专利名称：防止主持人的身影投影到投影屏上的方法和装置的制作方法
背景技术：
美国专利No.6,361,173描述了一种投影系统，该系统禁止投影图像中的选取像素，从而当主持人步入到投影屏前面时防止投影到主体(主持人)身上。定位那些投影到主持人身上的图像像素的优选方式是利用红外相机与红外灯结合，用红外照明探照屏幕。主持人和屏幕之间的红外反射差异可以识别主持人区域中的那些像素。
禁止投影的图像照射主持人，使得主持人能够朝向他的观众而不被投影仪耀眼。防止图像投影到主持人身上还消除了会干扰观众的部分图像的畸变。
有选择的禁止很大程度地有助于主持人活动的舒适性和自由度。主持人已经遮挡了视线中的一部分屏幕图像，而他的身影又遮挡了很多观众的再一个图像区域。
发明内容
主持人的身影通过从两个位于屏幕中线两侧大约45°且屏幕中心之上的电子投影仪投射图像来消除。每个投影仪配置有直线校正，使得两个图像重叠并出现在屏幕上。
红外相机定位主持人的侧影轮廓，并由此推算主持人的身体中心。选择性地禁止左侧投影仪的图像，使得图像不投影到屏幕上主持人中心后面的连线右侧。同样抑制右侧投影仪从而不把图像投影到连线的左侧。两个图像片段在主持人身后结合，形成一个完整的投影图像。
当主持人走过屏幕时，图像连线跟踪主持人并保持在他身后。主持人与屏幕相隔至少18英寸时不投下阴影。不被任一投影仪照射(遮蔽)的主持人可以舒服地直接看着他的观众。
图1是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及两个电子图像投影仪和红外相机的位置的平面图；图2是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及两个电子图像投影仪和一个中央红外相机的位置的平面图；图3是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及投影屏一个边缘处的测距仪的平面图。
具体实施例方式
参见图1，电子图像投影仪和红外相机及照明器位于点1。第二电子图像投影仪和红外相机及照明器位于点6。位于点1和点6的红外相机和照明器非常接近也处于图像投影仪的上下。主持人7的位置距投影屏大约十八英寸或更远。图1中，点1和6处的设备显示出与屏幕中心呈大约45°，并朝着天花板升高。房间的形状和天花板的高度决定摆放投影仪和相机的点1和6的实际位置。
在水平面上偏离屏幕中心的两个图像投影仪(点1和6)也垂直地偏离中心，位置接近房间的天花板。因此在两个坐标轴上进行投影图象的直线校正。
在摄影技术中，偏心相机的直线校正通过在水平和垂直平面中平移相机透镜来实现，从而获得物理上方形物体的物理方形摄影图像。
在电子投影仪的情形中，补偿离轴投影所需的图像畸变可以通过投影之前使图像预畸变来电子化地实现。
红外照明器是一个小的红外灯和反射器，它用近红外光从位置1和6照射投影屏。位置1和6处的红外相机提供限定主持人从位置1和6中的每一个看去的侧影轮廓的像素的探测。利用这两个侧影轮廓，计算每个侧影轮廓的质心以定位其近似中心。从左右相机的视角进行这个计算，两个质心的平均值成为主持人的近似质心。主持人的近似质心将用于定位垂直连线。
分别在屏幕两侧的两个投影仪向屏幕上投影相同的图像。通过直线校正，左侧图像与右侧投影仪发出的图像重叠并记录。左侧投影仪发出的部分图像被禁止。其余的图像片段只出现在主持人中心后面的屏幕上垂直连线的左侧。
右侧投影仪同样地被禁止，使得其图像片段只出现在屏幕中垂直连线的右侧。两个图像片段在主持人后面的连线处相会。
从图1中可以看出，位于屏幕前方大约身体宽度的主持人，投影图像的左右片段在主持人后面结合，形成一个完整的图像而不带出阴影。当主持人在屏幕前面走动时，红外相机跟踪主持人的位置。因此，两个离轴投影仪的连线跟随并保持在主持人身后。两个图像也在屏幕上主持人头顶之上结合。
每个投影仪被禁止投影到连线之上。两个红外相机从它们各自的视点各自产生主持人的一个侧影轮廓。每个投影仪也被禁止在主持人的侧影轮廓区域中。因为每个图像片段的离轴投影，所以每个图像片段都不会将图像投影到主持人身上。因此，不存在禁止投影仪处于主持人侧影轮廓区内的需要。
