抬头显示系统的校准技术的制作方法

专利名称：抬头显示系统的校准技术的制作方法
抬头显示系统的校准技术背景技术为了增强汽车的安全性特征，对于某些汽车型号的购买者提供了抬头显示器(heads up display, HUD )作为一个选项。虚拟图l象被从仪 表板投影到挡风玻璃上。由于挡风玻璃不是平的并且也不垂直于驾驶 员的眼睛，因此必须对所述图像进行校正以便确保其不失真并且易于 观察。在某些解决方案中，使用专用的楔形中间层来改变所述玻璃的 几何结构，并且提供图像反射所需的光学校正。在其他解决方案中， 由技师在制造汽车的过程中人工调节一个光学透镜，以便改变所投影 的图像，从而使得所感觉的图像是不失真的。然而，所有当前的解决方案都缺乏针对投影仪、观察者视点的任 何改变或者针对挡风玻璃的改变进行调节的能力。因此，当在进行了 原始设置之后发生了某些改变时，交通工具所有者必须把交通工具带 回厂以让人重新调节所述系统，以便适应所述改变。这些限制使得当 前可以获得的HUD系统不够灵活并且成本很高。结果，需要解决现有技术的所述问题以便提供这样一种HUD系 统，该系统可以按照非常经济的方式而被调节，从而能够被消费者广 泛接受。发明内容宽泛地说，本发明通过提供一种校准技术来满足所述需求，该技 术提供用于在把图像投影到弯曲表面之前对该图像进行调节的数据， 从而使得观看者在观看该图像时没有任何失真。应当认识到，本发明 可以以多种方式实现，其中包括实现为一种处理、 一种设备、 一种系 统、 一种装置或一种方法。下面将描述本发明的几个发明性实施例。在一个实施例中，提供一种用于调节被投影到弯曲表面上的图像 的方法。该方法开始于在被投影到该弯曲表面上的校准图像中捕获校 准点。在一个实施例中，所述校准图像是一个在其中的各顶点处具有 点的栅格，并且该校准图像是以数字格式被捕获的。所述方法包括分 析所述校准点，以便确定所述各校准点之间的相对位置。在一个实施
例中，所述方法利用伪原点来定位相继的各行校准点的起始点。根据 所述相对位置对所述各校准点进行排序。经过排序的所述校准点可以 被应用于在把所述图像数据投影到所述弯曲表面上之前改变该图像数 据。在另一个实施例中，提供一种用于确定如何修改被投影到弯曲表 面上的图像从而使得该图像被感觉为投影到非弯曲表面上的方法。该 方法包括从第 一视点把具有图案的校准图像投影到该弯曲表面上，以 及捕获具有来自该弯曲表面的效果的校准图像。在一个实施例中，该 图像是通过数字摄影机捕获的。该方法还包括通过分析所捕获的该校 准图像来识别该图案的点。在一个实施例中，定位左上校准点，并且 随后根据剩余的校准点的距离和相对位置在逐行的基础上定位所述剩 余的点。随后在一个阵列内对所定位的点进行排序，以便对应于所捕 获的校准图像的所述图案。从第二视点重复所述方法的每一个操作。 随后，来自第 一视点的阵列或者来自第二视点的阵列可以被应用来调 节来自相应的视点的所投影的图像数据，从而使得该图像被感觉为投 影到非弯曲表面上。在另 一个实施例中，提供一种用于在曲面上限定点的相对位置的 系统。该系统包括图像生成装置和图像捕获装置，该图像生成装置被 配置成把具有图案的图像投影在所述曲面上，该图像捕获装置被配置 成数字地捕获被投影到该曲面上的该具有图案的图像。还提供一种具 有处理器和存储器的计算系统。该存储器包括校准逻辑，该校准逻辑 被配置成识别所述数字地捕获的具有图案的图像的数字点。该校准逻 辑还被配置成识别该数字地捕获的具有图案的图像的左上数字点，并 且把每一个剩余的数字点排序在顶行和每一相继行中。通过在下面结合附图做出的详细描述，本发明的优点将变得显而 易见，所述附图以举例的方式说明了本发明原理。


通过在下面结合附图做出的详细描述，可以很容易理解本发明， 其中相同的附图标记指代相同的结构元件。图1A是示出了根据本发明的一个实施例的可以被数字地捕获的 校准点栅格的简化示意图。
