CN1209914C - 投影显示器的投影画面校正方法与装置 - Google Patents
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Abstract
投影显示器的投影画面自动校正方法与装置。该方法包括：检测投影显示器的位置参数，包括置放面距离与垂直倾角。判断置放面距离与垂直倾角是否偏移各自对应的一预设标准值。得到置放面距离或垂直倾角偏移对应的各标准值时，求置放面距离或垂直倾角对应的修正值。依据置放面距离或垂直倾角偏移对应的修正值，校正输入视频影像信号，输出校正的视频影像信号投影至投影幕上。置放面距离与垂直倾角由置放面距离检测器与倾角检测器测量，预输出影像校正由控制电路与软件进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种校正投影显示器的投影画面的方法与装置，且特别涉及一种可以自动校正投影显示器的投影画面的方法与装置。
背景技术
对于投影显示器而言，其标准的投影角度是以镜头水平时，投影显示器所投射出至一垂直于该镜头的投影屏幕的影像为矩形画面时，此画面为不失真的影像，但当投影显示器的镜头被架高、降低或两侧与置放面的高度偏向左边或偏向右边时，亦即镜头并非对应至一垂直的投影画面时，则投影的画面会产生梯形失真。
一般具有梯形失真补正设计的投影显示器，均需在调整完投影角度后，利用投影显示器上的梯形失真补正软件来驱动电子电路，产生补正的影像，但该种调整过程仍须用人眼来辨识，是否已将影像失真作最佳化的校正，然而，对于非专业的使用者常常弄不清楚调整方式，更何况以人眼辨识调整后的投影画面准确度亦不易达到非常精确的程度。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种投影显示器的投影画面校正方法，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一不失真视频影像信号，该方法包括：检测该投影显示器相对于一水平面的一水平倾角与相对于垂直该水平面的一垂直面的一垂直倾角；判断该水平倾角与该垂直倾角是否偏移该水平面或该垂直面，若有偏移则产生一偏移量；由该水平倾角或该垂直倾角的该偏移量，求取该水平倾角或该垂直倾角的该偏移量所对应的一梯形修正值；以及依据该水平倾角或该垂直倾角偏移量所对应的该梯形修正值，将该输入视频影像信号校正，并将该不失真视频影像信号投影。
本发明提出一种投影显示器的投影画面校正方法，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一不失真视频影像信号，该方法包括：检测该投影显示器相对于一置放面或一挂设面的一置放面距离，与相对于一垂直面的一垂直倾角，其中该挂设面是固定该投影显示器的吊挂平面；判断该置放面距离与该垂直倾角是否偏移该置放面、该挂设面或该垂直面，若有偏移则产生对应的一偏移量；依据该置放面距离或该垂直倾角偏移所对应的该偏移量，求取该置放面距离或该垂直倾角所对应的一梯形修正值；以及依据该置放面距离或该垂直倾角偏移所对应的该梯形修正值，将该输入视频影像信号校正，并投影该不失真视频影像信号。
本发明提出一种投影显示器的投影画面校正装置，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一校正的视频影像信号，该装置包括：一倾角检测器，用以检测该投影显示器相对于一水平面的一水平倾角与相对于垂直该水平面的一垂直面的一垂直倾角；以及一控制电路，耦接至该倾角检测器，用以接收该水平倾角与该垂直倾角，并通过该水平倾角与该垂直倾角求得一梯形修正值，并对该输入视频影像信号进行校正，再输出该校正的视频影像信号。
本发明提供一种投影显示器的投影画面校正装置，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一校正视频影像信号，该装置包括：一置放面距离检测器，用以检测该投影显示器与一置放面或一挂设面的一置放面距离，其中该挂设面是固定该投影显示器的吊挂平面；一倾角检测器，用以检测该投影显示器相对于一垂直面的一垂直倾角；以及一控制电路，耦接至该置放面距离检测器以及该倾角检测器，用以接收该置放距离与该垂直倾角，并通过该置放面距离与该垂直倾角求得一梯形修正值，并对该输入视频影像信号进行校正，再输出该校正的视频影像信号。
为解决上述问题，本发明提出一种投影显示器的投影画面自动校正方法与装置，并能随时监测投影显示器相对应于所置放位置的各项参数，如置放面距离、水平倾角或垂直倾角等等，并通过该等参数配合电路，自动进行失真画面的校正，而不需要使用者辨识是否画面为最佳化的校正，使用者不需作任何校正。