但是，当主持人指向屏幕中投影图象上的某一条目时可以在任何时候将其手和胳膊延伸到任何一个投影光束(1-3-2和6-3-5)。但是，总是在主持人的侧影轮廓中起作用的禁止功能将防止投影到延伸的手或胳膊上。接近屏幕的手和胳膊将很大程度上覆盖他自己的身影。
在获得离轴投影的直线校正的处理中，因为宽的离轴投影角度，屏幕左右边缘的亮度很可能不相同，因而加重了主持人头顶之上的连线可视性。
当两个区域之间的亮度差小到百分之一时，同一颜色但不同亮度的两个区域的连结是可视的。由于直线校正，由于在存在离远近屏幕边缘有距离差的地方的广角离轴投影以及由于投影仪本身的光学特性，很可能引发亮度的不均匀性。所有的这些亮度变化综合形成屏幕上的亮度分布图案以及可视的连线。
当对提供给投影仪的电子信号投射一个白色场时，通过增加亮度分布图案的反转实现均匀的屏幕亮度。如果有，其余连线的可视性可以通过一个图像片段简短地渐隐到别的图像中而减小。
当投影屏的表面是一个半遮光层面时也可以造成可视连线。遮光白屏将有一个180°的均匀亮度分布，并且不会诱发连线。
上述的程序给主持人提供在投影屏前面的场所上穿行的完全自由度而不拦截任何投影光束。任何时候投影图象都将不会投影到主持人身上，因为从每个投影仪看，两个投影仪被选择地禁止出现在主持人的侧影轮廓中。这也意味着主持人看不见投影透镜的耀眼闪光。没有投影强光闪耀主持人，他就可以舒服的朝观众看去。
偏离中心座位上的观众通常会看到主持人的身影。因为双投影，所以观众看不到身影。当主持人在投影屏前移步时观众通常看到投影图象的扰动变形。通过偏心投影和选择禁止，投影的图像将永远不会落到主持人身上，甚至当主持人把胳膊延伸到任一投影光束中时也是如此。
从每个投影仪看去，主持人的侧影轮廓清晰地限定主持人的区域，并且这些像素被禁止(即，变黑)。然后，同样这些像素可以分配给选定的照明信号。此信号在暗的大礼堂中提供主持人低水平的补充照明。补充照明被指定亮度水平，如果需要，也指定颜色。这种补充照明不延伸到主持人之上，因此不会冲掉投影的屏幕图像。
利用两个位于房间侧面高且合适位置的投影仪，主持人可以较为舒适地观察他的观众，甚至在他受到两个投影仪发出的补充照明时也是如此。
备选方案以上描述了进行减少阴影地投影的优选方法。图2中示出了只利用一个红外相机和照明器的另一个实施例。红外相机9探测主持人的侧影轮廓，以计算质心。该质心用于定位主持人中心正后方投影屏幕上的点3。投影图像的左右部分将在主持人身后屏幕上的点3处结合，并且当主持人在屏幕前方走动时该连线将跟踪主持人。
单个相机9将满足跟踪主持人位置并建立投影连线3的要求。从投影位置1和6看，从位置9产生的禁止信号与主持人的侧影轮廓不匹配。因此，从单个中心红外相机9看的主持人侧影轮廓不能用于禁止投影到延伸到任一投影光束中的主持人胳膊。
只有一个红外相机和照明器的系统将价格低廉并且将完全满足大部分的应用。因为没有投影光束落在主持人身体上，所以他可以不承受投影仪的耀眼强光而直接观察他的观众。
图3表示处于屏幕一个边缘的测距仪10用在某些相机中自动确定焦距的应用。该装置足够用于探测屏幕边缘到主持人7的近边缘的距离。对测距仪的指示范围增加主持人身体的一半宽度来定位大致的质心，并且对于定位主持人身后的连线位置也是合格的。
为定位主持人身后的连线，可以选择比图2所示的单红外相机便宜的测距仪。位于屏幕对向边缘的第二测距仪将可以提高极宽屏幕的测距精度。因为测距仪有一个最小测距范围，在该范围内不能测量，测距仪应该放置在屏幕边缘的至少这个范围之外。
在图2所示中心单红外相机的情形中，图3所示的测距仪的选择导致没有屏幕阴影的投影系统的改进。当主持人在屏幕前面走动时，测距仪允许双投影仪跟踪主持人并连结主持人身后的投影图像片段。因为没有投影光束落在主持人身上，所以他可以直接观察他的观众而不会受到投影仪的耀眼强光。
权利要求