图1B到1E是示出了根据本发明的一个实施例的用于定位数字图 像上的每一个校准点的技术的简化示意图。图2是示出了根据本发明的一个实施例的用于定位左上校准点或 所述扫描阵列的技术的一部分的简化示意图。图3是示出了定位各点的邻域以便朝向所述数字点阵列的左上点 行进的简化示意图。图4是示出了根据本发明的一个实施例定位左上点的简化示意图。图5A和5B示出了用于在一旦定位了左上点之后对所述点阵列进 行排序的技术。图6A和6B示出了一旦在通过图5A和5B所限定的那样定位了一 行内的第一点之后在该行内的扫描处理。图7A到7D示出了根据本发明的一个实施例的对边缘边界点的调节。图8是根据本发明的一个实施例的能够执行这里描述的各实施例 的系统的简化示意图。图9是示出了用于确定如何修改被投影到弯曲表面上的图像从而使得该图像被感觉为投影到非弯曲表面上的方法操作的流程图。图IO是示出了上述校准技术配合在对应于根据本发明的一个实施 例的抬头显示器(HUD)的总体处理中的高级流程图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了许多具体细节，以便提供对于本发明的透 彻理解。然而，本领域技术人员会理解，可以在没有某些所述具体细 节的情况下实践本发明。在其他情况下，并没有详细描述公知的处理 操作和实现方式细节，以免对本发明造成不必要的模糊。为了在弯曲表面上产生去弯曲的图像，根据下面描述的实施例执 行一次性校准处理。对于每一投影、表面和观察者观察情况执行该校 准处理。也就是说，如果所述投影仪或图像生成装置被改变或移动， 或者如果所述表面被改变或移动，或者如果所述观察者的视点被移 动，则需要新的校准处理。在一个实施例中，可以保存来自多个校准 处理的数据。在该实施例中，可以响应于发生改变(例如对于所述投 影仪、观察者的视点等等)而访问所保存的数据。因此，不必人工地 调节光学透镜以适应改变的条件，而是可以访问所保存的校准数据以 便以高效得多的方式提供数字解决方案。作为所述校准处理的高级别概述，执行以下操作把校准图像正 常投影到所述弯曲表面上。被投影到该弯曲表面上的该校准图像是从 一个观察者视点数字地拍摄的。随后通过具有下面更详细地描述的功 能的软件来分析和处理所述数字摄影的数据。来自该处理的结果变成 去弯曲(de-warping)软件(也被称作逆弯曲(inverse warping)软件)的输入数据，该软件基于所述校准结果有意地处理所述数据，从而使 得由该去弯曲软件修改过的投影图像在观察者看来将是无失真的。图1B到IE是示出了根据本发明的一个实施例的用于定位数字图 像上的每一个校准点的技术的简化示意图。在图1A中提供并数字地捕 获数字点栅格。在一个实施例中，该数字点栅格被投影到弯曲表面上， 并且被数字摄影机捕获。应当认识到，弯曲表面103可以代表汽车的 挡风玻璃，其具有曲面以及相对于所述投影仪的平面角，所述平面角 导致梯形畸变(keystone)效应。然而，这里描述的实施例可以应用于 任何适当的弯曲表面。所述表面可以包括凹面、凸面或者二者的组合， 并且所述表面可以具有角倾斜。在一个实施例中，弯曲表面103的曲 率可以是相对于所述捕获装置的取向有45度旋转或梯形畸变，但是本 领域技术人员将认识到，可以对这里描述的实施例进行调节以便用来 适应更大的曲率。应当认识到，这里描述的校准处理将用于圆点(dot) /点，虽然这些圆点/点恰好对应于正方形(四边形)的4个顶点，但是 这并不是限制性的。也就是说，术语"顶点"不意图限制各实施例， 这是因为在这里关于数字点栅格所讨论的点是一个示例性实施例，其 中所述的数字点也是栅格内的矩形的顶点。图1B示出了图1的栅格内的单个数字点，其中该单个数字点包括 多个像素。数字点100所包括在亮度上有所不同的像素。在一个实施 例中，所述软件扫描所捕获的数字图像，以便寻找所述数字点。定位 所述数字点可以如下实现，即，通过在扫描各图像像素的同时比较像 素值，以定位其辉度(luminance)高于某一阈值的值。根据本发明的 一个实施例，该阈值是可编程的，并且可以基于照明条件而改变。图 1B示出了包括像素100a的群集的点100。在图1C中，使用所述阈值 来消除像素值的外边界，这是因为所述像素值的外边界没有超出该阈值。