图像处理系统和投影机的制作方法

专利名称：图像处理系统和投影机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及能够修正梯形失真或旋转错位等投影图像的失真的图像处理系统和投影机。
背景技术：
提出了修正在投影机的投影图像中发生的所谓梯形失真等图像的失真的种种方法。
例如，有检测投影机的倾斜自动地修正垂直方向的失真的方法。
但是，用该方法，用户无法修正水平方向的失真。
因此，有用户一边看着图像一边按住遥控器的修正用开关靠手动修正水平方向失真的方法。
但是，除了用户靠手动修正失真很费工夫外，靠手动适当地进行修正是困难的。
鉴于这样的问题，例如，在特开2000-241874号公报中，用摄像机摄像投影面，比较投影区域中的对向边的长度检定失真，靠检定结果来修正失真。
但是，在该公报中，用主体内藏的摄像机，因为摄像机的光轴与透镜的光轴几乎同一，故靠摄像图像所表示的投影区域始终几乎成为矩形，基于摄像图像比较投影区域的对向边的长度是困难的。
实用新型内容本实用新型是鉴于上述课题而成者，其目的在于提供一种能够自动地且适当地修正投影图像的失真的图像处理系统及投影机。
为了解决上述课题，根据本实用新型的图像处理系统，其特征在于具有检测预定的投影图像所投影的检测区域输出检测信息的检测装置，基于该检测信息，分析前述检测区域中所包含的投影区域中的亮度值分布的亮度分布分析装置，储存前述投影区域内的多个不同区域每个的平均亮度值的比率与导出前述投影区域的坐标用的导出用坐标相关联的角度修正数据，和表示前述投影区域的导出用坐标的坐标数据的存储装置，以及基于前述坐标数据，进行图像信号的修正，以便修正投影图像的失真的图像信号修正装置，前述亮度分布分析装置根据前述投影区域中的亮度值分布参照前述角度修正数据，基于前述角度修正数据，修正前述坐标数据中的导出用坐标。
此外，根据本实用新型的投影机，其特征在于，包括检测预定的投影图像所投影的检测区域输出检测信息的检测装置，基于该检测信息，分析前述检测区域中所包含的投影区域中的亮度值分布的亮度分布分析装置，储存前述投影区域内的多个不同区域每个的平均亮度值的比率与导出前述投影区域的坐标用的导出用坐标相关联的角度修正数据，和表示前述投影区域的导出用坐标的坐标数据的存储装置，基于前述坐标数据，进行图像信号的修正，以便修正投影图像的失真的图像信号修正装置，以及基于所修正的图像信号，投影投影图像的图像投影装置，前述亮度分布分析装置根据前述投影区域中的亮度值分布参照前述角度修正数据，基于前述角度修正数据，修正前述坐标数据中的导出用坐标。
如果用本实用新型，则图像处理系统等，基于亮度值分布判定投影区域的失真。借此，图像处理系统等，即使是投影光的光轴与检测装置的光轴几乎同一根据摄像图像的形状很难判别图像的失真的场合，也可以适当地判别图像的失真。借此，图像处理系统等，可以自动地且适当地修正投影图像的失真。
此外，前述图像处理系统和前述投影机，也可以包括在把矩形的投影图像投影到矩形的屏幕上的场合，根据基于前述检测信息的亮度值分布，提取前述投影区域，和前述检测区域中所包含的屏幕区域，并且基于提取的前述投影区域和前述屏幕区域的各顶点的位置信息，和前述屏幕区域的四角的导出用坐标信息，更新前述坐标数据中的四个导出用坐标的周边信息分析装置。
借此，图像处理系统等，通过用矩形的屏幕区域的各顶点的位置信息更新坐标数据中的四个导出用坐标，可以适当地修正图像的失真。
此外，前述图像处理系统和前述投影机，也可以包括根据基于前述检测信息的亮度信息，判定亮于预定的基准的明状态还是暗于预定的基准的暗状态的环境分析装置，在明状态的场合，前述周边信息分析装置更新前述坐标数据中的导出用坐标，在暗状态的场合，前述亮度分布分析装置更新前述坐标数据中的导出用坐标。
借此，图像处理系统等，通过以适合于实际的使用环境的方式修正坐标数据中的导出用坐标，可以自动地且适当地修正投影图像的失真。


图1是表示梯形失真图像之一例的图。
图2是表示用搭载于投影机的传感器摄像的图像之一例的图。
图3是表示图像的明亮度不同的示意图。
图4是根据本实施形态之一例的投影机的功能方框图。
图5A是表示修正前的坐标数据的数据内容的图，图5B是表示修正后的坐标数据的数据内容的图。
图6是表示根据本实施形态之一例的角度修正数据的数据结构的图。
