基于视角产生补偿影像的方法
【专利摘要】本发明是有关于一种基于视角产生补偿影像的方法。投射均匀影像于反射屏，因而产生第一撷取影像。根据第一撷取影像，预测反射光的分布，以得到模型参数。根据模型参数及视角，估算校正影像；且根据位于该视角的校正影像以产生补偿影像。
【专利说明】基于视角产生补偿影像的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种投影机,特别是涉及一种基于视角针对非朗伯(non-Lambertian)表面以产生补偿影像的方法。
【背景技术】
[0002]在移动电话或数码相机装设投影机可克服手提装置的荧幕尺寸的限制，使得影像可以便利的投射于邻近的较大表面(例如墙壁)上。理想上，无论投射表面的物理特性为何，我们希望手提投影机可以投射出清楚的影像。然而实际上，周遭的投射表面并非理想的，因而会使得投射影像造成变形。鉴于此，需要在影像投射之前进行补偿，用以抵销投射表面的非理想特性。
[0003]一般的假设是相机与观者位于相同位置。然而，由于投影-相机(pro jector-camera, procam)装置可能相对于观者具有一定角度，因此上述的假设就不能成立。在此情形下，基于上述假设所作的补偿就会变得无效。因此，在设计非朗伯表面的补偿演算时，必须将视角一并考量。
[0004]因此，亟需提出一种新颖机制，基于视角针对非朗伯表面以产生补偿影像。
[0005]有鉴于上述现有的投影机存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的基于视角产生补偿影像的方法，能够改进一般现有的投影机，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0006]鉴于上述，本发明实施例的目的在于，克服现有的投影机存在的缺陷，而提供一种基于视角针对非朗伯表面以产生补偿影像的方法，所以解决的技术问题是重建投射表面的反射性质，扩大投影-相机系统的效能，避免过度补偿，从而更加适于实用。
[0007]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种基于视角产生补偿影像的方法，包括提供投影-相机系统，其由投影机与相机组成。投射均匀影像于反射屏，因而产生第一撷取影像。根据第一撷取影像，预测反射光的分布，以得到模型参数。根据模型参数及视角，估算校正影像。根据位于该视角的校正影像，以产生补偿影像。
[0008]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该反射光的分布是根据冯氏模型以进行预测，借由线性回归技术以得到冯氏模型参数。
[0010]前述的基于视角产生补偿影像的方法，更包括:投射该均匀影像于理想投射屏，该理想投射屏具有高度散射，用以产生第二撷取影像。
[0011]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该反射光的分布的预测步骤包括:常态化该第一撷取影像，以产生第一常态撷取影像；常态化该第二撷取影像，以产生第二常态撷取影像；及根据该第一常态撷取影像与该第二常态撷取影像的比值，以萃取得到该反射光。
[0012]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该估算校正影像的步骤包括:根据该模型参数及该视角，在该视角重建反射光；产生90度与该视角之间的亮度差；及加入该亮度差以得到90度校正影像，以估算多个该视角的校正影像。
[0013]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中所述校正影像包括红、绿、蓝及灰的均匀色彩影像，及色彩斜坡(ramp)影像。
[0014]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该反射光的重建是根据该补偿影像，在重建该反射光之前，回授该补偿影像。
[0015]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该视角是由感测器提供。
[0016]前述的基于视角产生补偿影像的方法，当该补偿影像投射于反射屏时，其与测试影像投射于白屏幕的感知几乎一样。
[0017]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该产生补偿影像的步骤包括:以第一映射将该测试影像转换为所要的去耦亮度；将该所要的去耦亮度乘上彩色矩阵，以产生所要的亮度，该彩色矩阵撷取该投影机与该相机的彩色通道之间的耦合；对该所要的亮度进行第二映射，使得在进行补偿以得到光测正确度时，压缩动态范围于可回复范围内，因而产生所要的映射亮度；根据该所要的映射亮度，借由色彩通道之间的去耦合以获得可达到去耦亮度；及将该可达到去耦亮度第三映射至八位元像素值，因而产生该补偿影像。
[0018]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该第一映射为单调函数。
[0019]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该第二映射为色调映射。
[0020]前述的基于视角产生补偿影像的方法，其中该投影-相机系统的投影机与相机是固定在一起。
[0021]借由上述技术方案，本发明基于视角产生补偿影像的方法具有下列优点:
[0022]1、实施例提供一种简单机制，仅需相机及投影机(不需额外投影机或相机)即可重建投射表面的反射性质。
[0023]2、实施例根据单一视角撷取的影像以预测不同视角的校正影像，用以扩大投影_相机系统的效能。
[0024]3、实施例重复以回授来重新估算镜面反射光(specular light),以避免过度补偿。
[0025]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1显示本发明实施例的基于视角针对非朗伯表面以产生补偿影像的架构的方框图。
[0027]图2例示由固接投影机与相机所组成的投影-相机系统。
[0028]图3显示图1的亮度补偿单元的细部方框图。
[0029]【主要元件符号说明】[0030]100:产生补偿影像的架构100A:投影-相机系统
[0031]IlA:投射于反射屏IlB:投射于理想屏
[0032]12:反射光预测12IA:亮度常态化
[0033]12IB:亮度常态化122:反射光萃取
[0034]123:冯氏模型参数调适13:校正影像估算
[0035]131:反射光重建132:影像色彩估算
[0036]14:感测器15:亮度补偿
[0037]151:计算所要的去耦亮度152:计算所要的亮度
