TW201626787A - 投影裝置及投影方法 - Google Patents

Abstract

一種投影裝置，包含一投影單元、N個影像擷取單元以及一處理單元，其中處理單元電性連接於投影單元與N個影像擷取單元，且N為一正整數。投影單元用以朝一投影方向投射出一投影影像。每一個影像擷取單元用以朝投影方向擷取一參考影像。處理單元分析N張參考影像以獲得一深度資訊，根據深度資訊決定具有相同深度之一投影平面，且控制投影單元將投影影像投射於投影平面上。

Description

投影裝置及投影方法

本發明關於一種投影裝置及投影方法，尤指一種可將投影影像投射於具有相同深度之投影平面上之投影裝置及投影方法。

近來，投影機的應用愈來愈廣泛。投影機除了用在一般辦公室的會議報告外，由於具備視聽播放功能，亦經常於各種專題討論或學術課程中使用。請參閱第1圖，第1圖為先前技術之投影機將投影影像10投射於具有不同深度之平面12a、12b、12c上的示意圖。如第1圖所示，當投影機(未顯示)之投影方向存在具有不同深度之平面12a、12b、12c時，投影機投射出之投影影像10便有可能同時落在具有不同深度之平面12a、12b、12c上，使得投影影像10產生扭曲變形，進而影響使用者的觀感。

本發明的目的之一在於提供一種可將投影影像投射於具有相同深度之投影平面上之投影裝置及投影方法，以解決上述問題。

根據一實施例，本發明之投影裝置包含一投影單元、N個影像擷取單元以及一處理單元，其中處理單元電性連接於投影單元與N個影像擷取單元，且N為一正整數。投影單元用以朝一投影方向投射出一投影影像。每一個影像擷取單元用以朝投影方向擷取一參考影像。處理單元分析N張參考影像以獲得一深度資訊，根據深度資訊決定具有相同深度之一投影平面，且控制投影單元將投影影像投射於投影平面上。

根據另一實施例，本發明之投影方法包含下列步驟：朝一投影方向投射出一投影影像；朝投影方向擷取N張參考影像，其中N為一正整數； 分析N張參考影像以獲得一深度資訊；根據深度資訊決定具有相同深度之一投影平面；以及將投影影像投射於投影平面上。

綜上所述，本發明係利用影像擷取單元朝投影方向擷取參考影像，再分析參考影像以獲得深度資訊。接著，即可根據深度資訊決定具有相同深度之投影平面，進而控制投影單元將投影影像投射於具有相同深度之投影平面上。藉此，即使投影裝置之投影方向存在具有不同深度之平面，本發明仍可確保投影影像投射於具有相同深度之投影平面上，以避免投影影像產生扭曲變形。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

3‧‧‧投影裝置

10‧‧‧投影影像

12a、12b、12c、38a、38b、38c‧‧‧平面

30‧‧‧投影單元

32‧‧‧影像擷取單元

34‧‧‧處理單元

36、40‧‧‧投影影像

360‧‧‧圖案

362‧‧‧標記

D‧‧‧投影方向

F‧‧‧矩形框

P‧‧‧基準點

S10-S18‧‧‧步驟

第1圖為先前技術之投影機將投影影像投射於具有不同深度之平面上的示意圖。

第2圖為根據本發明一實施例之投影裝置的示意圖。

第3圖為第2圖中的投影裝置的功能方塊圖。

第4圖為自基準點向四周延伸以找出與基準點具有相同深度之標記的示意圖。

第5圖為投影影像投射於具有相同深度之投影平面上的示意圖。

第6圖為根據本發明一實施例之投影方法的流程圖。

請參閱第2圖至第5圖，第2圖為根據本發明一實施例之投影裝置3的示意圖，第3圖為第2圖中的投影裝置3的功能方塊圖，第4圖為自基準點P向四周延伸以找出與基準點P具有相同深度之標記362的示意圖，第5圖為投影影像40投射於具有相同深度之投影平面38a上的示意圖。

如第2圖與第3圖所示，投影裝置3包含一投影單元30、N個影 像擷取單元32以及一處理單元34，其中處理單元34電性連接於投影單元30與N個影像擷取單元32，且N為一正整數。第2圖與第3圖之實施例係繪示兩個影像擷取單元32(亦即，N等於2)，然而，影像擷取單元32之數量並不以兩個為限，亦可根據實際應用而設計為兩個以上(亦即，N可大於2)。於實際應用中，投影裝置3可為投影機或其它具有投影功能之電子裝置；投影單元30可為投影鏡頭；影像擷取單元32可為包含電荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感測器或互補式金屬氧化半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感測器之相機模組；處理單元34可為具有資料處理功能之處理器或控制器。一般而言，投影裝置3中還會設有運作時必要的軟硬體元件，如記憶體、電源供應器、應用程式、通訊模組等，視實際應用而定。