图7是根据本实施形态之一例的投影机的硬件方框图。
图8是表示根据本实施形态之一例的图像处理的流程的程序框图。
图9A是把图像左右分割的示意图，图9B是把图像上下分割的示意图。
图10是表示根据本实施形态之一例的梯形失真修正后的图像的示意图。
图11是表示根据本实施形态之另一例的梯形失真修正后的图像的示意图。
图12是表示根据本实施形态之一例的旋转错位修正后的图像的示意图。
具体实施方式
下面，采用运用于作为修正投影图像的梯形失真的图像处理系统发挥功能的投影机的场合为例，参照附图说明本实用新型。再者，以下所示的实施形态，并不限定技术方案中所述的实用新型的内容。此外，以下的实施形态中所示的构成的全部，不限于作为技术方案中所述的实用新型的解决手段所必须的。
(系统总体的说明)图1是表示梯形失真图像之一例的图。
例如，如图1中所示，在配置于矩形的屏幕8的左前方的作为图像处理系统的一种的投影机20不进行图像修正处理而投影矩形的图像的场合，投影区域12，成为最左端最短，最右端最长的梯形。
在本实施形态中，用作为检测装置的传感器30摄像(检测)包括投影区域12和屏幕区域10的检测区域14。
图2是表示用搭载于投影机20的传感器30摄像的图像之一例的图。
例如，在传感器30以与投影机20的透镜的光轴几乎同一光轴摄像的场合，关于其摄像图像，屏幕区域40中的投影区域42成为长方形而看上去不失真。
但是，如图1中所示，实际上，如果从屏幕8的正面来看，则投影区域12失真。
在本实施形态中，根据检测区域14的亮度值分布进行图像的修正处理。
图3是表示图像的明亮度的不同的示意图。
例如，如图1中所示在从屏幕8的左前方投影单色图像的场合，投影区域12的左侧亮度值最高，投影区域12的右侧亮度值最低。
在本实施形态中，基于投影区域12的亮度值分布来掌握图像的失真，根据图像的失真进行修正处理。借此，即使是传感器30以与投影机20的透镜的光轴几乎同一光轴摄像的场合，也可以适当地掌握图像的失真。
(功能方框的说明)接下来，就用来设置这种功能的投影机20的功能方框进行说明。
图4是根据本实施形态之一例的投影机20的功能方框图。
投影机20包括信号输入部110，存储部120，失真修正部130，信号输出部140，图像生成部150，亮度分布分析部160，周边信息分析部170，环境分析部180，以及图像投影部190而构成。
此外，传感器30包括区域传感器部182而构成。
信号输入部110，把从PC(个人计算机)等所输入的模拟形式的图像信号变换成数字形式的图像信号。
此外，存储部120储存表示用来导出投影区域12的坐标的导出用坐标的坐标表122，和投影区域12内的多个不同的区域每个的平均亮度值的比率与投影区域12的导出用坐标相关联的角度修正表124。再者，这里，作为导出用坐标，例如，液晶光阀的坐标轴上的坐标，投影图像的坐标轴上的坐标，XYZ三轴的绝对坐标中的坐标等适宜。
这里，就坐标表122与角度修正表124的数据结构和数据内容进行说明。
图5A是表示修正前的坐标数据122的数据内容的图，图5B是表示修正后的坐标数据122的数据内容的图。此外，图6是表示根据本实施形态之一例的角度修正数据124的数据结构的图。
如图5A和图5B中所示，坐标表122有投影区域12的四角ABCD或A′B′C′D′的导出用的xy轴上的坐标。
此外，如图6中所示，角度修正表124，投影区域12横向分割的两个区域的平均亮度值的比率RH和投影区域12纵向分割的两个区域的平均亮度值的比率RV，与坐标表122的导出用坐标与对应的导出用坐标相关联。借此，投影机20通过求出比率RH、RV，可以单值求出导出用坐标。
此外，作为进行图像信号的修正的图像信号修正装置发挥功能的失真修正部130，储存一图像量的从信号输入部110所输入的图像信号，基于坐标表122，修正图像信号以便投影图像的失真被修正(恢复尺寸)。
再者，作为失真修正的具体的方法，例如，也可以采用一般所用的通过远近变形处理修正失真的方法。
此外，图像生成部150，生成用来投影全黑图像(仅由黑色组成的单色图像)和全白图像(仅由白色组成的单色图像)的测试图像的图像信号，输出到信号输出部140。
这样一来，通过在投影机20的内部生成测试用的图像信号，不从PC等外部输入装置向投影机20输入测试用的图像信号，就可以用投影机20单体进行测试。再者，也可以不设置图像生成部150，而从PC等输入测试用的图像信号。
