專利名稱：防止主持人的身影投影到投影屏上的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
美國(guó)專利No.6,361,173描述了一種投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)禁止投影圖像中的選取像素，從而當(dāng)主持人步入到投影屏前面時(shí)防止投影到主體(主持人)身上。定位那些投影到主持人身上的圖像像素的優(yōu)選方式是利用紅外相機(jī)與紅外燈結(jié)合，用紅外照明探照屏幕。主持人和屏幕之間的紅外反射差異可以識(shí)別主持人區(qū)域中的那些像素。
禁止投影的圖像照射主持人，使得主持人能夠朝向他的觀眾而不被投影儀耀眼。防止圖像投影到主持人身上還消除了會(huì)干擾觀眾的部分圖像的畸變。
有選擇的禁止很大程度地有助于主持人活動(dòng)的舒適性和自由度。主持人已經(jīng)遮擋了視線中的一部分屏幕圖像，而他的身影又遮擋了很多觀眾的再一個(gè)圖像區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
主持人的身影通過(guò)從兩個(gè)位于屏幕中線兩側(cè)大約45°且屏幕中心之上的電子投影儀投射圖像來(lái)消除。每個(gè)投影儀配置有直線校正，使得兩個(gè)圖像重疊并出現(xiàn)在屏幕上。
紅外相機(jī)定位主持人的側(cè)影輪廓，并由此推算主持人的身體中心。選擇性地禁止左側(cè)投影儀的圖像，使得圖像不投影到屏幕上主持人中心后面的連線右側(cè)。同樣抑制右側(cè)投影儀從而不把圖像投影到連線的左側(cè)。兩個(gè)圖像片段在主持人身后結(jié)合，形成一個(gè)完整的投影圖像。
當(dāng)主持人走過(guò)屏幕時(shí)，圖像連線跟蹤主持人并保持在他身后。主持人與屏幕相隔至少18英寸時(shí)不投下陰影。不被任一投影儀照射(遮蔽)的主持人可以舒服地直接看著他的觀眾。


圖1是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及兩個(gè)電子圖像投影儀和紅外相機(jī)的位置的平面圖；圖2是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及兩個(gè)電子圖像投影儀和一個(gè)中央紅外相機(jī)的位置的平面圖；圖3是表示主持人在正面投影屏之前的位置以及投影屏一個(gè)邊緣處的測(cè)距儀的平面圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，電子圖像投影儀和紅外相機(jī)及照明器位于點(diǎn)1。第二電子圖像投影儀和紅外相機(jī)及照明器位于點(diǎn)6。位于點(diǎn)1和點(diǎn)6的紅外相機(jī)和照明器非常接近也處于圖像投影儀的上下。主持人7的位置距投影屏大約十八英寸或更遠(yuǎn)。圖1中，點(diǎn)1和6處的設(shè)備顯示出與屏幕中心呈大約45°，并朝著天花板升高。房間的形狀和天花板的高度決定擺放投影儀和相機(jī)的點(diǎn)1和6的實(shí)際位置。
在水平面上偏離屏幕中心的兩個(gè)圖像投影儀(點(diǎn)1和6)也垂直地偏離中心，位置接近房間的天花板。因此在兩個(gè)坐標(biāo)軸上進(jìn)行投影圖象的直線校正。
在攝影技術(shù)中，偏心相機(jī)的直線校正通過(guò)在水平和垂直平面中平移相機(jī)透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而獲得物理上方形物體的物理方形攝影圖像。
在電子投影儀的情形中，補(bǔ)償離軸投影所需的圖像畸變可以通過(guò)投影之前使圖像預(yù)畸變來(lái)電子化地實(shí)現(xiàn)。
