图像投影的制作方法

计算机系统通常采用一个或多个显示器，该一个或多个显示器被安装在支架上和/或被结合到计算机系统的某个其它组件中。然而，这些计算机系统由于显示器的被设置的大小和布置而具有有限的显示空间。

附图说明

针对各种示例的详细描述，现在将参考附图，在附图中：

图1是根据本文公开的原理的示例系统的框图；

图2是根据本文公开的原理的图1的系统的示意图；

图3是根据本文公开的原理的图1的系统的另一示意图；以及

图4是根据本文公开的原理的可由图1的系统执行的示例方法的流程图。

记法和术语

贯穿以下描述和权利要求书使用某些术语来指代特定的系统组件。如本领域技术人员将领会，计算机公司可以用不同的名称指代组件。本文档不意图区分在名称而不是功能方面不同的组件。在以下讨论中和在权利要求书中，术语“包括”和“包含”被以开放式的方式使用，并且因此应当解释成意味着“包括但不限于......”。并且，术语“使耦合”或“耦合”意图意味着间接或直接连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以通过直接的电气或机械连接、通过经由其它设备和连接的间接的电气或机械连接、通过光学电气连接或通过无线电气连接来进行。如本文所使用的，术语“近似”意味着加上或减去10％。此外，如本文所使用的，短语“用户输入设备”指代用于由用户将输入提供到电气系统中的任何合适的设备，诸如例如鼠标、键盘、手(或其任何手指)、手写笔、定点设备等。

具体实施方式

以下讨论针对本公开的各种示例。尽管这些示例中的一个或多个可能是优选的，但所公开的示例不应被解释为或以其它方式用作限制本公开(包括权利要求书)的范围。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何示例的讨论仅打算描述该示例，并不意图暗示本公开(包括权利要求书)的范围限于该示例。

现在参考图1，示出了根据本文公开的原理的系统100。在该示例中，系统100一般包括子系统110，该子系统110包括相机160和投影仪单元180并且通信地连接到计算设备150。计算设备150可以包括任何合适的计算设备，同时仍然遵从本文公开的原理。例如，在一些实现中，设备150可以包括电子显示器、智能电话、平板计算机、平板手机、一体式计算机(即，也容纳计算机的主板的显示器)、智能手表或它们的某个组合。

投影仪单元180可以包括任何合适的数字光投影仪组装件，用于从计算设备150接收数据并且投影与该输入数据对应的一个或多个图像。例如，在一些实现中，投影仪单元180包括数字光处理(DLP)投影仪或硅上液晶(LCoS)投影仪，其有利地是能够有多个显示分辨率和大小(诸如例如标准XGA(1024x768)分辨率4∶3宽高比或标准WXGA(1280x800)分辨率16∶10宽高比)的紧凑且功率高效的投影引擎。投影仪单元180进一步连接到计算设备150以便从其接收数据以用于产生光和图像。投影仪单元180可以通过任何合适类型的连接而连接到计算设备150，同时仍然遵从本文公开的原理。例如，在一些实现中，投影仪单元180通过电导体、WI-FI、蓝牙光学连接、超声波连接或它们的某个组合而电气耦合到计算设备150。

在系统100的操作期间，投影仪单元180将图像投影到投影表面190上。投影表面190可以包括环境中的任何合适的表面并且可以不在大小和形状方面被限制。更具体地，投影表面可以是卧室中的墙壁、厨房中的柜台、会议室中的桌台、办公室中的桌子等。在一个实现中，可以基于一组标准来选择投影表面190。这样的标准可以包括大小、质地、障碍的存在等。在一些实现中，如果不满足标准，则可以拒绝该表面选择。例如，相机160可以搜索平坦表面，和/或没有障碍的开放区域，和/或具有一组特定尺寸的区域等。搜索继续，除非标识出满足所需标准的区域。在其它实现中，可以应用各种对准和校准(例如，梯形失真校正)来修改投影表面以满足投影表面的资格所要求的标准。例如，如果在投影表面内检测到障碍(例如，物体、阴影)，则可以应用与本文描述的方式一致的各种方法以鉴于标准而使该区域有资格作为合适的投影表面。如果发现表面不平坦或在其它方面不适合，则可应用各种对准和校准(例如，梯形失真校正)的方法。在另一实现中，所标识的投影表面的背景可以在所产生的投影到该表面上的图像内可选地、数字地移除。