因此，在去除了其值没有超出该阈值的像素之后，数字点100被 限定为图1C中的点100，。图1D是示出了在根据本发明的一个实施例 扫描图像时，围绕表示一个数字点的像素100a的群集100，限定的区域 的简化示意图。在图1D中， 一旦定位了所述数字点的初始像素，就围 绕像素100a的该群集限定扫描区域102。在本发明的一个实施例中， 该区域102的尺寸基于与所述数字图像的尺寸相关的数学计算。本领 域技术人员将认识到，可以使用多种技术来限定扫描区域102的尺寸。 应当注意到，该区域102可以被称作生长矩形，其帮助所述扫描处理 找到将限定所述校准点的给定区域内的所有像素。此外，这里描述的 实施例包括在所述扫描移动到下一个像素之前进行删除，即对于超出 所述阈值的像素值把该像素值设置成黑色。本领域技术人员将认识 到，如果对于给定数字点100，，并非所有像素都被删除，即所述像素 值没有被设置到O(黑色)或者低于所述阈值的某一值，则当这些像素 导致复制的或重影(ghost)像素时，在所述扫描处理期间将再次看到 这些像素。图1E示出了具有中心点的像素群集，该中心点是在根据本发明的 一个实施例对一整个像素群集的扫描完成之后确定的。在图1E中，在 像素群集100，周围限定裁剪框102，。裁剪框102，表示数字点100的范 围。所述软件根据裁剪框102，计算所述群集的中心点104。随后把该中 心点用作所述数字点100，的相对坐标。数字点100，的坐标被添加到一 校准坐标阵列并且被存储。所述处理随着在所述校准栅格中定位每个 数字点而继续，并且所述阵列随着通过在上面关于图1B到1E描述的 扫描找到这些数字点中的每一个而生长。如上面所讨论的那样，所述校准图像包括圃点(或点)阵列，在 一个实施例中，所述圓点(或点)均匀地以栅格图案间隔开。 一般来 说，所述点间距是16或32像素之一，这是两个最为普遍的块尺寸。 所述校准图像可以是静态位图或者由软件生成。对于640像素宽乘480 线高的典型的显示分辨率来说，使用16或32的块尺寸把所述区域均 匀地分成栅格。例如，如果使用32像素的块尺寸，则水平地将有21 个点和垂直地将有16个点。该例子在所述校准图像中将产生总共336 个点。
应当注意到，尽管640/32=20并且480/32=15，但是在最右边缘添 加额外的一列点以把水平总数变成21，并且在最下边缘添加额外的一 行点以把垂直总数变成16。所述额外的一行/列点有效地表示所述图像 的真正边缘，并且需要某种软件调节来将它们逻辑地略微"偏离图 像"。下面将更加详细地描述这一点。所述软件分析所述数字摄影， 并且尝试定位被"看到"投影到所述弯曲表面上的所有点。应当认识 到，所述数字摄影将不包含比所投影的校准点更亮的任何像素，因为 这些点将被所述软件识别。当通过其强度或辉度来识别所述校准点 时，被投影到所述弯曲表面上并且被所述数字摄影机所观看到的校准 点是所述数字摄影中的最亮的对象。如上所述，所述校准点阵列在所 述数字摄影内的位置并不重要，因为所述校准软件感兴趣的是各校准 点的相对位置。由于原始投影的校准图像是已知的，因此所述校准软 件找到所有的点并且按照正确的顺序将它们排成序列。所述校准点的 绝对坐标被转换成相对坐标，所述相对坐标随后被所述去弯曲软件处 理，正如下面所讨论的那样。因此，关于图1B-1E，当所述扫描完成并 且使用上面的例子的栅格时，在所述阵列中应当有336个点。如果在 最终的阵列中没有336个点，则可以改变所述辉度阈值并且重复所述 扫描处理。图2是图示了根据本发明的一个实施例，定位所存储的阵列的最 大和最小X和Y坐标以便帮助定位左上校准点或所扫描阵列的技术的 简化示意图。在图2中，定界框106实际上是围绕所述校准点阵列产 生的。应当认识到，为了定位所述阵列中的左上校准点以组织该点阵列，在Ymin处的点是很重要的。也就是说，确保在Ymta处找到的校准点或数字点位于定界框106内的数字点阵列的顶行中。由于所述软件尚不知道其是顶行上的哪一点，因此启动一个扫描处理以便从Ymin处的当前点移动到左上点108。图3是示出了根据本发明的一个实施例定位点邻域以便朝向所述数字点阵列的左上点行进的简化示意图。该算法测量从位于Ymta处的点到该阵列中的最近点的距离。 一旦知道了该距离(D)，就使用大约 1.8倍的D的半径来限定在当前点附近的点邻域。本领域技术人员可以 明显看出，可以基于多个变量来修改该倍数1.8，并且该倍数并不意图 限于1.8的值。该算法随后确定D110内的所有邻近数字点(即点1-5)，
