(rèn)不出有相鄰的像素超過閾值為止。這樣產(chǎn)生出一組(或團(tuán))或多組(或團(tuán))值為“1”的像素。在空間過濾過程中，將每個(gè)這樣產(chǎn)生的組與高度(h1)和寬度(w1)閾值比較。如果一組不包含起碼的閾值高度或?qū)挾?，則不再對(duì)這組作進(jìn)一步的考慮，并將其濾掉。
如果過濾所得的矩陣包括多于四組像素，則以更高的閾值(t2＞t1)重復(fù)上面的步驟。另一方面，如果過濾所得的矩陣包括少于四組像素，則以較低的閾值(t3＜t1)重復(fù)上面的步驟。這些步驟重復(fù)到產(chǎn)生出與校準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)(例如，在上面的例子中，四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn))相同的組數(shù)為止。確定這些組的處于大致中心的平均位置。這對(duì)應(yīng)于在投影圖像中四個(gè)投影校準(zhǔn)點(diǎn)Q1、Q2、Q3和Q4位置的顯示校準(zhǔn)點(diǎn)的平均位置。
下面來(lái)建立四個(gè)投影校準(zhǔn)點(diǎn)Q1、Q2、Q3和Q4與在計(jì)算機(jī)顯示圖像中的四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)P1、P2、P3和P4之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。變換方程Q＝AP+B維護(hù)了同一線上的點(diǎn)的線性關(guān)系和距離比。首先辨認(rèn)出包括中心點(diǎn)P2的三個(gè)同線點(diǎn)。剩下的點(diǎn)，例如Q4必定對(duì)應(yīng)于P4。為了辨認(rèn)出同線點(diǎn)中那一個(gè)對(duì)應(yīng)于P1、P2和P3，就要計(jì)算校準(zhǔn)點(diǎn)Qi間的距離比。如上面討論的那樣，距離比選擇為|P1-P2|∶|P2-P3|＝1∶2，以及|P4-P1|∶|P1-P2|＝2∶1在投影校準(zhǔn)點(diǎn)中找出相同的距離比，從而得到以Q2為中心點(diǎn)的三個(gè)投影校準(zhǔn)點(diǎn)Q1、Q2和Q3與以P2為中心點(diǎn)的三個(gè)顯示校準(zhǔn)點(diǎn)P1、P2和P3的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然后，通過解下面給出的四個(gè)向量方程組中的三個(gè)方程，求出所要的變換系數(shù)Q1＝AP1+BQ2＝AP2+BQ3＝AP3+BQ4＝AP4+B利用所求得的A和B的值，就可以把投影圖像中的Qk位置與在計(jì)算機(jī)顯示圖像中的任何Pk位置根據(jù)下面的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)Qk＝APk+B當(dāng)投射到投影屏幕23上的圖像的投影不是嚴(yán)格線性時(shí)，可以采用圖4所示的另一種方法。顯示圖像被屏幕對(duì)角線分成上部區(qū)域35和下部區(qū)域37。如上所述，對(duì)校準(zhǔn)點(diǎn)P1、P2、P3和P4進(jìn)行分析，決定變換系數(shù)A和B的值，這兩個(gè)變換系數(shù)用于與上部區(qū)域35對(duì)應(yīng)的投影圖像的上部區(qū)域。分析第二組校準(zhǔn)點(diǎn)P5、P6、P7和P8來(lái)決定附加的變換系數(shù)A’和B’的值，這兩個(gè)變換系數(shù)用于與下部區(qū)域37對(duì)應(yīng)的投影圖像的下部區(qū)域。相應(yīng)地，可以把投影圖像下部的位置QL與下部區(qū)域37的位置PL根據(jù)下面的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)QL＝A’PL+B’雖然已經(jīng)參考特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是，顯然，本發(fā)明決不是限于這里公開的和/或圖中示出的這些特定的結(jié)構(gòu)和方法，而是包括在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的任何修改或等效的結(jié)構(gòu)和方法。
權(quán)利要求
1.一種把投影到一個(gè)面上的圖像元的投影坐標(biāo)P(xP，yP)與在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的對(duì)應(yīng)圖像元的顯示坐標(biāo)Q(xQ，yQ)聯(lián)系起來(lái)的方法，所述方法包括如下步驟在顯示圖像中產(chǎn)生一組n個(gè)以非線性圖案排列的校準(zhǔn)點(diǎn)，其中n≥4，所述校準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)先確定的坐標(biāo)用Qi(xQ，yQ)來(lái)表示，其中1≤i≤n，所述每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)有比預(yù)先確定的的閾電平大的亮度；把所顯示的圖像和所述校準(zhǔn)點(diǎn)投射到投影面上，以便在其上形成校準(zhǔn)圖像，所述校準(zhǔn)圖像包括對(duì)應(yīng)于所述n個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的n個(gè)亮團(tuán)；確定所述n個(gè)亮團(tuán)中每一個(gè)的平均位置Pi(xP，yP)的投影坐標(biāo)；以及通過解下面的向量方程組來(lái)導(dǎo)出變換系數(shù)矩陣A和BQ1＝AP1+BQ2＝AP2+B..Qn＝APn+B以便可以利用變換方程Qk＝APk+B根據(jù)對(duì)應(yīng)的投影圖像元的投影坐標(biāo)Pk(xP，yP)確定顯示圖像元的顯示坐標(biāo)Qk(xQ，yQ)。