此外，信号输出部140输入在失真修正部130中所修正的图像信号或来自图像生成部150的测试用的图像信号，变换成模拟形式的图像信号输出到图像投影部190。
再者，投影机20在仅用数字形式的RGB信号的场合，不需要靠信号输入部110的A/D转换处理和靠信号输出部140的D/A转换处理。
此外，图像投影部190包括空间光调制器192，驱动空间光调制器192的驱动部194，光源196，和透镜198而构成。
驱动部194基于来自信号输出部140的图像信号，驱动空间光调制器192。而且，图像投影部190把来自光源196的光经由空间光调制器192和透镜198投影。
再者，作为光源196，例如，能够采用点光源、面光源等种种光源。
此外，在本实施形态中，环境分析部180根据基于来自区域传感器部182的检测信息的亮度信息，判定亮于预定的基准的明状态还是暗于预定的基准的暗状态。
再者，作为该基准，例如，在由0.3*R信号值+0.6*G信号值+0.1*B信号值求出平均亮度值Y的场合，也可以以平均亮度值Y为60左右作为阈值判定明状态还是暗状态。此外，因为该阈值实际上因传感器30的设定或检测区域14而变化，故不限定于上述值。
而且，在明状态的场合，周边信息分析部170更新坐标表122中的导出用坐标，在暗状态的场合，亮度分布分析部160更新坐标表122中的导出用坐标。
再者，作为用来设置上述投影机20的各部分的硬件，例如，可以运用以下者。
图7是根据本实施形态之一例的投影机20的硬件方框图。
例如，作为信号输入部110，可以用例如A/D转换器930等，作为存储部120，可以用例如RAM 950等，作为失真修正部130，图像生成部150，亮度分布分析部160，周边信息分析部170和环境分析部180，可以用例如图像处理电路970，RAM 950，CPU 910，等，作为信号输出部140，可以用例如D/A转换器940等，作为空间光调制器192，可以用例如液晶板920，储存驱动液晶板920的液晶光阀驱动程序的ROM 960等设置。
再者，这些各部分经由系统总线980能够相互交换信息。
此外，作为区域传感器部182，可以用例如CCD传感器等设置。
此外，这些各部分可以像电路那样用硬件来设置，也可以像驱动程序那样用软件来设置。
进而，作为亮度分布分析部160等也可以从信息记录媒体900读取使计算机发挥功能用的程序在计算机中实现亮度分布分析部160等功能。
作为这种信息记录媒体900可以运用例如CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、HDD等，其程序的读取方式可以是接触方式，也可以是非接触方式。
此外，代替信息记录媒体900，经由传送路从主机装置等下载实现上述各功能用的程序等，借此实现上述各功能也是可能的。
(图像处理流程的说明)接下来，就用这些各部分的图像处理的流程进行说明。
图8是表示根据本实施形态之一例的图像处理的流程的程序框图。
投影机20起动后，图像生成部150生成用来投影测试用的全黑图像与全白图像的图像信号，把该图像信号经由信号输出部140传送到图像投影部190。
图像投影部190基于该图像信号把全黑图像与全白图像投影到屏幕8，区域传感器部182在各个图像的投影时，摄像包括屏幕区域10和投影区域12的检测区域14(步骤S1)。
区域传感器部182，将全黑与全白图像传送给环境分析部180。
环境分析部180生成从全白图像的摄像信息减去全黑图像的摄像信息的差分信息，基于该差分信息掌握亮度变化量。然后，环境分析部180基于亮度变化量，识别检测区域14中所包括的投影区域12。
然后，环境分析部180比较投影区域12内的平均亮度值与阈值，判定是否为暗于预定的状态的暗状态(步骤S2)。
环境分析部180，在判定成投影区域12内的平均亮度值不足阈值的暗状态的场合，把全黑图像与全白图像的摄像信息和投影区域12的坐标信息传送到亮度分布分析部160。
亮度分布分析部160运算分割图像的多个区域中的平均亮度值，运算对比各区域的平均亮度值的比率。
图9A是左右分割图像的示意图，图9B是上下分割图像的示意图。
例如，如图9A中所示，左右分割投影区域12，令左侧的区域的平均亮度值为YL，令右侧的区域的平均亮度值为YR。此外，如图9B中所示，上下分割投影区域12，令上侧的区域的平均亮度值为YT，令下侧的区域的平均亮度值为YB。