并且选择Y^n左边的一点(即点1 )。这一点可以被选择为具有最小Y 坐标并且X坐标小于所述点邻域的Yn^的点。应当认识到，该处理从 点1继续，直到定位了左上点。正如下面将更详细地解释的那样，所 述算法可以对所述半径内的邻近点的数目进行计数，并且可以在点的 数目小于某一阈值的情况下停止扫描。图4是示出了根据本发明的一个实施例定位左上点的简化示意 图。这里，所述算法已经定位了点108，并且当对所述半径内的邻近点的数目进行计数时，识别出点1A-3A。如果所述点数目小于或等于3, 则所述软件停止扫描，并且把当前点认为是所期望的左上点。也就是 说，在到达左上点的过程中，附近点的数目减少(即从5减少到3，这 是因为在点108的左边不再有列)，从而表明已经到达了左上点。图5A和5B示出了根据本发明的一个实施例，用于在一旦定位了 左上点之后对所述点阵列进行排序的技术。所述校准点阵列实际上是 无序的。该无序阵列被拷贝到一个新的有序阵列中，该有序阵列从左 到右、从上到下排序(与读英语时的顺序一样)。在把点从所述无序 阵列拷贝到所述有序阵列中时，在每一行的开头处产生一个伪原点。 该伪原点在每一行的开头处产生，以便在对所述阵列进行处理和排序 时定位每一个相继的行的最左边的点。在图5A中，计算点l和到最近 的点202的距离200。从点1的X坐标中减去该距离200，以限定一个 伪原点204 (点3)， 一旦对顶行进行了排序之后，该伪原点204被用 作下一行的初始原点。伪原点204变为下一行的第一点。如图5B中所 示出的那样，在后续行上，使用伪原点204,并且计算到最近的点(3P) 的距离200，。该最近点(3P)变为该行的第一点。在扫描该行之前， 计算距离(4P),并且为后续的行产生新的伪原点(5P)。因此，对 于每一行计算一个新的伪原点。该处理确保可靠地找到每一行的笫一 点，因为每一行的第一点应当是最靠近所述伪原点的点。应当认识到， 使用伪原点使得错误地识别下 一行的起始点的可能性最小化。图6A和6B示出了根据本发明的一个实施例， 一旦在定位了一行 内的第一点之后在该行内进行的扫描处理。实质上，图6A和6B的实 施例从左到右移动行经当前行。该算法实质上定位处在当前点右侧并 且具有最小Y值的点。随着一行内的每一点被定位，把该点从最初存 储该点的无序阵列移动到 一个有序阵列，并且该点随后变为当前点，
所述处理继续经过该行进行。在图6A中，对于每一个当前点识别出两 个最近点302和304。应当认识到，如图6B中所示，在从左到右行经 一行时，有时可能将点300定位成在当前点290的右侧。如上所述在 该情况下，识别出点300和302。然而，所述软件选择处在点2卯的右 边并且具有最小Y值的点，其将是点302。在找到各点时，将其从所 述无序阵列中去除。因此， 一旦找到了一点并且将其移动到所述有序 阵列，其将不再干扰所述扫描处理。 一旦扫描了所有行，所有点将都被移动到所述有序阵列中，所述无序阵列将是空的，并且不再被使用。 图7A到7D示出了根据本发明的一个实施例的对边缘边界点的调 节。应当认识到，所述原始校准图像包含略微偏离其正确位置的边缘 点。该边缘偏斜(skew)使得所述数字摄影机或者捕获所述校准栅格 的数字图像的装置能够可靠地分辨靠近4个边缘的所有点。如果这些 点未被偏斜，则顶行和左边缘的点将非常微弱，并且底行和右边缘的 点甚至将是不可见的(因为它们逻辑上偏离图像)。由于所述边缘偏 斜量和所述校准图像对于所述校准软件是已知的，因此可以对所述偏 斜进行校正，以便补偿从该偏斜的任何偏移量(offset)。也就是说， 在一个实施例中，所述校准图像包含由3x3像素群集构成的点。