如上面更详细地描述的，在系统100的操作期间，相机160扫描系统100的周围环境并且标识合适的投影区域(例如，投影表面190)以用于投影仪单元180投影从计算设备150接收的数据。在一个实现中，所投影的数据可以包括web页面(例如，天气、电子邮件和社交媒体)、应用(例如，音乐播放器、即时通讯器、照片/视频应用和家庭系统控制面板)、图像或计算设备150的用户界面。进一步地，在其它示例中，数据可以是动态的。更具体地，数据可以利用环境要素来提供语义上下文方面的增强(例如，通过计算机生成的感官输入(诸如声音、视频、图形或GPS数据)来补充其要素的物理真实世界环境的生动的直接或间接视图)。在一个示例中，投影表面可以是厨房墙壁，并且所投影的数据可以与食谱有关。在这样的示例中，投影单元可以将与食谱的原料有关的数据(例如，1杯牛奶、2个蛋)投影到投影表面(例如，厨房中的墙壁或柜台)上，该投影表面包含原料(例如，牛奶、蛋)的物理物体或图片。文本“1杯”可以被投影在厨房柜台上的牛奶盒旁边，和/或文本“2个蛋”可以被投影在厨房墙壁上的图片蛋旁边。

在一个实现中，相机160可以将投影表面190的标识传送给计算设备150，以指示投影单元180在所标识的区域中进行投影。在另一实现中，相机160可以将投影表面的标识直接传送给投影单元180，该投影单元180因此将从计算单元150接收的数据投影到所标识的区域上。在另一实现中，计算设备150可以选择将对投影表面190的选择传送给用户，并且在继续进行任何数据的投影之前向用户请求输入(例如，确认)。如果用户选择拒绝所选区域，则相机可以重新扫描系统100的周围环境以基于相同或不同的标准标识另一投影表面。在这些示例中，用户可以经由手势和/或语音命令与计算设备150通信。为了支持这一点，可以利用系统100中的相机160。此外，系统100可以包括麦克风或被布置成在操作期间从用户接收声音输入(例如，语音)的类似设备。

现在参考图2，示出了根据本文公开的原理的系统200。类似于参考图1讨论的子系统110，系统200一般包括投影仪单元和相机，它们被放置在如图2中所示的容纳单元中。在该实现中，容纳单元是可以放置在房间中的照明器材中的灯泡。当从观看表面观看子系统110时，投影仪单元和相机基本隐藏在容纳单元内部。在其它实现中，容纳单元可以是用于支持组件的任何合适的结构，同时仍然遵从本文公开的原理。此外，在一些实现中，投影仪单元和相机包括倾斜机构(例如，铰链)，该倾斜机构包括旋转轴以使得投影仪单元和相机可以旋转多达360度。在一个示例中，用户(未示出)可以绕着旋转轴旋转系统200以达到相机的最佳观看角度或投影仪单元的最佳投影角度。在另一示例中，用户可以通过通信地连接到系统200的计算设备(类似于参考图1描述的计算设备150)来控制旋转设置。

投影单元投影到触敏垫210上。垫210的表面可以包括任何合适的触敏技术，用于检测和跟踪用户的一个或多个触摸输入以便允许用户与由与系统200和垫210进行通信的计算设备(未示出)执行的软件进行交互。例如，在一些实现中，该表面可以利用已知的触敏技术，诸如例如电阻、电容、声波、红外、应变仪、光学、声脉冲识别、或它们的某个组合，同时仍然遵从本文公开的原理。此外，在该示例中，投影表面220仅在垫210的一部分上延伸；然而，应当领会，在其它示例中，该表面可以基本上在垫210的全部上延伸，同时仍然遵从本文公开的原理。