1.一种把图像投影到投影屏幕上但不投影到在所述屏幕前走动的主持人身上、并且所述主持人也不投注身影的方法，所述方法包括下列步骤a)对从所述屏幕中心线相反两侧上的两个离轴位置同时投影到所述屏幕上的图像产生左右校正，其中所述图像的两个投影记录在所述屏幕上成为一个图像；b)产生所述主持人侧影轮廓的质心；c)定位所述主持人质心正后方所述屏幕上的垂直连线；d)禁止来自左侧投影仪的投影图像中延伸到所述连线右侧的部分；e)禁止来自右侧投影仪的投影图像中延伸到所述连线左侧的部分，由此由左右图像片段在屏幕上提供完整的投影图象，任何一个所述图像片段也不投影到主持人身上，并且也不将所述主持人的身影投注到屏幕上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的校正是直线的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述主持人与屏幕至少相隔18英寸。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述投影仪设置在观众之上以及投影屏幕的左右边缘之外。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述主持人的质心是由接近所述两个图像投影仪中每一个的红外照明器和相机获得的主持人的两个红外图像确定的两个质心的平均值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述质心是由位于屏幕中心的红外相机获得的单个红外侧影轮廓得到的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述质心是通过位于所述投影屏幕左右边缘其中一处的测距仪确定的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于测距仪位于所述屏幕的左右边缘，用于提高定位所述主持入质心的精确度。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于从左右投影位置两处的红外相机获得所述主持人的侧影轮廓，并且所述侧影轮廓中的所有像素被连续禁止，以免投影到所述主持人的部分延伸到投影光束中。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于分配所有在所述侧影轮廓中禁止的像素的RGB水平，为昏暗光线的大礼堂中的主持人补充照明。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述分配的RGB水平代表白光和彩色光中的一个。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的投影仪从所述屏幕到所述屏幕中心的左右是离轴的，并且从所述屏幕中心垂直离轴。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于对水平和垂直轴上的投影图像都实施所述直线校正。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述投影图像的左右片段渐隐地与连线重叠，由此使得两个图像片段的连结线不太可视。
15.如权利要求2所述的方法，其特征在于对每个直线校正的图像进行亮度校正，以补偿直线校正、投影屏远近侧之间的离轴投影距离以及投影仪光学元件产生的亮度差。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于在投影所述图像之前对直线校正的图象进行所述亮度校正，并且所述亮度校正是投影白色场时投影仪在屏幕上的亮度分布图案的RGB变化的反转。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述亮度校正是关于每个投影仪彼此独立进行的全场校正。
全文摘要
一种把图像投影到投影屏上但不投影到主持人身上、并且主持人也不投注身影的方法。对从屏幕中心线相反两侧上的两个离轴位置同时投影到屏幕上的图像进行左右校正，其中所述图像的两个投影记录在屏幕上成为一个图像。产生主持人侧影轮廓的质心。定位所述主持人质心正后方屏幕上的垂直连线。禁止来自左侧投影仪的投影图像中延伸到连线右侧的部分。也禁止来自右侧投影仪的投影图像中延伸到连线左侧的部分，由此由左右图像片段在屏幕上提供完整的投影图象，任何一个所述图像片段也不投影到主持人身上，并且也不将主持人的身影投注到屏幕上。
文档编号G03B21/00GK1902544SQ200480040038
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月15日 优先权日2004年1月9日
发明者P·E·弗拉霍斯 申请人:伊马特公司