本发明提出一种投影显示器的投影画面自动校正方法与装置，其可以随时检测投影显示器的置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角，来自动进行投影画面的校正，即使投影机使用过程位置发生改变，也可即时以软件方式对失真的画面进行即时的校正，而不需要使用者时时注意画面是否有失真与投影显示器的位置是否改变。
本发明所揭露的投影显示器的投影画面自动校正方法叙述如下。首先，检测投影显示器的位置参数，其包括置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角。接着，判断置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角是否偏移各自对应的一预设标准值。当置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角偏移所对应的各标准值时，即可通过该偏移量，求取置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角所对应的梯形修正值。依据置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角偏移所对应的梯形修正值，将预备输出的视频影像信号校正，并将校正过的视频影像信号投影至一投影屏幕上。前述的各个参数的梯形修正值可以通过内建数据库的查表方式，抑或以软件演算法的方式来求得。
本发明所揭露的投影显示器的投影画面自动校正装置可包含一置放面距离检测器、一倾角检测器与控制电路，用以将输入视频影像讯号进行校正，以输出一校正后的视频影像信号。置放面距离检测器是用以随时检测投影显示器与置放面间的置放距离。倾角检测器用以随时检测投影显示器分别与水平面与垂直水平面间的水平倾角与垂直倾角。控制电路是耦接至置放面距离检测器、倾角检测器，以接收置放面距离(或水平倾角)与垂直倾角，用以即时对预备输出的视频影像信号进行校正，并输出校正后的视频影像信号。
此外，还包括一视频解码器耦接至该控制电路，用以接收并解码该输入视频影像信号；一输入帧缓冲器与一输出帧缓冲器，其中输入帧缓冲器是耦接于视频解码器与控制电路之间，用以接收已解码的输入视频影像信号并寄存对应的显示画面座标数据，而输出帧缓冲器是耦接至控制电路，用以接收校正后的视频影像信号并寄存对应的显示画面座标数据。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明。
图1A与图1B绘示在本发明实施例中用以定义投影显示器的置放面距离、水平与垂直倾角的示意图；
图2绘示依据本发明的实施例的投影显示器的投影画面自动校正方法的流程图；
图3绘示依据本发明的实施例的投影显示器的投影画面自动校正的方块图。
具体实施方式
本发明的投影显示器的投影画面自动校正方法与装置主要是在投影显示器之中设置可以检测投影显示器的置放面距离与水平/垂直倾角的检测器。通过检测到的置放面距离与水平/垂直倾角的值与一标准值之间的差，并通过此差值由数据库查表或软件演算法的方式求得一对应的梯形修正值，通过该梯形修正值将预备投影至投影屏幕的影像校正。
为了更清楚地说明本发明的方法与装置，首先先定义相关的置放面距离、水平倾角与垂直倾角。参照图1A与图1B。当投影显示器10置放或吊置在一置放面20，该置放面是以水平面为参考面时，则投影显示器10水平投影时，投影显示器10所投射的投影屏幕25，该投影屏幕25是与水平面几乎为垂直状态，其上的画面为一无梯形失真的画面，此位置为当投影显示器10为水平置放在置放面20时的位置。假设投影显示器10的投射光线中心轴不与投影屏幕垂直，而与置放面20间有一倾角。此时，如图1A所示，投影显示器10与置放面的距离定义为一距离D；投影显示器10所置放(或吊挂)的置放面为水平基准面I，而当投影显示器10被抬高或降低时，其投影光线轴线与水平面的夹角为水平夹角θ1；投影显示器10左右边的高低差将产生一垂直面的倾角，即垂直水平面轴线I′与垂直偏移轴线II′产生一垂直倾角θ2。
因此，当投影显示器10的摆设位置有左右高低差时，则左右边的高低差将产生一垂直面的倾角θ2，而置放面距离D偏移水平置放面时则产生水平倾角θ1及一距离D，上述的各项偏移均会使投影至投射屏幕上的矩形变形为梯形等不同方位形状的偏移，进而造成投影画面失真。
为此，本发明特别在投影显示器10的内部装设可以自动检测投影显示器10的与置放面间的距离的置放面距离检测器40，可以检测自动检测投影显示器10的水平与垂直方向偏移角度的倾角检测器50以及用以接收检测到的检测投影显示器10的置放面距离D、水平倾角θ1与垂直倾角θ2后，其中，若投影显示器10可选择性地接收水平倾角θ1或置放面距离D的任一信号再加上一垂直倾角θ2即可，进而修正投影画面的控制电路80。整个自动校正电路容后详述。
接着先说明本发明所揭露的投影显示器的投影画面自动校正方法，其控制流程图2的流程图所示。