可以在触敏垫210与计算设备之间使用任何合适的无线(或有线电气耦合)连接，同时仍然遵从本文公开的原理，所述连接诸如例如WI-FI、蓝牙超声波、电缆、电引线、具有磁保持力的装载电弹簧的弹簧针、或它们的某个组合。

如参考图1更详细地描述的，相机扫描系统200的周围环境并标识用于系统200的合适的投影区域的位置。在该示例中，合适的投影区域是触敏垫210。因此，相机扫描以定位垫210。在一个实现中，一旦定位，相机就可以将垫210的位置传送给计算设备，该计算设备然后指示投影仪单元投影到垫210上。在另一实现时，相机可以直接将垫210的位置传送给投影仪单元。

在一个实现中，相机可以是传感器组(bundle)，该传感器组包括多个传感器和/或相机以在操作期间测量和/或检测在垫210上或附近出现的各种参数。例如，该组包括环境光传感器、相机(例如，彩色相机)、深度传感器或相机、以及三维(3D)用户接口传感器。环境光传感器被布置成测量系统200周围的环境的光的强度，以便在一些实现中调整相机的和/或传感器的曝光设置，和/或调整从整个系统中的其它源(诸如例如投影仪单元)发射的光的强度。在一些实例中，相机可以包括彩色相机，其被布置成拍摄部署在垫210上的物体和/或文档的静止图像或视频。深度传感器一般指示3D物体何时在该表面上。具体地，深度传感器可以在操作期间感测或检测放置在垫210上的物体的存在、形状、轮廓、运动和/或3D深度(或物体的(多个)特定特征)。因此，在一些实现中，传感器可采用任何合适的传感器或相机布置来感测和检测布置在传感器的视场(FOV)中的3D物体和/或每个像素(无论是红外的、彩色的还是其它的)的深度值。例如，在一些实现中，传感器可以包括利用大量均匀的IR光的单个红外(IR)相机传感器、利用大量均匀的IR光的双IR相机传感器、结构光深度传感器技术、飞行时间(TOF)深度传感器技术、或它们的某个组合。用户接口传感器包括用于诸如例如手、手写笔、定点设备等的跟踪用户输入设备的任何合适的一个或多个设备(例如，传感器或相机)。在一些实现中，传感器包括被布置成立体地跟踪用户输入设备(例如，手写笔)在其被用户绕着垫210移动时的位置的相机对。在其它示例中，传感器也可以或替代地包括被布置成检测由用户输入设备发射或反射的红外光的(多个)红外相机或(多个)传感器。进一步应当领会，组可以包括代替先前描述的传感器的或除了先前描述的传感器之外的其它传感器和/或相机。此外，如下面将更详细地解释的，组内的每个传感器通信地耦合到计算设备，以使得在操作期间，组内生成的数据可以被传输到计算设备并且计算设备所发出的命令可以被传送到传感器。如上面所解释的，可以使用任何合适的电气耦合和/或通信耦合将传感器组耦合到计算设备，所述电气耦合和/或通信耦合诸如例如电导体、WI-FI、蓝牙光学连接、超声波连接、或它们的某个组合。

在系统200的操作期间，计算设备指示系统200中的投影单元将图像投影到垫210的投影表面220上。更具体地，在系统200的操作期间，从投影仪单元朝向垫210发射光，从而在投影仪显示空间220上显示图像。在该示例中，显示空间220基本上是矩形的并且由长度L和宽度W限定。在一些示例中，长度L可以近似等于16英寸，而宽度W可以近似等于12英寸；然而，应当领会，可以使用长度L和宽度W二者的其它值，同时仍然遵从本文公开的原理。此外，组内的传感器包括感测空间，该感测空间在至少一些示例中与先前描述的投影仪显示空间220重叠和/或对应。投影仪显示空间220限定了组内的传感器被布置成以先前描述的方式监视和/或检测其状况的区域。