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括下面的步驟對(duì)所述校準(zhǔn)圖像進(jìn)行攝像和過濾，以便只讀出過濾后的其亮度大于預(yù)先確定的閾電平的像元；和把相鄰的所述讀出的過濾后的像元組合成為多個(gè)所述亮團(tuán)，每個(gè)所述亮團(tuán)有對(duì)應(yīng)的高度和寬度。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于還包括以下步驟在所述確定投影坐標(biāo)的步驟之前，對(duì)所述多個(gè)亮團(tuán)進(jìn)行空間過濾，以便只讀出其高度起碼有預(yù)先確定值(h1)那么高的亮團(tuán)。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于還包括以下步驟在確定投影坐標(biāo)的步驟之前，對(duì)所述多個(gè)亮團(tuán)進(jìn)行空間過濾，以便只讀出其寬度起碼有預(yù)先確定值(w1)那么寬的亮團(tuán)。
5.權(quán)利要求2的方法，其特征在于還包括對(duì)所述亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)的步驟，其中如果數(shù)出多于n個(gè)亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平更高的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)，和如果數(shù)出少于n個(gè)亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平低的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
6.權(quán)利要求2的方法，其特征在于起碼有三個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)在同一直線上。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述起碼三個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中的處在中間的一個(gè)離一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為一個(gè)單位，而離另一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為兩個(gè)單位。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于起碼一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)離由所述三個(gè)同線校準(zhǔn)點(diǎn)所定義的直線的距離為兩個(gè)單位。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于還包括以下步驟在顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生按照非線性圖案排列的第二組n個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，在所述第二組中的每一個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)具有大于所述預(yù)先確定的閾電平的亮度。
10.一種把投影到一個(gè)面上的圖像元的投影坐標(biāo)P(xP，yP)與在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的對(duì)應(yīng)圖像元的顯示坐標(biāo)Q(xQ，yQ)聯(lián)系起來(lái)的方法，所述方法包括如下步驟在顯示圖像中產(chǎn)生一組n個(gè)以非線性圖案排列的校準(zhǔn)點(diǎn)，其中n≥4，所述校準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)先確定的坐標(biāo)用Qi(xQ，yQ)來(lái)表示，其中1≤i≤n，每個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)且有預(yù)先確定的高度和預(yù)先確定的寬度；把所顯示的圖像和所述校準(zhǔn)點(diǎn)投射到投影面上，以便在其上形成校準(zhǔn)圖像；對(duì)所述校準(zhǔn)圖像進(jìn)行攝像和過濾，以便只讀出過濾后的其亮度大于預(yù)先確定的閾電平的像元；把相鄰的所述讀出的過濾后的像元組合成多個(gè)所述亮團(tuán)，每個(gè)所述亮團(tuán)有對(duì)應(yīng)的高度和寬度；對(duì)所述多個(gè)亮團(tuán)進(jìn)行空間過濾，以便只讀出其高度起碼有預(yù)先確定值(h1)那么高并且其寬度起碼有預(yù)先確定值(w1)那么寬的亮團(tuán)；對(duì)所述空間過濾后的亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