亮度分布分析部160，在YR超过YL的场合，作为水平方向的比率RH求出YR/YL，在YR不足YL的场合，作为RH求出-(YL/YR)，在YT为YB以上的场合，作为垂直方向的比率RV求出YT/YB，在YT不足YB的场合，作为RV求出-(YB/YT)。
然后，亮度分布分析部160参照角度修正表124，根据RH、RV的值取得表示修正后的导出用坐标的A′、B′、C′、D′四点各自的xy值。
进而，亮度分布分析部160把取得的A′、B′、C′、D′四点各自的xy值写入坐标表122更新坐标表122。
像以上这样，在暗状态的场合，亮度分布分析部160基于投影区域12的亮度梯度，掌握屏幕8与投影机20的位置关系，基于角度修正表124，修正坐标表122(步骤S3)。
此外，环境分析部180，在判定成投影区域12的平均亮度值为阈值以上的明状态的场合，把全黑图像与全白图像的摄像信息和投影区域12的坐标信息传送到周边信息分析部170。
周边信息分析部170根据基于全黑图像的摄像信息的亮度值分布，掌握屏幕区域10的坐标信息。
然后，周边信息分析部170基于投影区域12的坐标信息与屏幕区域10的坐标信息，在屏幕区域10完全包括在投影区域12中时，用屏幕区域10的四角的坐标修正坐标表122。
此外，周边信息分析部170，在屏幕区域10不完全包含于投影区域12的场合，如图11中所示，设定由屏幕区域10的四角的坐标组成的长方形，进行该长方形的缩小处理和平行移动处理，以便该长方形完全包含于投影区域12的内部。然后，周边信息分析部170，用该长方形完全包含于投影区域12时刻的四角的坐标修正坐标表122。
再者，通过这些处理投影区域12当中未被表示的部分表示与屏幕区域10同色(例如黑色等)的图像就可以了。
像以上这样，在明状态的场合，周边信息分析部170修正坐标表122以便使投影区域12的形状一致于屏幕区域10(步骤S4)。
然后，失真修正部130基于符合由亮度分布分析部160或周边信息分析部170所修正的坐标表122的四角的坐标导出用信息，修正图像信号以便修正图像的失真(步骤S5)。
然后，图像投影部190基于修正后的图像信号，投影图像(步骤S6)。
通过以上的顺序，投影机20投影梯形失真被修正了的图像。
图10是表示根据本实施形态之一例的梯形失真修正后的图像的示意图。
例如，虽然修正前的投影区域12如四方形ABCD所示为梯形，但是投影机20通过修正图像信号，可以如投影区域13的A′B′C′D′所示把投影区域弄成长方形。
像以上这样，如果用本实施形态，则投影机20基于亮度值分布判定投影区域12的失真。借此投影机20即使在透镜198与传感器30的光轴几乎同一而从摄像图像难以判别失真的场合，也可以适当的判别图像的失真。借此，可以自动地且适当地修正投影图像的失真。此外，因为没有必要判别投影区域12的严密的形状，只要得到投影区域12的亮度分布就可以了，故作为传感器30运用分辨率低的传感器也是可能的。
此外，如果用本实施形态，则判别明状态还是暗状态，在难以判别亮度值的变化的场合通过用屏幕区域10的各顶点的位置信息更新坐标表122中的四个导出用坐标，可以适当地修正图像的失真。借此，可以把投影机20对种种的使用环境进行运用。
(变形例)以上，虽然就运用本实用新型的适宜实施形态进行了说明，但是本实用新型的运用不限于上述实施例。
例如，虽然在上述实施例中，就投影区域12的梯形失真进行了说明，但是投影机20即使在投影区域12中由旋转错位而产生失真的场合修正图像也是可能的。
图12是表示根据本实施形态之一例的旋转错位修正后的图像的示意图。
在该场合，周边信息分析部170设定由屏幕区域10的四角的坐标组成的长方形，进行该长方形的缩小处理或平行移动处理以便该长方形完全包含于投影区域12的内部。然后，周边信息分析部170修正该长方形完全包含于投影区域12的时刻的四角的坐标。
此外，也可以在投影机20的内部设置倾斜传感器或重力传感器，投影机20靠该传感器修正纵向的梯形失真，基于传感器30产生的检测信息修正横向的梯形失真。
进而，在透镜198中设置变焦距功能的场合，也可以投影机20取得关于变焦距的信息(例如，最望远的状态用0最广角的状态用1表示的数值)修正梯形失真。