进一步地，在一些示例中，部署在组内的传感器也可以生成系统输入，该系统输入被路由到计算设备以用于进行进一步处理。例如，在一些实现中，组内的传感器可以感测用户的手或手写笔的位置和/或存在，并然后生成输入信号，该输入信号被路由到计算设备中的处理器。该处理器然后生成对应的输出信号，该对应的输出信号被以上面描述的方式路由到系统200的投影仪单元。

此外，在至少一些示例的操作期间，系统100的相机可以捕捉物理对象的二维(2D)图像或创建物理对象的3D扫描，以使得然后可以将该物体的图像投影到表面220上以用于对其的进一步使用和操纵。特别地，在一些示例中，可以将物体放置在表面220上以使得组内的传感器可以检测例如物体的位置、尺寸以及在一些实例中检测物体的颜色以增强2D图像或创建它的3D扫描。组内的传感器收集的信息然后可以被路由到计算单元中的处理器。此后，该处理器指导投影仪单元将物体的图像投影到表面220上。还应当领会，在一些示例中，诸如文档或照片之类的其它物体也可以被组内的传感器扫描以便生成其图像，该图像被用投影单元投影到表面220上。

现在参考图3，示出了根据本文公开的原理的系统300。系统300通信地连接到计算设备320。在该示例中，设备320是一体化计算机。设备320的显示器325限定了观看表面并且被沿着设备的正面部署成投影用于由用户340观看和交互的图像。在一些示例中，显示器325包括触敏技术，诸如例如电阻、电容、声波、红外(IR)、应变仪、光学、声脉冲识别、或它们的某个组合。因此，贯穿以下描述，显示器325可以偶尔被称为触敏表面或显示器。此外，在一些示例中，设备320进一步包括要在用户340位于显示器325前面时拍摄用户340的图像的相机。在一些实现中，相机是web相机。进一步地，在一些示例中，设备325也包括被布置成在操作期间从用户340接收声音输入(例如，语音)的麦克风或类似设备。此外，如上面参考图1所描述的，系统300也可以包括被布置成在操作期间从用户340接收声音输入(例如，语音)的麦克风或类似设备。

触敏垫350可以连接到设备320。在一个示例中，连接可以是物理的。然而，应当领会，在其它示例中，垫350可以不物理地连接到设备320，并且可以使用合适的对准方法或设备，同时仍然遵从本文公开的原理。在一个实现中，触敏垫350包括中心轴或中心线、前侧和与前侧轴向相对的后侧。在该示例中，触敏表面被部署在垫350上并且与轴基本对准。类似于图2中所示的垫210，垫的表面可以包括任何合适的触敏技术，用于检测和跟踪用户的一个或多个触摸输入以便允许用户与由设备320或某个其它计算设备(未示出)执行的软件进行交互。例如，在一些实现中，该表面可以利用已知的触敏技术，诸如例如电阻、电容、声波、红外、应变仪、光学、声脉冲识别、或它们的某个组合，同时仍然遵从本文公开的原理。

此外，如下面将更详细地描述的，在至少一些示例中，垫350的表面和设备320电气耦合到彼此，以使得该表面接收的用户输入被传送到设备320。如参考图2所提及的那样，可以在该表面与该设备之间使用任何合适的无线或有线电气耦合或连接，诸如例如WI-FI、蓝牙超声波、电缆、电引线、具有磁保持力的装载电弹簧的弹簧针、或它们的某个组合，同时仍然遵从本文公开的原理。无线连接或有线连接在操作期间在设备320和垫350之间传送信号。