首先，在步骤30，置放面距离检测器40与倾角检测器50对投影显示器10的置放面距离D(或水平倾角θ1)以及垂直倾角θ2进行自动检测。在投影显示器10置放位置为水平时，其所投影到投影幕25的影像为一不失真的影像。然而，若投影显示器10的位置被架高、降低或与垂直或水平面产生一角度偏移时，则其投影至投影屏幕上的影像即产生不同程度的梯形失真。
设置在投影显示器10中的距离检测器40与倾角检测器50可以随时随地的自动检测投影显示器10与如置放面距离D、轴线I、II(I′、II′)间的角度或距离的偏差，但上述的轴线I、II(I′、II′)偏差，目前是以重力的方向为垂直参考面的依据，而水平面为水平座标的参考。
接着，在步骤32中，将检测到的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2，以判断各个参数偏移前述标准的偏移量。
如图1A所示，当检测到的水平倾角θ1偏移置放面20轴线I的右侧位置II(以图面为基准)时，以正值表示，反之则以负值表示，当检测到的置放面距离D低于标准置放面距离D时以负值表示，反之则以正值表示；如图1B所示，而当检测到的垂直倾角θ2位于轴线I′的左方位置II′时以负值表示，反之则以正值表示。
如果检测到的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2均未改变时，亦即与做为基准的标准值一致，则再回到步骤30继续监控与检测置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2，以随时判断是否有误触投影显示器10或意外造成其位置偏移。
当检测到的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2其中一个发生改变时，即偏移做为基准的标准值，则此时投影在投影屏幕25上的影像必定产生梯形失真，严重影响投影影像的品质。此时，便执行步骤34。在步骤34中，投影显示器10内的控制电路80会依据所检测到的任一置放面距离D(或水平倾角θ1)或垂直倾角θ2来求取一对应的梯形失真修正值(基斯顿correction)。例如，水平倾角θ1对应一个水平方位的修正值，垂直倾角θ2对应一个垂直修正值，而置放面距离D亦对应一个水平方位的修正值(实施时，置放面距离D与水平倾角θ1可仅取任一参数处理)。前述的各个修正值可以由内建在存储器内查询表(look up talbe，LUT)来查询而得，抑或经由软件演算法求得，而求得对应的梯形失真数据。表一、表二与表三分别列出对应于水平倾角θ1、垂直倾角θ2与置放面距离D的修正值的一实施例。
由表一可以得知，当水平倾角θ1为-30°时，对应的梯形修正值便为-128，而由表二可以得知若垂直倾角θ2为+30°时，对应的梯形修正值便为+128。同理，当置放面距离D偏移标准-5cm时，其对应的梯形修正值便为-64。要注意的是，此梯形修正值查询表并非一成不变的，对应不同结构的投影显示器时，会有适用各不同结构的梯形修正值。这些梯形修正值均是以投影显示器在水平面置放的投影进行校准，并将校准值与对应的参数一一建立在存储器存储成一查询表数据库。此查询表可以存储于例如电性可抹除可编码只读存储器(electrically erasable and programmable read onlymemory，EEPROM)或闪速存储器(flash ROM)之中，以供控制电路80查询之用。
| 水平倾角(θ1) | 水平基斯顿修正值 |
| -30 | -128 |
| … | … |
| -10 | -64 |
| … | … |
| 0 | 0 |
| … | … |
| 10 | 64 |
| … | … |
| 30 | 128 |
表一
| 垂直倾角(θ2) | 垂直修正值 |
| -30 | -128 |
| … | … |
| -10 | -64 |
| … | … |
| 0 | 0 |
| … | … |
| 10 | 64 |
| … | … |
| 30 | 128 |
表二
| 距离(D) | 水平修正值 |
| -10cm | -128 |
| … | … |
| -5cm | -64 |
| … | … |
| 0cm | 0 |
| … | … |
| 5cm | 64 |
| … | … |
| 10cm | 128 |
表三
接着，任一置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2所对应的梯形修正值被计算或查出后，接着便执行步骤36。控制电路80便会依据所求得的梯形修正值，修正投影在投影屏幕25的梯形失真。在投影影像的梯形失真被修正后，便再回复到步骤30继续监控与检测置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2，以随时判断是投影显示器10的位置偏移状态。