如第2圖與第4圖所示，投影單元30用以朝一投影方向D投射出一投影影像36，其中投影方向D存在三個具有不同深度之平面38a、38b、38c。投影影像36可包含一圖案360，且圖案360可由複數個標記362組成。於此實施例中，標記362係呈十字形，但不以此為限。本發明可根據實際應用將標記362設計成其它形狀。

如第4圖所示，投影影像36同時落在具有不同深度之平面38a、38b、38c上。接著，每一個影像擷取單元32朝投影方向D擷取一參考影像。於此實施例中，影像擷取單元32之數量等於2，因此，參考影像之數量亦等於2。接著，處理單元34分析兩張參考影像以獲得一深度資訊。由於投影影像36包含由複數個標記362組成之圖案360，因此，每一個影像擷取單元32所擷取之參考影像亦包含由複數個標記362組成之圖案360。於此實施例中，處理單元34可計算所有標記362之絕對座標作為上述之深度資訊。針對投影裝置3，由於兩個影像擷取單元32之間的距離以及兩個影像擷取單元32之焦距為已知，本發明可根據兩個影像擷取單元32之間的距離、兩個影像擷取單元32之焦距以及標記362投射到兩個影像擷取單元32之影像，藉由三角 幾何關係推導出標記362相對於投影裝置3之絕對座標。

在計算出所有標記362之絕對座標後，處理單元34可以標記362的其中之一作為一基準點P。如第4圖所示，處理單元34可自基準點P向四周延伸以找出與基準點P具有相同深度之標記362，且以與基準點P具有相同深度之標記362決定具有相同深度之投影平面。

如第4圖(A)至(D)所示，處理單元34可先判斷基準點P四周之標記362之絕對座標與基準點P之絕對座標是否具有相同深度，若基準點P四周之標記362之絕對座標與基準點P之絕對座標皆具有相同深度，則以基準點P四周之標記362所形成之矩形框F自基準點P向四周延伸，以找出與基準點P具有相同深度之標記362。當矩形框F自基準點P向四周延伸至第4圖(D)所示之大小時，處理單元34即會判斷標記362之深度資訊發生變化(亦即，與基準點P不具有相同深度)，此時，處理單元34即會根據第4圖(C)所示之矩形框F中的標記362之深度資訊決定具有相同深度之投影平面。於此實施例中，具有相同深度之投影平面即位於平面38a上，且其大小等於第4圖(C)所示之矩形框F之大小。接著，如第5圖所示，處理單元34即會控制投影單元30將投影影像40投射於具有相同深度之投影平面上。

藉此，即使投影裝置3之投影方向D存在具有不同深度之平面38a、38b、38c，本發明仍可確保投影影像40投射於具有相同深度之投影平面上，以避免投影影像40產生扭曲變形。

於另一實施例中，本發明可將上述之矩形框F之長寬比設定為對應投影影像40之長寬比。換言之，處理單元34可以對應投影影像40之長寬比的矩形框F自基準點P向四周延伸，以找出與基準點P具有相同深度之標記362，使得投影平面之長寬比等於投影影像40之長寬比。

需說明的是，本發明亦可不利用上述之矩形框F而直接自基準點P向四周延伸以找出與基準點P具有相同深度之標記362，進而決定具有相同深度之規則或不規則投影平面。

除了根據上述方式以兩個或兩個以上之影像擷取單元32決定具有相同深度之投影平面外，本發明亦可利用單一影像擷取單元32決定具有相同深度之投影平面(亦即，N等於1)。此時，處理單元34可自參考影像中找出一消失線，且根據消失線獲得深度資訊。接著，影像擷取單元32擷取包含投影平面與投影影像之一目前影像。接著，處理單元34分析目前影像以判斷投影影像是否超出投影平面。若投影影像超出投影平面，處理單元34即會控制投影單元30將投影影像調整至投影平面中。因此，上述之投影裝置3可利用一或多個影像擷取單元32來決定具有相同深度之投影平面，視實際應用而定。需說明的是，上述之消失線的演算法可由習知技藝之人輕易達成，在此不再贅述。

需說明的是，在決定具有相同深度之投影平面後，本發明會根據投影影像之長寬比縮放投影影像，以使投影影像之投影範圍不超出具有相同深度之投影平面。此外，若投影影像存在梯形變形，本發明會以梯形校正將投影影像校正為矩形。