中如果數(shù)出多于n個(gè)空間過濾后的亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平更高的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述空間過濾后亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)，和如果數(shù)出少于n個(gè)空間過濾后的亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平低的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述空間過濾后亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)；確定所述n個(gè)空間過濾后亮團(tuán)中每一個(gè)的平均位置Pi(xP，yP)的投影坐標(biāo)；以及通過解下面的向量方程組來(lái)導(dǎo)出變換系數(shù)矩陣A和BQ1＝AP1+BQ1＝AP1+BQn＝APn+B以便利用變換方程Qk＝APk+B從對(duì)應(yīng)的投影圖像元的投影坐標(biāo)Pk(xP，yP)確定顯示圖像元的顯示坐標(biāo)Qk(xQ，yQ)。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于每個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)有大于預(yù)先確定的閾電平的亮度。
12.權(quán)利要求10的方法，其特征在于起碼有三個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)在同一直線上。
13.權(quán)利要求12的方法，其特征在于所述起碼三個(gè)同線校準(zhǔn)點(diǎn)中的處在中間的一個(gè)離一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為一個(gè)單位，而離另一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為兩個(gè)單位。
14.權(quán)利要求13的方法，其特征在于起碼一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)離由所述三個(gè)同線校準(zhǔn)點(diǎn)所定義的直線的距離為兩個(gè)單位。
15.權(quán)利要求10的方法，其特征在于還包括以下步驟在顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生按照非線性圖案排列的第二組n個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，在所述第二組中的每一個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)具有大于所述預(yù)先確定的閾電平的亮度。
16.一種校準(zhǔn)裝置，它適用于把投影到一個(gè)面上的圖像的投影坐標(biāo)P(xP，yP)與在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的對(duì)應(yīng)圖像和所包括的校準(zhǔn)點(diǎn)的顯示坐標(biāo)Q(xQ，yQ)聯(lián)系起來(lái)，所述圖像包括n個(gè)以非線性圖案排列于投影圖像內(nèi)的校準(zhǔn)點(diǎn)，其中n≥4，所述校準(zhǔn)裝置包括用于對(duì)所述校準(zhǔn)圖像進(jìn)行攝像和過濾、以便只讀出n個(gè)投影校準(zhǔn)點(diǎn)的裝置；用于確定所述校準(zhǔn)點(diǎn)中每一個(gè)的平均位置的投影坐標(biāo)Pi(xP，yP)的裝置，其中1≤i≤n，；用于通過解下面的向量方程組來(lái)導(dǎo)出變換系數(shù)矩陣A和B的裝置Q1＝AP1+BQ2＝AP2+BQn＝APn+B利用變換方程Qk＝APk+B從對(duì)應(yīng)的投影圖像元的投影坐標(biāo)Pk(xP，yP)確定顯示圖像元的顯示坐標(biāo)Qk(xQ，yQ)的裝置。
17.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述投影校準(zhǔn)點(diǎn)有比預(yù)先確定的的閾電平大的亮度。
18.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述投影校準(zhǔn)點(diǎn)起碼有預(yù)先確定值(w1)那么大的寬度。
19.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述投影校準(zhǔn)點(diǎn)起碼有預(yù)先確定值(h1)那么大的高度。
20.權(quán)利要求16的裝置，其特征在于所述攝像和過濾裝置包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