这样一来，即使在用望远功能或广角功能的场合，自动地且适当地修正梯形失真成为可能。
此外，虽然在上述实施例中，如图9A和图9B中所示，投影机20用左右分割投影区域12的区域和上下分割的区域，但是作为分割数，也可以用例如4、9等值。在该场合，投影机20也可以每分割后的区域求出平均亮度值进行图像处理。
此外，虽然角度修正表124是投影区域12中的多个不同的区域每个的平均亮度值的比率与投影区域12的导出用坐标相关联者，但是也可以代替平均亮度值的比率运用平均亮度值的差分。
此外，虽然在上述实施例中，测试图像为全白图像和全黑图像，但是不限定于这些图像，运用种种测试图像是可能的。
此外，虽然在上述实施例中，作为图像处理系统用投影机20，但是本实用新型除了投影机20以外在种种前面投影型图像形成装置中也是有效的。
此外，作为投影机20，也可以用例如液晶投影机、用DMD(数字微镜装置)的投影机等。再者，DMD是美国德克萨斯仪器公司的商标。
再者，上述的投影机20的功能，例如，可以按投影机单体设置，也可以按多个处理装置分散(例如，由投影机与PC分散处理)设置。
进而，可以作为分开的装置形成投影机20与传感器30，也可以作为整体的装置形成。
权利要求1.一种图像处理系统，其特征在于，具有检测预定的投影图像所投影的检测区域输出检测信息的检测装置，基于该检测信息，分析前述检测区域中所包含的投影区域中的亮度值分布的亮度分布分析装置，存储前述投影区域内的多个不同区域每个的平均亮度值的比率与用来导出前述投影区域的坐标的导出用坐标相关联的角度修正数据，和表示前述投影区域的导出用坐标的坐标数据的存储装置，以及基于前述坐标数据，进行图像信号的修正，以便修正投影图像的失真的图像信号修正装置，前述亮度分布分析装置根据前述投影区域中的亮度值分布参照前述角度修正数据，基于前述角度修正数据，修正前述坐标数据中的导出用坐标。
2.如权利要求1中所述的图像处理系统，其特征在于，包括，在把矩形的投影图像投影到矩形的屏幕上的场合，根据基于前述检测信息的亮度值分布，提取前述投影区域和前述检测区域中所包含的屏幕区域，并且基于所提取的前述投影区域和前述屏幕区域的各顶点的位置信息和前述屏幕区域的四角的导出用坐标信息，更新前述坐标数据中的四个导出用坐标的周边信息分析装置。
3.如权利要求2中所述的图像处理系统，其特征在于，包括，根据基于前述检测信息的亮度信息，判定是亮于预定的基准的明状态还是暗于预定的基准的暗状态的环境分析装置，在明状态的场合，前述周边信息分析装置更新前述坐标数据中的导出用坐标，在暗状态的场合，前述亮度分布分析装置更新前述坐标数据中的导出用坐标。
4.一种投影机，其特征在于包括检测预定的投影图像所投影的检测区域输出检测信息的检测装置，基于该检测信息，分析前述检测区域中所包含的投影区域中的亮度值分布的亮度分布分析装置，存储前述投影区域内的多个不同区域每个的平均亮度值的比率与导出前述投影区域的坐标用的导出用坐标相关联的角度修正数据，和表示前述投影区域的导出用坐标的坐标数据的存储装置，基于前述坐标数据，进行图像信号的修正，以便修正投影图像的失真的图像信号修正装置，以及基于所修正的图像信号，投影投影图像的图像投影装置，前述亮度分布分析装置根据前述投影区域中的亮度值分布参照前述角度修正数据，基于前述角度修正数据，修正前述坐标数据中的导出用坐标。
专利摘要为了提供能够自动地且适当地修正投影图像的失真的图像处理系统等，在投影机中设置检测投影图像所投影的检测区域并输出检测信息的面积检测部(182)，储存与投影区域内的多个不同的区域每个的平均亮度值的比率与用来导出投影区域的坐标的导出用坐标相关联的角度修正数据(124)、和表示投影区域的导出用坐标的坐标数据(122)的存储部(120)，基于检测信息，根据投影区域中的亮度值分布参照角度修正数据(124)，基于角度修正数据(124)，修正坐标数据(122)中的导出用坐标的亮度分布分析部(160)，以及基于坐标数据(122)进行图像信号的修正以便投影图像的失真得到修正的失真修正部(130)。
文档编号G03B21/00GK2686241SQ20042000116
公开日2005年3月16日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年1月17日
发明者小林雅畅, 和田修 申请人:精工爱普生株式会社