本发明对梯形失真的校正方法是采用电子式的修正方式。在进行梯形失真的校正时，并非去重新调整投影显示器的位置。依据本发明，当检测到的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2与预设的标准值有偏移时，则会产生对应的梯形修正值去修正影像投影在投影屏幕上的位置，以校正因为投影显示器位置改变而造成的梯形失真。
接着参照图3，其绘示本发明的投影显示器的投影画面自动校正装置的方块示意图。此校正电路可包括置放面距离检测器40、倾角检测器50、控制电路80、修正值(补正量)查询表90、视频解码器60、输入帧缓冲器70A与输出帧缓冲器70B。置放面距离检测器40，倾角检测器50，修正值(补正量)查询表90、输入帧缓冲器70A与输出帧缓冲器70B均耦接至控制电路80。视频解码器60则通过输入帧缓冲器70A与控制电路耦接。
视频解码器60可以接收输入的模拟数字信号，且可以特别输出影像帧的座标值至输入帧缓冲器70A。控制电路80在接收到输入帧缓冲器70A所传来的信号便加以处理后，再将处理后的信号输出至输出帧缓冲器70B。之后，依据输出帧缓冲器70B所存储的数据经由光学***，将影像画面投影至投影屏幕25上。
置放面距离检测器40用以检测投影显示器10与置放面20间的距离，特别是与一标准水平置放面的偏移量，其定义如前所述在此便不多着墨。之后，便将检测到的置放面距离D传送给控制电路80。倾角检测器50则用以检测投影显示器10分别相对于水平方向标准轴线I与垂直方向的标准轴线I′之间的偏移角度，亦即水平倾角θ1与垂直倾角θ2，而其定义如前所术在此便不多着墨。之后，便将检测到的水平倾角θ1与垂直倾角θ2控制电路80。
控制电路80在接收到置放面距离检测器40与倾角检测器50传送过来的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2后，便将其分别与标准值比较判断是否有偏移产生。若没有，则直接接收到输入帧缓冲器70A所传来的信号便加以处理后，再将处理后的信号输出至输出帧缓冲器70B。之后，依据输出帧缓冲器70B所存储的数据经由光学***，将影像画面投影至投影幕25上。
反之，当控制电路80所接收到置放面距离检测器40与倾角检测器50传送过来的置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2有产生偏移改变时，其表示投影的影像会产生梯形失真。此时控制电路80会依据所检测的值，去梯形修正值查询表90求取对应的修正值。对应各个置放面距离D(或水平倾角θ1)与垂直倾角θ2的修正值求得后，控制电路便可以依据存储在存储器(如EEPROM)80A中的数据进行梯形失真的误差校正。例如，将从输入帧缓冲器70A接收到的数据加上上述所求得的修正量，对影像的帧座标进行补正与校正(该校正技术为公知技术，故，在此不予赘述)后，把校正过的帧座标输出到输出帧缓冲器70B。之后，依据输出帧缓冲器70B所存储的校正过的帧座标数据经由光学***，将影像画面投影至投影屏幕25上。
因此，当投影显示器10因摆设位置改变造成梯形失真时，使用者不必调整投影显示器10的位置，通过内部的控制电路80及各校正参数等便可以电子校正的方式，来改变所投影的影像画面，使投射出去的影像为校正后的矩形影像。同时，由于置放面距离检测器40与倾角检测器50可以随时自动地将检测值传送到控制电路80，控制电路80便可以随时去检测投影显示器10位置，以随时修正影像的投影误差，使得投影的影像能够重新校正为矩形的影像。此外，使用者可以不必担心随时要去注意投影显示器10是否摆在正确位置，可以通过置放面距离检测器40或倾角检测器50与控制电路80来自动进行投影影像梯形失真的校正。
综上所述，本发明的投影显示器的投影画面自动校正方法及装置与公知技术相比较至少具有下列的优点与功效：
依据本发明的投影显示器的投影画面自动校正方法与装置，其可以自动检测投影显示器的置放面距离、水平倾角与垂直倾角等位置参数，以自动进行投影画面的校正，而不需要使用者辨识及调整投影画面。
本发明的投影显示器的投影画面自动校正方法与装置，是随时检测投影显示器的置放面距离、水平倾角与垂直倾角，来自动进行失真画面的校正，即使使用过程使投影显示器的位置改变，也可以即使以软件方式对失真的画面进行即时的校正，而不需要使用者时时注意投影显示器的位置是否改变。
因此，本发明的投影显示器的投影画面自动校正方法与装置是一种全自动的梯形失真校正方法与装置，完全不需要使用者介入，可以随时对画面的失真进行即时的校正程序。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求范围所界定的为准。
Claims (16)
1.一种投影显示器的投影画面校正方法，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一不失真视频影像信号，该方法包括：