如图 7A和7C中所示，顶行和左边缘的点被偏斜一个像素，同时如图7B和 7D中所示，底行和右边缘被偏斜两个像素。顶行中的点的Y坐标被向 上调节1/3的点尺寸(见图7A)。左列中的点的X坐标被向左调节1/3 的点尺寸(见图7C)。右列中的点的X坐标被向右调节2/3的点尺寸 (见图7B)。底行中的点的Y坐标被向下调节2/3的点尺寸(见图7D)。 因此，顶部和左边的点可以被调节三分之一的点尺寸，底部和右边的 点可以被调节三分之二的点尺寸。在本发明的一个实施例中，所述边缘调节对所述有序阵列中的点 原地(in-place)进行。所述调节仅仅是正交的(不考虑角度)，但是 由于所述调节非常轻微，因此可以忽略没有考虑角度这一点。对于边 缘的所述调节帮助改进了在所述边缘处的弯曲栅格，这是通过预测自 从在所述校准图像中偏斜了所述边缘点之后每个边缘点应当近似在何 处而实现的。图8是根据本发明的一个实施例的能够执行这里描述的各实施例 的系统的简化示意图。芯片400包括中央处理单元(CPU) 402、存储 器404和输入/输出模块408。 CPU 402、存储器404和输入/输出模块 408通过总线410彼此通信。存储器404包括校准逻辑406。在一个实 施例中，校准逻辑406包括能够执行这里描述的功能的程序指令。校 准逻辑406可以是软件、硬件或者二者的某种组合。此外，在一个实 施例中，该校准逻辑可以被集成到处理芯片上，比如图形处理器或者 用于生成HUD的芯片。或者，该校准逻辑可以被合并到独立装置中， 即不被集成到HUD模块中。本领域技术人员将认识到，所述装置/设 备可以具有许多配置，并且这些配置当中的任何一个可以与这里描述 的实施例一起使用，以便提供这样的功能，即针对图像投影到弯曲表 面上的效果来分析弯曲表面。在一个实施例中，芯片400可以被合并 到诸如数字摄影机的图像捕获装置上。当然，合并到数字摄影机中并 不是必须的，因为由捕获装置所捕获的数字图像可以被提供给包含芯 片400的计算系统。图9是示出了用于确定如何修改被投影到弯曲表面上的图像从而 使得该图像被感觉为投影到非弯曲表面上的方法操作的流程图。该方 法开始于操作500，在该操作中，具有图案的校准图像被从第一视点投 影到所述弯曲表面上。这里，该校准图像可以是栅格形式的一系列圆 点，其中每个圓点是该栅格的几何形状的一个顶点，正如上面参照图 1B到1E所描述的那样。随后捕获该校准图像，来自该弯曲表面的效 果出现在其中。例如，可以使用数字摄影机来拍摄被投影到该弯曲表 面上的该校准图像。该方法随后前进到操作502，在该操作中，通过分 析所捕获的该校准图像来识别所述图案的点。在一个实施例中，扫描 所述像素值并且将其与一辉度阈值相比较，正如上面关于图1B到1E 所描述的那样。该方法随后前进到操作504，在该操作中，对所述阵列 内的点进行排序，以使其对应于所捕获的校准图像的图案。应当认识 到，在该操作中，找到左上校准点，并且走过每一行，正如上面关于 图4到6所描述的那样。如上所述，可以限定一伪原点来帮助对所述 点阵列进行排序。此外，可以如上面所讨论的那样走过每一行数据。 可以通过在操作506中重复每一个所述方法操作来执行多次校准，以 便捕获多个视点或者被改变的弯曲表面等等。所述有序阵列包含在所述数字摄影自然空间中的校准点坐标。一 般来说，计算一个新的定界框，随后把所有坐标调节到一个新的虚拟 原点，该虚拟原点是该定界框的左上角。随后把所有坐标从该数字摄影尺度缩放到图像尺度(典型地是640x480)。最后，在一个实施例中 把所述坐标转换成偏移量(增量(delta))，这是可以实现的，因为 所述软件知道每个校准点的实际坐标。这些步骤是主观性的，因为可 以使用如在共同待审的美国申请No.—(代理人案号VP248)中描述 的校准数据的所述校准软件和去弯曲软件，都具有关于所述校准图像 的知识，并且知道每一个校准点位于何处。也就是说，本领域技术人 员清楚，关于如何把所述校准数据传递给(hand off to)所述去弯曲软 件，存在多种选择。图IO是示出了根据本发明的一个实施例，上述校准技术配合在抬 头显示器(HUD)的总体处理中的高级别流程图。