21.一種可由機(jī)器讀出的包含指令程序的媒體，所述指令程序可由所述機(jī)器執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)一種方法，用以把投影到一個(gè)面上的圖像元的投影坐標(biāo)P(xP，yP)與在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的對(duì)應(yīng)圖像元的顯示坐標(biāo)Q(xQ，yQ)聯(lián)系起來(lái)，所述方法包括如下步驟在顯示圖像中產(chǎn)生一組n個(gè)以非線性圖案排列的校準(zhǔn)點(diǎn)，其中n≥4，所述校準(zhǔn)點(diǎn)的預(yù)先確定的坐標(biāo)用Qi(xQ，yQ)來(lái)表示，其中1≤i≤n，每個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)有大于預(yù)先確定閾電平的亮度；把所顯示的圖像和所述校準(zhǔn)點(diǎn)投射到投影面上，以便在其上形成校準(zhǔn)圖像，所述校準(zhǔn)圖像包括對(duì)應(yīng)于所述n個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的n個(gè)亮團(tuán)；確定所述n個(gè)亮團(tuán)中每一個(gè)的平均位置的投影坐標(biāo)Pi(xP，yP)；以及通過解下面的向量方程組來(lái)導(dǎo)出變換系數(shù)矩陣A和BQ1＝AP1+BQ2＝AP2+BQn＝APn+B以便可以利用變換方程Qk＝APk+B根據(jù)對(duì)應(yīng)的投影圖像元的投影坐標(biāo)Pk(xP，yP)確定顯示圖像元的顯示坐標(biāo)Qk(xQ，yQ)。
22.權(quán)利要求21的媒體，其特征在于所述方法還包括下面的步驟對(duì)所述校準(zhǔn)圖像進(jìn)行攝像和過濾，以便只讀出過濾后的其亮度大于預(yù)先確定的閾電平的像元；和把相鄰的所述讀出的過濾后的像元組合成為多個(gè)所述亮團(tuán)，每個(gè)所述亮團(tuán)有對(duì)應(yīng)的高度和寬度。
23.權(quán)利要求22的媒體，其特征在于所述方法還包括以下步驟在所述確定投影坐標(biāo)的步驟之前對(duì)所述多個(gè)亮團(tuán)進(jìn)行空間過濾，以便只讀出其高度起碼有預(yù)先確定值(h1)那么高的亮團(tuán)。
24權(quán)利要求22的媒體，其特征在于所述方法還包括以下步驟在所述確定投影坐標(biāo)的步驟之前對(duì)所述多個(gè)亮團(tuán)進(jìn)行空間過濾，以便只讀出其寬度起碼有預(yù)先確定值(w1)那么寬的亮團(tuán)。
25.權(quán)利要求22的媒體，其特征在于所述方法還包括對(duì)所述亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)的步驟，其中，如果數(shù)出多于n個(gè)亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平更高的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述亮團(tuán)進(jìn)行計(jì)數(shù)，和如果數(shù)出少于n個(gè)亮團(tuán)，則選擇比所述預(yù)先確定的閾電平低的閾電平，并重復(fù)對(duì)所述校準(zhǔn)圖像的所述過濾步驟，把所述過濾后的像元組合，并對(duì)所述亮團(tuán)的進(jìn)行計(jì)數(shù)。
26.權(quán)利要求22的媒體，其特征在于起碼有三個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)在同一直線上。
27.權(quán)利要求26的媒體，其特征在于所述起碼三個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中處在中間的一個(gè)離一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為一個(gè)單位，而離另一個(gè)所述同線校準(zhǔn)點(diǎn)的距離為兩個(gè)單位。
28.權(quán)利要求27的媒體，其特征在于起碼一個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)離由所述三個(gè)同線校準(zhǔn)點(diǎn)所定義的直線的距離為兩個(gè)單位。
29.權(quán)利要求21的媒體，其特征在于所述方法還包括以下步驟在顯示圖像內(nèi)產(chǎn)生按照非線性圖案排列的第二組n個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，所述第二組中的每一個(gè)所述校準(zhǔn)點(diǎn)具有大于所述預(yù)先確定的閾電平的亮度。
全文摘要
一種用以把計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的投影圖像相對(duì)于在計(jì)算機(jī)屏幕看到的顯示圖像進(jìn)行校準(zhǔn)的設(shè)備和方法。在顯示圖像和投影圖像上都有按照預(yù)先確定的圖案排列的四個(gè)或更多點(diǎn),其中起碼三個(gè)點(diǎn)是同線的,后者用光學(xué)方法在投影圖像中成像,并且在投影圖像上這些點(diǎn)可以用電子學(xué)方法來(lái)識(shí)別,確定它們的坐標(biāo),并與預(yù)先確定的圖案聯(lián)系起來(lái),以便導(dǎo)出變換系數(shù),此變換系數(shù)隨后被用在把投影圖像上的位置轉(zhuǎn)換到顯示圖像上的對(duì)應(yīng)位置的處理過程中。
文檔編號(hào)G06F3/038GK1270352SQ00104940
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者傅斌, 林尚宏 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社