单元配合工作以实现基于投影图像的互动操控。其中，互动操控单元可以与空间识别单元共用其监控模块的部分或全部功能。例如互动操控单元与空间识别单元两者共享监控模块中的监控镜头，当监控镜头为双镜头时，互动操控单元至少共享其中一个监控镜头。
[0040]如图1所示，这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；其中，投影仪100通过其投影镜头102，在投影显示区域108内投出一个长方形110投影图像。
[0041]如图2所示，这是在图1所示状态的基础上，在投影显示区域108内放入了一个长方体112，此时示出的是未作图形校正的情况，投影图像的一部分会投射在长方体112的右侧面上，投影图像会变得弯曲。
[0042]本实施例中，两个红外监控镜头104、106投影空间进行图像信号搜集；图像分析识别模块对这些图像信号进行分析处理，可以计算出长方体112的位置、大小与轮廓等信息，并进行三维空间信息重构，将长方体的信息对应到整个投影显示区别中；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(即长方形110)进行处理，以形成基于长方体112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长方体112匹配的投影图像。
[0043]具体来说，图3A、图3B示出了对图2中长方体的左边弯折段进行校正前、校正后的示意图；图3C示出了对图2中长方体进行校正后的整体图像的示意图；如果将校正后的整体图像投射在平面上，就会看到图3C所示的结果。
[0044]但是，将校正后的整体图像投射到放有长方体的投影显示区域时，此时映射在长方体112的右侧面的那部分弯曲图像在视觉上被拉直了，使得整个投影画面在视觉上保持了画面的完整性，仍然是一个长方形，如图4所示。
[0045]如图5所示，这是在图1所示状态的基础上，在投影显示区域108内放入了一个波浪形曲面114，没有经过图像校正处理的投影画面会如图所示，成为波浪形图像。
[0046]本发明中，空间识别单元可以计算出每个波峰与波谷的位置与大小信息，并在相应区域对相应图形进行修正计算，将校正后的整体图像投射到放有波浪形曲面114的投影显示区域时，长方形110在视觉上被拉直了，使得整个投影画面在视觉上保持了画面的完整性，仍然是一个长方形，如图6所示。
[0047]本发明的投影系统应用于灯光秀表演时，可将投影仪水平放置，并投射在竖立着的墙面上，通过自动三维映射技术，自动生成图形校正的画面，使投影图像与墙面及靠墙摆设的立体物完美匹配，观赏者可以看到预期的图像效果。如图7所示，投影仪100放于一个桌子120上，投影显示区域108在背景墙面上，在投影显示区域108内有一个柜子122的实物。通过空间识别单元进行空间信息重构后，得到柜子122的空间结构位置信息；然后手动或自动选择大楼作为匹配图像，再由图像处理单元基于柜子122的空间结构位置信息，对大楼图像进行图形校正，然后映射图像于柜子，生成如图8所示的大楼图像124，此时观看者看到的不再是柜子，而是一个大楼图像；而且，还可在背景墙上生成星空图像，此时观看者看到的将是星空下的楼房。当然，也可根据场景的需要，基于这个柜子122虚拟出其他图像。
[0048]如图9所示，这是本发明中互动操控单元和空间识别单元共享监控模块的一个实施案例。图中投影机上有监控镜头104，该监控镜头是空间识别单元的一部分，可用于对投影区域进行空间信息搜索，空间识别单元对投影区域的立方体进行空间信息重构后本系统生成匹配的图像，投射到立方体后生成如图所示的房子110。此时图中出现人物，人物的动作可以由基于红外光的互动遥控器160操作，该互动遥控器为互动操控单元的一部分，其发射红外光信号到投影区域，由监控镜头104发现和识别后进行处理形成互动操控指令，比如本图所示，使人物向房子方向行走。可见，本实施例中，监控镜头104也是互动操控单元的一部分，为互动操控单元和空间识别单元共享。
【主权项】
1.一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；其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，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。4.根据权利要求1-3中任一项所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，所述监控模块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。6.根据权利要求5所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，所述监控模块是基于红外光的监控模块；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。7.根据权利要求6所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，所述基于红外光的监控模块包括双监控镜头，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。8.根据权利要求6所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，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。9.根据权利要求4所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，该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。10.根据权利要求9所述的自动三维映射的投影系统，其特征在于，所述互动操控单元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。11.一种自动三维映射的投影方法，其特征在于，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。12.根据权利要求11所述的自动三维映射的投影方法，其特征在于，其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。13.根据权利要求11或12所述的自动三维映射的投影方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种自动三维映射的投影系统及方法，所述投影系统包括投影镜头单元、图像处理单元、空间识别单元、画面存储单元；其中，空间识别单元对投影空间进行三维空间信息采集，并进行三维空间信息重构；图像处理单元基于所述三维空间信息对投影应用画面进行处理，以形成图形校正的画面，再由投影镜头单元进行映射，并在投影显示区域内形成与其中的至少两个相交面和/或至少一个立体物体匹配的投影图像。
【IPC分类】G06T3/00, G03B35/00, G06T7/00
【公开号】CN105184800
【申请号】CN201510626561
【发明人】那庆林, 黄彦, 麦浩晃
【申请人】神画科技（深圳）有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月28日