该方法开始于操作 600，在该操作中，所述校准图像被从一个视点投影到弯曲表面上。该 方法随后前进到操作602，在该操作中，与来自该弯曲表面的效果一起 捕获该校准图像。如上面关于图1A和9所提到的那样，可以数字地捕 获任何数字点图案，并且图1A提供一个示例性数字点图案。该方法随 后继续到操作604，在该操作中，通过分析所捕获的图像数据来识别所 捕获的图像的数字点。如上面关于图2-9所讨论的那样，所述数字点被 组织成有序阵列，以最终在例如去弯曲处理中使用。在操作608中， 确定是否必须对所述校准数据进行视觉验证。如果需要视觉验证，则 把所述有序阵列加载到一个偏移量表中，该偏移量表被用来弯曲所显 示的图像，并且所述视觉验证可以如操作612中所示出的那样发生。 如果在操作608中确定不需要所述视觉验证，则该方法继续到操作 610，在该操作中，确定是否需要更多的视点。例如，对于交通工具的 驾驶者来说，不同的座椅位置可对应于不同的视点。此外，不同的驾 驶者高度可能导致不同的视点。应当认识到，通过移动把图像投影到 所述弯曲表面上的装置可以捕获任何数量的不同视点。如果需要额外 的视点，则该方法返回操作600，并且如上所述地进行重复。如果不需 要额外的视点，则该方法移动到操作614。如在判定操作613中所指定 的那样，所述视觉验证确定所显示的图像是否是可接受的。如果所显 示的图像是可接受的，则该方法继续到操作610。如果所显示的图像是 不可接受的，则该方法返回操作600，并且如上所述地进行重复。仍然参照图10，在操作614中，从由所述校准处理所得到的有序
阵列之一 (当多于一个时)选择有序阵列。随后在操作616中利用去 弯曲算法把所选择的该有序阵列处理到一偏移量表中。关于所述去弯 曲处理和操作614和616的进一步细节可以在美国申请序列号No.— (代理人案号VP248)中找到，其被合并在此以作参考。该方法从操作 616前进到操作618，在该操作中，该偏移量表被用来对所显示的图像进行视觉去弯曲，从而使得该图像被感觉为投影到非弯曲表面上。如 图10中所示，操作612和618在硬件处理中发生。在操作600-610中 所示出的校准处理实质上捕获弯曲(非平坦、非正方形)表面的性质、 以相等的间隔对该表面上的区域进行采样，从而导致对该表面的近似 数值量化。通过注意该表面上的控制点的位置，应当注意到，通过对 位于由四个控制点定界的每个区域(例如四边形)内的所有像素进行 插值，有可能近似由该表面所导致的失真。考虑到上面的实施例，应当理解，本发明可以采用多种计算机实 现的操作，其中涉及到存储在计算机系统中的数据。这些操作是需要 对物理量进行物理操纵的操作。通常来说，虽然不是必须的，但是这 些量具有电信号或磁信号的形式，能够被存储、转移、组合、比较以 及以其他方式被操纵。此外，所执行的操纵常常被称作这样的术语， 例如产生、识别、确定或比较。这里描述的形成本发明的一部分的任何操作都是有用的机器操 作。本发明还涉及到一种用于执行这些操作的装置或设备。所述设备 可以被专门构造用于所需的目的，或者该设备可以是通用计算机，其 被存储在该计算机中的计算机程序选择性地激活或配置。特别地，可 以把多种通用机器与根据这里的教导所写的计算机程序一起使用，或 者更为方便地是，构造更加专门化的设备来执行所需的操作。本发明还可以被具体实现为计算机可读介质上的计算机可读代 码。所述计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储装置，所述 数据随后可以由计算机系统读取。所述计算机可读介质的例子包括硬 盘驱动器、网络附加存储(network attached storage, NAS )、只读存 储器、随机存取存储器、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、磁带以及其他 光学和非光学数据存储装置。所述计算机可读介质还可以分布在耦合 到网络的计算机系统上，从而所述计算机可读代码以分布式方式被存 储和执行。