請參閱第6圖，第6圖為根據本發明一實施例之投影方法的流程圖。第6圖中的投影方法可利用上述之投影裝置3來實現。首先，執行步驟S10，朝投影方向D投射出投影影像36。接著，執行步驟S12，朝投影方向D擷取N張參考影像。接著，執行步驟S14，分析N張參考影像以獲得深度資訊。接著，執行步驟S16，根據深度資訊決定具有相同深度之投影平面。最後，執行步驟S18，將投影影像40投射於投影平面上。需說明的是，本發明之投影方法之詳細實施例係如上所述，在此不再贅述。

需說明的是，第6圖所示之投影方法的控制邏輯可以軟體設計來實現。此軟體可於任何具有投影功能之電子裝置中執行。當然，控制邏輯中的各個部分或功能皆可透過軟體、硬體或軟硬體的組合來實現。

綜上所述，本發明係利用影像擷取單元朝投影方向擷取參考影像，再分析參考影像以獲得深度資訊。接著，即可根據深度資訊決定具有相 同深度之投影平面，進而控制投影單元將投影影像投射於具有相同深度之投影平面上。藉此，即使投影裝置之投影方向存在具有不同深度之平面，本發明仍可確保投影影像投射於具有相同深度之投影平面上，以避免投影影像產生扭曲變形。

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。

3‧‧‧投影裝置

30‧‧‧投影單元

32‧‧‧影像擷取單元

D‧‧‧投影方向

Claims (8)

1. 一種投影裝置，包含：一投影單元，用以朝一投影方向投射出一投影影像；N個影像擷取單元，每一該影像擷取單元用以朝該投影方向擷取一參考影像，N為一正整數；以及一處理單元，電性連接於該投影單元與該N個影像擷取單元，該處理單元分析該N張參考影像以獲得一深度資訊，根據該深度資訊決定具有相同深度之一投影平面，且控制該投影單元將該投影影像投射於該投影平面上。
2. 如請求項1所述之投影裝置，其中N大於或等於2，該投影影像包含一圖案，該圖案由複數個標記組成，該N張參考影像包含該圖案，該處理單元計算該等標記之絕對座標作為該深度資訊，以該等標記的其中之一作為一基準點，自該基準點向四周延伸以找出與該基準點具有相同深度之該等標記，且以與該基準點具有相同深度之該等標記決定該投影平面。
3. 如請求項2所述之投影裝置，其中該處理單元以對應該投影影像之長寬比的矩形框自該基準點向四周延伸，以找出與該基準點具有相同深度之該等標記，使得該投影平面之長寬比等於該投影影像之長寬比。
4. 如請求項1所述之投影裝置，其中N等於1，該處理單元自該參考影像中找出一消失線，且根據該消失線獲得該深度資訊，該影像擷取單元擷取包含該投影平面與該投影影像之一目前影像，該處理單元分析該目前影像以判斷該投影影像是否超出該投影平面，若該投影影像超出該投影平面，該處理單元控制該投影單元將該投影影像調整至該投影平面中。
5. 一種投影方法，包含下列步驟：朝一投影方向投射出一投影影像；朝該投影方向擷取N張參考影像，N為一正整數； 分析該N張參考影像以獲得一深度資訊；根據該深度資訊決定具有相同深度之一投影平面；以及將該投影影像投射於該投影平面上。
6. 如請求項5所述之投影方法，其中N大於或等於2，該投影影像包含一圖案，該圖案由複數個標記組成，該N張參考影像包含該圖案，該投影方法另包含下列步驟：計算該等標記之絕對座標作為該深度資訊；以該等標記的其中之一作為一基準點；自該基準點向四周延伸以找出與該基準點具有相同深度之該等標記；以及以與該基準點具有相同深度之該等標記決定該投影平面。
7. 如請求項6所述之投影方法，另包含下列步驟：以對應該投影影像之長寬比的矩形框自該基準點向四周延伸，以找出與該基準點具有相同深度之該等標記，使得該投影平面之長寬比等於該投影影像之長寬比。
8. 如請求項5所述之投影方法，其中N等於1，該投影方法另包含下列步驟：自該參考影像中找出一消失線；根據該消失線獲得該深度資訊；擷取包含該投影平面與該投影影像之一目前影像；分析該目前影像以判斷該投影影像是否與該投影平面相符；若該投影影像與該投影平面不符，控制該投影單元將該投影影像調整為與該投影平面相符。