类似于分别在图1和图2中的系统100和/或系统200，系统300包括投影单元和相机。计算设备320指导系统300中的投影单元将图像投影到投影表面310上。此外，计算设备320也可以在显示器325上显示图像(该图像可以或可以不与投影到投影表面310上的图像相同)。投影的图像可以包括通过计算设备320内的软件执行所产生的信息和/或图像。在一个实现中，用户340然后可以经由手势或语音命令与投影表面310上显示的图像进行交互。这些命令可以由系统300中的相机或麦克风来检测。在另一实现中，用户340可以通过物理地接合(engage)触敏表面350来与投影表面310和显示器325上显示的图像进行交互。这样的交互可以通过任何合适的方法发生，所述方法诸如与用户的手的直接交互、通过手写笔、或(多个)其它合适的用户输入设备。当用户340与投影表面310交互时，生成信号，该信号通过先前描述的通信方法和设备中的任何被路由到计算设备320。一旦计算设备320接收到所生成的信号，它就被通过内部导体路径路由到与非暂时性计算机可读存储介质通信的处理器以生成输出信号，该输出信号然后被路由回到系统300中的投影仪单元以实现投影到投影表面310上的图像中的改变。还应当领会，在该过程期间，用户340也可以通过与部署在显示器325上的触敏表面350的接合和/或通过诸如例如键盘和鼠标之类的另一用户输入设备而与显示器325上显示的图像进行交互。

在一些示例中，系统300可以将多个图像投影到多个投影表面上。每个表面上的每个图像可以由一个用户或不同的用户控制。这些系统可以直接地或经由它们通信地连接到的计算单元与彼此通信。更具体地，系统300可以用于创建用于一个或多个用户之间的远程合作的共享数字工作空间。(具有投影仪单元和相机的)另一系统可以通过任何合适的连接而通信地链接到系统300，以使得可以在系统之间自由地传递信息和/或数据，所述连接诸如例如电导体、WI-FI、蓝牙光学连接、超声波连接、或它们的某个组合。在用户之间的合作期间，可以将图像投影在与系统相关联的先前以方式进行扫描的投影表面上。例如，一个用户可以通过用手(或其它物体)指来与第一系统的投影表面上的所投影的图像进行交互。组内的相机或传感器可以以先前描述的方式感测该交互，并且然后捕捉手的图像或视频，该图像或视频然后被投影到第二系统的表面上，以使得第二系统的用户可以观看第一系统的用户的手之间的交互。在用户之间的合作期间，通过任一计算设备上的软件执行所生成的数字内容可以经由投影仪单元显示在两个表面上，以使得两个用户可以各自查看共享的数字内容并且以合作的方式与共享的数字内容进行交互。

虽然已经将计算设备150描述为一体化计算机，但是应当领会，在其它示例中，设备150可以进一步采用对更传统的用户输入设备的使用，诸如例如键盘和鼠标。此外，虽然组内的传感器已经被描述为每个表示单个传感器或相机，但是应当领会，传感器中每个可以各自包括多个传感器或相机，同时仍然遵从本文描述的原理。

应当注意，在其它实现中，系统300可以用于家庭自动化。更具体地，系统300和/或计算设备320可以通信地耦合到家中的各种系统(例如，恒温器、照明设备、器具、安全警报系统等)。与这些家庭系统相关联的控制面板(例如，用户界面)可以经由系统300中的投影仪单元而显示在投影表面310上。用户340可以通过提供语音和/或手势命令来与显示的图像进行交互，该语音和/或手势命令被相机和/或麦克风捕捉并传输到计算设备320。计算设备320然后基于从用户340接收的输入来修改家庭系统设置。例如，与家庭警报系统相关联的控制面板用户界面可以被显示在投影表面310上。用户340可以选择打开警报系统并且经由手势(例如，击掌)和/或语音命令(例如，“打开房屋警报”)来传送该请求。系统300中的相机和/或麦克风可以捕捉来自用户340的命令并将信号传输到计算单元，该计算单元然后继续将安全系统的设置改变成开着(ON)。可以提供其它示例，同时仍然遵从本文公开的原理。

在一些实现中，系统300可以具有环境中的永久位置(例如，房屋中的房间)。在其它示例中，系统300可以是便携式的。例如，用户340可以选择将系统300用作可穿戴配件。更具体地，用户340可以选择在环境(例如，家)中随身携带系统300。在这样的实现中，系统300维持与计算单元325的连接。尽管在该示例中，计算单元示出为静止的一体化计算设备，但在另一实现中，计算单元可以是随用户340移动的便携式设备(例如，移动设备、平板计算机、智能手表等)。在这样的示例中，当启动系统300的操作时，系统300可以确认与计算设备的有效连接，扫描周围环境并标识投影表面，并且在来自计算设备的图像被提供时对其进行投影。