虽然在上面已经出于理解清楚的目的以某些细节描述了本发明， 但是可以明显看出，在所附权利要求书的范围内可以实践某些改变和 修改。相应地，这里的实施例应当被理解成说明性的而非限制性的， 本发明不限于这里给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围和 等效表述之内被修改。
权利要求
1、一种用于调节被投影到弯曲表面上的图像的方法，该方法包括以下方法操作捕获投影到该弯曲表面上的校准图像内的校准点；分析所述校准点，以便确定所述校准点之间的相对位置；根据所述相对位置对所述校准点进行排序；以及应用经过排序的校准点来在把所述图像投影到该弯曲表面上之前改变该图像。
2、 权利要求l的方法，还包括应用所述经过排序的校准点来调节正被投影到所述弯曲表面上的 所述图像。
3、 权利要求l的方法，其中，捕获投影到弯曲表面上的校准图像 内的校准点的所述方法操作包括从观察者的视点对所述校准图像进行数字摄影。
4、 权利要求l的方法，其中，分析所述校准点以便确定所述校准 点之间的相对位置的所述方法操作包括对所述校准图像进行扫描，以便定位每一个所述校准点；以及 把表示每一个所述校准点的位置的坐标添加到一阵列。
5、 权利要求4的方法，其中，对所述校准图像进行扫描以便定位 每一个所述校准点的所述方法操作包括定位其辉度值高于阈值的像素值；限定围绕与该像素值对应的像素的区域；识别该区域中的辉度值高于该阈值的每个像素；计算围绕所有所识别的像素的裁剪框，该裁剪框被限定在该区域内；识别该裁剪框的中心；以及将该裁剪框的中心的坐标分配给所述校准点之一。
6、 权利要求5的方法，其中，在进行了识别之后，把辉度值高于 所述阈值的每个像素的值重置成低于该阈值。
7、 权利要求l的方法，其中，根据所述相对位置对所述校准点进行排序的所述方法操作包括a)识别具有最小Y坐标的校准点；b) 确定该具有最小Y坐标的校准点与最接近该具有最小Y坐标的 校准点的点之间的距离；c) 识别该距离的一定倍数内的所有校准点；以及d) 确定在该距离的该倍数内哪个校准点具有小于所述校准点的X 坐标的X坐标并且具有最小的Y坐标值。
8、 权利要求7的方法，还包括继续a)-d),直到所述距离的一定倍数内的所有校准点都小于校 准点阈值。
9、 权利要求8的方法，其中，所述校准点阈值小于或等于3。
10、 权利要求l的方法，其中，根据所述相对位置对所述校准点进 行排序的所述方法操作包括限定最接近顶行的最左点的伪原点，以用于定位下一行的最左 点；以及对于相继的各行重复所述限定。
11、 权利要求10的方法，还包括走过每一行以确定相应行内校准点的相对位置，其中，随着该相 应行内的每一个校准点被定位，将对应的校准点标识符从无序阵列移 动到有序阵列。
12、 权利要求l的方法，其中，根据所述相对位置对所述校准点进 行排序的所述方法操作包括把表示通过所述分析确定的所述校准点的相对位置的数据从无序 阵列转移到有序阵列；以及把该有序阵列中的表示所述相对位置的所述数据转换成从所述校 准点的坐标的偏移量。
13、 权利要求l的方法，其中，根据所述相对位置对所述校准点进 行排序的所述方法操作包括沿着所投影的图像的外边缘调节校准点的坐标，以补偿由于向所 捕获的校准点添加了额外的列和额外的行所引入的边缘偏斜。
14、 一种用于确定如何修改被投影到弯曲表面上的图像从而使得 该图像被感觉为投影到非弯曲表面上的方法，该方法包括以下方法操 作从第 一视点把具有图案的校准图像投影到该弯曲表面上；捕获具有来自该弯曲表面的效果的该校准图像； 通过分析所捕获的校准图像来识别该图案的点； 在一阵列内对所述点进行排序，以对应于所捕获的校准图像的所 述图案；从第二视点重复每一个所述方法操作；利用从相应的视点所投影的图像数据来处理来自第一视点的阵列 或者来自第二视点的阵列中的一个，从而使得该图像被感觉为投影到 非弯曲表面上。
15、 权利要求14的方法，其中，所述图案是栅格上的圆点。
16、 权利要求14的方法，其中，所述弯曲表面是交通工具的挡风 玻璃。