检测该投影显示器相对于一水平面的一水平倾角与相对于垂直该水平面的一垂直面的一垂直倾角；
判断该水平倾角与该垂直倾角是否偏移该水平面或该垂直面，若有偏移则产生一偏移量；
由该水平倾角或该垂直倾角的该偏移量，求取该水平倾角或该垂直倾角的该偏移量所对应的一梯形修正值；以及
依据该水平倾角或该垂直倾角偏移量所对应的该梯形修正值，将该输入视频影像信号校正，并将该不失真视频影像信号投影。
2.如权利要求1所述的投影显示器的投影画面校正方法，其中该梯形修正值是由一修正值查询表求得。
3.一种投影显示器的投影画面校正方法，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一不失真视频影像信号，该方法包括：
检测该投影显示器相对于一置放面或一挂设面的一置放面距离，与相对于一垂直面的一垂直倾角，其中该挂设面是固定该投影显示器的吊挂平面；
判断该置放面距离与该垂直倾角是否偏移该置放面、该挂设面或该垂直面，若有偏移则产生对应的一偏移量；
依据该置放面距离或该垂直倾角偏移所对应的该偏移量，求取该置放面距离或该垂直倾角所对应的一梯形修正值；以及
依据该置放面距离或该垂直倾角偏移所对应的该梯形修正值，将该输入视频影像信号校正，并投影该不失真视频影像信号。
4.如权利要求3所述的投影显示器的投影画面校正方法，其中该梯形修正值是由一修正值查询表求得。
5.一种投影显示器的投影画面校正装置，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一校正的视频影像信号，该装置包括：
一倾角检测器，用以检测该投影显示器相对于一水平面的一水平倾角与相对于垂直该水平面的一垂直面的一垂直倾角；以及
一控制电路，耦接至该倾角检测器，用以接收该水平倾角与该垂直倾角，并通过该水平倾角与该垂直倾角求得一梯形修正值，并对该输入视频影像信号进行校正，再输出该校正的视频影像信号。
6.如权利要求5所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一视频解码器耦接至该控制电路，用以接收并解码该输入视频影像信号。
7.如权利要求5所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一输入帧缓冲器与一输出帧缓冲器，其中该输入帧缓冲器是耦接在该视频解码器与该控制电路之间，用以接收已解码的该输入视频影像信号并寄存对应的座标数据，而该输出帧缓冲器是耦接至该控制电路，用以接收该不失真视频影像信号并寄存对应的座标数据。
8.如权利要求5所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一修正值查询表，用以存储对应该水平倾角与该垂直倾角的修正值。
9.如权利要求5所述的投影显示器的投影画面校正装置，其中该控制电路还包括一存储器用以存储一软件，以执行失真校正程序。
10.如权利要求8所述的投影显示器的投影画面校正装置，其中该修正查询表是存储于一存储器中。
11.一种投影显示器的投影画面校正装置，用以将一输入视频影像信号进行校正，以输出一校正视频影像信号，该装置包括：
一置放面距离检测器，用以检测该投影显示器与一置放面或一挂设面的一置放面距离，其中该挂设面是固定该投影显示器的吊挂平面；
一倾角检测器，用以检测该投影显示器相对于一垂直面的一垂直倾角；以及
一控制电路，耦接至该置放面距离检测器以及该倾角检测器，用以接收该置放距离与该垂直倾角，并通过该置放面距离与该垂直倾角求得一梯形修正值，并对该输入视频影像信号进行校正，再输出该校正的视频影像信号。
12.如权利要求11所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一视频解码器耦接至该控制电路，用以接收并解码该输入视频影像信号。
13.如权利要求12所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一输入帧缓冲器与一输出帧缓冲器，其中该输入帧缓冲器是耦接在该视频解码器与该控制电路之间，用以接收已解码的该输入视频影像信号并寄存对应的座标数据，而该输出帧缓冲器是耦接至该控制电路，用以接收校正后的视频影像信号并寄存对应的座标数据。
14.如权利要求11所述的投影显示器的投影画面校正装置，还包括一修正值查询表，用以存储对应该置放面距离与该垂直倾角的修正值。
15.如权利要求11所述的投影显示器的投影画面校正装置，其中该控制电路还包括一存储器用以存储一软件，以执行失真校正程序。
16.如权利要求11所述的投影显示器的投影画面校正装置，其中该修正查询表是存储于一存储器中。
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