自动三维映射的投影系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及投影机，更具体地说，涉及一种自动三维映射的投影系统及其方法。
【背景技术】
[0002]普通投影机是将图像投射到一个平面上供人观看或玩游戏，当投影显示区域有其他立体物体时，会破坏画面的完整性，无法进行正常的投影。
[0003]部分投影机系统，比如灯光秀，则是以立体建筑等为背景，预先设定修正过的图像内容，给观众以赏心悦目的感受。但是，这种人工计算的预先设定耗时费力，不能自动识别投影显示区域内的立体物，并对投影应用画面进行处理以形成基于所述立体物进行图形校正的画面。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有技术中不能自动识别投影显示区域内的立体物、并进行自动三维映射的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种自动三维映射的投影系统，包括投影镜头单元、图像处理单元；该系统中还包括，空间识别单元，用于对由所述投影成像单元及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以识别所述投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构；画面存储单元，用于存储预设的投影应用画面；其中，所述图像处理单元基于所述三维空间信息对所述投影应用画面进行处理，以形成基于所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体进行图形校正的画面，再由所述投影镜头单元进行映射，并在所述投影显示区域内形成与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影图像。
[0006]本发明的投影系统中，还包括画面选择单元，用于基于所述三维空间信息，以自动或手动方式从预设的投影应用画面中选择与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影应用画面；此时，所述图像处理单元基于所述三维空间信息对所选择的所述投影应用画面进行处理。
[0007]本发明的投影系统中，所述投影图像是具有预期增强现实效果的投影图像，所述投影应用画面中包含至少一个需映射于至少两个相交面上的整体图像；所述整体图像在各个面上分别显示一部分画面，或者连续映射于各个面上并依次在各个面上显示连续动作的一部分。
[0008]本发明的投影系统中，所述空间识别单元包括监控模块、以及图像分析识别模块；所述监控模块对所述投影空间进行图像信号搜集；所述图像分析识别模块对所述监控模块的监控图像信号进行分析处理，以识别所述投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构。
[0009]本发明的投影系统中，所述监控模块可以是基于可见光的监控模块或基于红外光的监控模块；基于可见光的监控模块包括单监控镜头或双监控镜头；基于红外光的监控模块包括单监控镜头、双监控镜头、TOF传感器、或结构光传感器。
[0010]本发明的投影系统中，当所述监控模块是基于红外光的监控模块时，所述空间识别单元还包括红外光源，所述红外光源覆盖所述投影空间；所述监控模块对所述投影空间内的红外光进行监控；所述图像分析识别模块对所述监控模块的监控信号进行分析处理，以识别所述投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构。
[0011]本发明的投影系统中，当所述基于红外光的监控模块包括双监控镜头时，所述双监控镜头为两个红外监控镜头，并设于所述投影镜头单元的两侧。
[0012]本发明的投影系统中，所述红外光源集成于投影镜头单元中，或者设置于所述投影镜头单元外部。
[0013]本发明的投影系统中，还包括信息处理单元、以及可基于所述投影图像进行互动操控的互动操控单元，所述互动操控单元与所述信息处理单元配合工作以实现基于所述投影图像的互动操控。
[0014]本发明的投影系统中，所述互动操控单元可以与所述空间识别单元共用所述监控模块的部分或全部功能。
[0015]本发明还提供一种自动三维映射的投影方法，其中，对由投影成像单元及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以识别所述投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构；基于所述三维空间信息，对投影应用画面进行处理，以形成基于所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体进行图形校正的画面，再由所述投影镜头单元进行映射，并在所述投影显示区域内形成与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影图像。
[0016]本发明投影方法的优选方案中，基于所述三维空间信息，先从预设的投影应用画面中选择与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影应用画面，再对所述投影应用画面进行处理并完成后续步骤。
[0017]本发明的投影方法中，所述投影图像是具有预期增强现实效果的投影图像，所述投影应用画面中包含至少一个需映射于至少两个相交面上的整体图像；所述整体图像在各个面上分别显示一部分画面，或者连续映射于各个面上并依次在各个面上显示连续动作的一部分。
[0018]基于前述技术方案，本发明投影系统可以自动识别投影显示区域内的立体物的形状与位置，并自动生成修正过的图像与之匹配，使观赏者在特定视角得到预期的投影图像，尤其是得到具有预期增强现实效果的投影图像。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0020]图1是本发明一个实施例中按传统模式投影显示一个长方形时的示意图；
[0021]图2是在图1中放入一个长方体但未作图形校正时的示意图；
[0022]图3A、图3B是对图2中长方体的左边弯折段进行校正前、校正后的示意图；
[0023]图3C是对图2中长方体进行校正后的整体图像的示意图；
[0024]图4是将图3C中的整体图像投射后的人眼观察效果图；
[0025]图5是在图1中放入一个波浪形曲面但未作图形校正时的示意图；
[0026]图6是对图5中的长方形进行了图形校正后的示意图；
[0027]图7是本发明另一实施例中的投影系统用于墙面灯光秀的示意图；
[0028]图8是在图7的基础上虚拟出楼房后的不意图；
[0029]图9是互动操控单元与空间识别单元共用监控模块的示意图；
[0030]图10是本发明一个优选实施例中投影系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0031]如图10所示为本发明一个优选实施例中投影系统的原理框图，该投影系统中包括投影镜头单元、图像处理单元，还包括空间识别单元、画面存储单元；其中，画面存储单元用于存储预设的投影应用画面。
[0032]工作时，空间识别单元用于对由投影成像单元及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以识别投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构；图像处理单元基于空间识别单元所输出的三维空间信息对投影应用画面进行处理，以形成基于所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体进行图形校正的画面，再由投影镜头单元进行映射，并在投影显示区域内形成与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影图像。
[0033]从图10中可以看出，该投影系统中还包括画面选择单元，用于基于空间识别单元所输出的三维空间信息，以自动或手动方式从预设的投影应用画面中选择与所述至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影应用画面；此时，图像处理单元会对所选择的投影应用画面进行处理。
[0034]本发明的优选方案中，投影图像是具有预期增强现实效果的投影图像，所谓预期增强现实效果，是指投影应用画面中包含至少一个需映射于至少两个相交面上的整体图像；具体可以是整体图像在各个面上分别显示一部分画面，或者连续映射于各个面上并依次在各个面上显示连续动作的一部分。
[0035]本发明的投影系统中，所述空间识别单元包括监控模块、以及图像分析识别模块；监控模块对投影空间进行图像信号搜集；图像分析识别模块对监控模块的监控图像信号进行分析处理，以识别投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构。
[0036]具体实施时，监控模块可以是基于可见光的监控模块或基于红外光的监控模块；基于可见光的监控模块可以是单监控镜头或双监控镜头；基于红外光的监控模块可以是单监控镜头、双监控镜头、TOF传感器、或结构光传感器。
[0037]在图1所示的实施例中，使用的是基于红外光的监控模块，此时空间识别单元还包括红外光源，该红外光源覆盖整个投影空间；监控模块对投影空间内的红外光进行监控；图像分析识别模块对监控模块的监控信号进行分析处理，以识别投影空间内是否有至少两个相交面和/或至少一个立体物体，并进行三维空间信息重构。具体实施时，红外光源可集成于投影镜头单元中，或者设置于投影镜头单元外部。
[0038]在图1所示的实施例中，使用的是基于红外光的监控模块，且包括双监控镜头时，具体是两个红外监控镜头104、106，并设于投影镜头单元102的两侧。
[0039]从图10中可以看出，该投影系统中还包括信息处理单元、以及可基于投影图像进行互动操控的互动操控单元，互动操控单元与信息处理