17、 权利要求14的方法，其中，通过把各个点的辉度值与辉度阈值进行比较来识别所述图案的点。
18、 权利要求14的方法，其中，在阵列内对所述点进行排序以便 对应于所捕获的校准图像的所述图案的所述方法操作包括a) 定位所捕获的校准图像的左上点；b) 定位该校准图像的顶行内的相继点；c) 对该校准图像的相继行重复a)和b);以及 把表示所定位的相继点的数据存储在对应于所捕获的校准图像的有序阵列中。
19、 权利要求14的方法，其中，在阵列内对所述点进行排序以便 对应于所捕获的校准图像的所述图案的所述方法操作包括定位所捕获的校准图像的左上点； 计算从该左上点^最近的点的距离； 在与该左上点相距该距离处限定伪原点；以及 从该伪原点限定下一行的左上点。
20、 权利要求19的方法，还包括在限定了所述伪原点之后从无序阵列中删除所述左上点；以及 从该左上点减去所述距离来限定该伪原点。
21、 权利要求14的方法，其中，每一个所述方法操作被具体实现为计算机可读介质上的程序指令。
22、 一种限定曲面上的点的相对位置的系统，该系统包括图像生成装置，其被配置成把具有图案的图像投影在该曲面上； 图像捕获装置，其被配置成数字地捕获被投影到该曲面上的该具 有图案的图像；具有处理器和存储器的计算系统，该存储器包括校准逻辑，该校 准逻辑被配置成识别所述数字地捕获的具有图案的图像的数字点，该 校准逻辑还被配置成识别该数字地捕获的具有图案的图像的左上数字 点，并且把每一个剩余的数字点排序在顶行和每一相继行中。
23、 权利要求22的系统，其中，所述具有图案的图像是栅格，并 且所述数字点是该栅格的顶点。
24、 权利要求22的系统，其中，所述计算系统被集成到所述图像 捕获装置中。
25、 权利要求22的系统，其中，所述校准逻辑通过识别具有最小 Y坐标并且在像素区域内具有最小数目的相邻像素的数字点来定位所 述左上数字点。
26、 权利要求23的系统，其中，所述校准逻辑在定位了所述左上 数字点之后生成伪原点，该伪原点被用来定位下一行的左上数字点。
27、 权利要求22的系统，其中，通过把表示数字点的位置的值从无序阵列转移到有序阵列并且一转移就从该无序阵列中删除所述数字 点，来维持所述顺序。
28、 权利要求22的系统，其中，所述图像捕获装置捕获从不同视 点投影的多个图像，并且为所述多个图像中的每一个维持有序阵列。
29、 权利要求27的系统，其中，所述表示位置的值被存储为偏移量。
30、 一种用于应用多个校准点并且调节图像的系统的芯片，该芯 片包括校准逻辑，其执行以下操作定位辉度值高于阈值的像素值； 限定围绕对应于该像素值的像素的区域； 识别该区域中的辉度值高于该阈值的每个像素； 计算围绕所有所识别的像素的裁剪框，该裁剪框被限定在该 区域内；以及识别该裁剪框的中心，以将该裁剪框的中心的坐标分配给所述校准点之一。
31、 一种应用多个校准点并且调节图像的系统，该系统包括校准逻辑，其执行以下操作定位辉度值高于阈值的像素值； 限定围绕对应于该像素值的像素的区域； 识别该区域中的辉度值高于该阈值的每个像素； 计算围绕所有所识别的像素的裁剪框，该裁剪框被限定在该 区域内；以及识别该裁剪框的中心，以将该裁剪框的中心的坐标分配给所 述校准点之一。
全文摘要
本发明提供一种用于调节被投影到弯曲表面上的图像的方法。该方法开始于在被投影到该弯曲表面上的校准图像中捕获校准点。所述方法包括分析所述校准点，以便确定所述各校准点之间的相对位置。在一个实施例中，所述方法利用伪原点来定位对应于相继的各行校准点的起始点。根据所述相对位置对所述各校准点进行排序。经过排序的所述校准点可以被应用来在把所述图像数据投影到所述弯曲表面上之前改变该图像数据。本发明还提供一种用于校准各点从而使得被投影到弯曲表面上的图像看起来不失真的系统。本发明为抬头显示系统的校准技术。
文档编号H04N17/00GK101166288SQ200710180819
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者D·麦法迪恩, T·P·卡丹特塞瓦 申请人:精工爱普生株式会社