[0038]153:映射154:计算可达到去耦亮度
[0039]155:计算补偿强度21:投影机
[0040]22:相机23:反射屏
[0041]24:观者
【具体实施方式】
[0042]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于视角产生补偿影像的方法其【具体实施方式】、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
[0043]图1显示本发明实施例的基于视角针对非朗伯(或反射)表面以产生补偿影像的架构100的方框图。图1所示组成方框可使用硬件方式来实施，或者以数字影像处理器来执行。
[0044]图2例示由投影机21与相机22所固接组成的投影-相机(procam)系统100A。本实施例稍微经过修改后也可适用于多投影机与多相机所组成的投影-相机系统。如图2所示，当观者24在Xz平面移动时可定义出视角Θ (单位为度)。在本实施例中，当观者24站在反射屏23的正前方时，此时的视角Θ为90度。
[0045]如图1所示，在投射于反射屏IlA中，投射均匀影像U (例如均匀灰影像)于反射屏23 (图2)，因而产生(第一)撷取影像
[0046]虽然大部分的光线会散射开来，然而有一部分光线则会从反射屏23直接反射，就好像反射屏23是一面镜子一般。此种镜面反射一般称为反射光(specular light)。鉴于此，产生补偿影像的架构100使用反射光预测12以预测反射光的分布。在本实施例中，是使用冯氏模型(Phong model)，其揭露于以下的文献，其内容可视为本说明书的一部分:B.T.Phong, “Illumination for computer generated pictures (计算机产生画像的亮度)，，Communications of the ACM (计算机协会通讯)，vol.18，n0.6，pp.311-317，1975。
[0047]反射光预测12包括亮度常态化(luminance normalization) 121A,用以对(第一)
撷取影像I^9tl进行常态化处理，以产生(第一)常态撷取影像& ,ο，其值介于O与I之间，用
以表示亮度的空间变化。除了反射光之外，亮度的变化也会受到晕边效应(vignetting)的影响，其主要是由透镜缺陷造成影像周围的亮度降低。鉴于此，在使用冯氏模型进行重建之前，需要估算晕边因子以排除晕边效应。
[0048]单元IlB可借由投射相同的均匀灰影像U于理想投射屏(未显示)，以计算得到晕边效应。该理想投射屏为一种高度散射面，因而可以产生(第二)撷取影像Q。(第二)撷取影像经由亮度常态化121B进行常态化处理，以得到(第二)常态撷取影像O，表示单纯受晕边效应影响的亮度变化。接下来，以反射光萃取122以萃取得到反射光S9tl如下:
[0049]【数I】
【权利要求】
1.一种基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于包括: 提供投影-相机系统，其由投影机与相机组成； 投射均匀影像于反射屏，因而产生第一撷取影像； 根据该第一撷取影像，预测反射光的分布，以得到模型参数； 根据该模型参数及视角，估算校正影像 '及 根据位于该视角的校正影像，以产生补偿影像。
2.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该反射光的分布是根据冯氏模型以进行预测，借由线性回归技术以得到冯氏模型参数。
3.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于更包括:投射该均匀影像于理想投射屏，该理想投射屏具有高度散射，用以产生第二撷取影像。
4.根据权利要求3所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该反射光的分布的预测步骤包括: 常态化该第一撷取影像，以产生第一常态撷取影像； 常态化该第二撷取影像，以产生第二常态撷取影像；及 根据该第一常态撷取影像与该第二常态撷取影像的比值，以萃取得到该反射光。
5.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该估算校正影像的步骤包括: 根据该模型参数及该视角，在该视角重建反射光； 产生90度与该视角之间的亮度差 '及 加入该売度差以得到90度校正影像，以估算多个该视角的校正影像。
6.根据权利要求5所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中所述校正影像包括红、绿、蓝及灰的均匀色彩影像，及色彩斜坡影像。
7.根据权利要求5所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该反射光的重建是根据该补偿影像，在重建该反射光之前，回授该补偿影像。
8.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该视角是由感测器提供。
9.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于当该补偿影像投射于反射屏时，其与测试影像投射于白屏幕的感知几乎一样。
10.根据权利要求9所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该产生补偿影像的步骤包括: 以第一映射将该测试影像转换为所要的去耦亮度； 将该所要的去耦亮度乘上彩色矩阵，以产生所要的亮度，该彩色矩阵撷取该投影机与该相机的彩色通道之间的耦合； 对该所要的亮度进行第二映射，使得在进行补偿以得到光测正确度时，压缩动态范围于可回复范围内，因而产生所要的映射亮度； 根据该所要的映射亮度，借由色彩通道之间的去耦合以获得可达到去耦亮度；及 将该可达到去耦亮度第三映射至八位元像素值，因而产生该补偿影像。
11.根据权利要求10所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该第一映射为单调函数。
12.根据权利要求10所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该第二映射为色调映射。
13.根据权利要求1所述的基于视角产生补偿影像的方法，其特征在于其中该投影-相机系统的投影机与相机是固定`在一起。
【文档编号】H04N9/31GK103686105SQ201310048289
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】高晟泰, 黄泰翔, 陈宏铭, 黄铃琇 申请人:陈宏铭, 奇景光电股份有限公司