现在参考图4，根据本文公开的原理示出了可由与参考图1-3描述的系统100-300类似的系统执行的示例方法的流程图。在框410处，该系统基于至少一个标准、经由相机来标识投影空间。在框420处，该系统中的投影仪单元对从该系统连接到的计算设备接收的图像进行投影。在框430处，该系统捕捉与所投影的图像有关的输入。在一个实现中，这样的输入可以来自用户，并且可以经由麦克风或相机来捕捉，并且可以被传送到计算设备。计算设备可以基于输入来更新图像，并且将其传输回到该系统以投影在投影空间上。在框440处，系统对更新的图像进行投影。

上面的讨论打算说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全领会上面的公开，许多变化和修改对本领域技术人员将变得显而易见。意图以下权利要求书被解释成包含所有这样的变化和修改。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种系统，包括：

相机，其用以基于至少一个标准来标识投影区域；以及

投影仪单元，其可附连到所述相机并用以响应于所述投影区域标识将图像投影到所述投影区域；

其中所述投影仪单元从计算单元接收所述图像并且接收将所述图像投影到所述投影区域上的指令，并且

其中所述相机捕捉输入并将所述输入提供到所述计算单元，所述计算单元基于所述输入来更新所述图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述相机和所述投影仪位于容纳单元中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述容纳单元是照明器材。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述相机要旋转多达360度以标识所述投影区域，并且所述投影仪单元要旋转多达360度以对所述图像进行投影。

5.根据权利要求1所述的系统，其中当所述投影区域落在触敏垫上时进一步包括所述触敏垫，并且所述投影仪单元要将所述图像投影到所述触敏垫上。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述触敏垫被通信地耦合到所述计算单元，并且用户通过经由所述触敏垫提供输入来与所述计算单元进行交互。

7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用以从用户接收所述输入的麦克风，其中所述输入包括手势和/或语音命令。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述计算单元要在所述相机标识出所述投影区域时向所述用户请求确认。

9.根据权利要求7所述的系统，其中基于来自所述用户的所述输入来操纵所述投影区域上的所述图像。

10.根据权利要求1所述的系统，其中在与另一系统的远程合作期间，所述计算单元要使得所述投影仪单元将所述图像投影到所述投影区域上，所投影的图像包括从所述另一系统接收的物理内容以及数字内容的图像，所述计算单元包括要在其上显示来自所述另一系统的视频图像的显示器。

11.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述投影仪要将家庭自动化界面投影到所述投影区域上以允许用户与家庭自动化系统进行交互，并且

所述相机要捕捉来自所述用户的、要在所述家庭自动化系统上实现的命令。

12.一种系统，包括：

相机，其用以标识投影表面；

投影仪单元，其用以响应于投影表面标识将图像投影到所述投影表面上；以及

计算单元，其通信地可附连到所述投影仪单元和所述相机，

其中所述计算单元要使得所述相机扫描放置在所述投影表面上的物理物体以从而产生扫描图像，并且然后要使得所述投影仪单元将所述扫描图像投影回到所述表面上。

13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括多个相机，所述多个相机中的至少一个相机用于深度检测并且所述多个相机中的至少两个相机用于立体手写笔跟踪。

14.一种处理器实现的方法，包括：

由相机基于标准来标识投影区域；

响应于所述投影区域标识，由投影仪单元将图像显示在所述投影区域上；

捕捉与所述图像有关的输入；以及

基于所捕捉的输入来更新所投影的图像。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括执行对准和校准方法以改善所述投影区域。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

申请人根据“专利合作条约第19条”的有关规定，对本国际申请的权利要求书作了如下修改：

原权利要求书：修改权利要求1、12和14。

随函附上原权利要求书全文替换页。