紅外照明器是一個(gè)小的紅外燈和反射器，它用近紅外光從位置1和6照射投影屏。位置1和6處的紅外相機(jī)提供限定主持人從位置1和6中的每一個(gè)看去的側(cè)影輪廓的像素的探測(cè)。利用這兩個(gè)側(cè)影輪廓，計(jì)算每個(gè)側(cè)影輪廓的質(zhì)心以定位其近似中心。從左右相機(jī)的視角進(jìn)行這個(gè)計(jì)算，兩個(gè)質(zhì)心的平均值成為主持人的近似質(zhì)心。主持人的近似質(zhì)心將用于定位垂直連線。
分別在屏幕兩側(cè)的兩個(gè)投影儀向屏幕上投影相同的圖像。通過(guò)直線校正，左側(cè)圖像與右側(cè)投影儀發(fā)出的圖像重疊并記錄。左側(cè)投影儀發(fā)出的部分圖像被禁止。其余的圖像片段只出現(xiàn)在主持人中心后面的屏幕上垂直連線的左側(cè)。
右側(cè)投影儀同樣地被禁止，使得其圖像片段只出現(xiàn)在屏幕中垂直連線的右側(cè)。兩個(gè)圖像片段在主持人后面的連線處相會(huì)。
從圖1中可以看出，位于屏幕前方大約身體寬度的主持人，投影圖像的左右片段在主持人后面結(jié)合，形成一個(gè)完整的圖像而不帶出陰影。當(dāng)主持人在屏幕前面走動(dòng)時(shí)，紅外相機(jī)跟蹤主持人的位置。因此，兩個(gè)離軸投影儀的連線跟隨并保持在主持人身后。兩個(gè)圖像也在屏幕上主持人頭頂之上結(jié)合。
每個(gè)投影儀被禁止投影到連線之上。兩個(gè)紅外相機(jī)從它們各自的視點(diǎn)各自產(chǎn)生主持人的一個(gè)側(cè)影輪廓。每個(gè)投影儀也被禁止在主持人的側(cè)影輪廓區(qū)域中。因?yàn)槊總€(gè)圖像片段的離軸投影，所以每個(gè)圖像片段都不會(huì)將圖像投影到主持人身上。因此，不存在禁止投影儀處于主持人側(cè)影輪廓區(qū)內(nèi)的需要。
但是，當(dāng)主持人指向屏幕中投影圖象上的某一條目時(shí)可以在任何時(shí)候?qū)⑵涫趾透觳惭由斓饺魏我粋€(gè)投影光束(1-3-2和6-3-5)。但是，總是在主持人的側(cè)影輪廓中起作用的禁止功能將防止投影到延伸的手或胳膊上。接近屏幕的手和胳膊將很大程度上覆蓋他自己的身影。
在獲得離軸投影的直線校正的處理中，因?yàn)閷挼碾x軸投影角度，屏幕左右邊緣的亮度很可能不相同，因而加重了主持人頭頂之上的連線可視性。
當(dāng)兩個(gè)區(qū)域之間的亮度差小到百分之一時(shí)，同一顏色但不同亮度的兩個(gè)區(qū)域的連結(jié)是可視的。由于直線校正，由于在存在離遠(yuǎn)近屏幕邊緣有距離差的地方的廣角離軸投影以及由于投影儀本身的光學(xué)特性，很可能引發(fā)亮度的不均勻性。所有的這些亮度變化綜合形成屏幕上的亮度分布圖案以及可視的連線。
當(dāng)對(duì)提供給投影儀的電子信號(hào)投射一個(gè)白色場(chǎng)時(shí)，通過(guò)增加亮度分布圖案的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)均勻的屏幕亮度。如果有，其余連線的可視性可以通過(guò)一個(gè)圖像片段簡(jiǎn)短地漸隱到別的圖像中而減小。
當(dāng)投影屏的表面是一個(gè)半遮光層面時(shí)也可以造成可視連線。遮光白屏將有一個(gè)180°的均勻亮度分布，并且不會(huì)誘發(fā)連線。
上述的程序給主持人提供在投影屏前面的場(chǎng)所上穿行的完全自由度而不攔截任何投影光束。任何時(shí)候投影圖象都將不會(huì)投影到主持人身上，因?yàn)閺拿總€(gè)投影儀看，兩個(gè)投影儀被選擇地禁止出現(xiàn)在主持人的側(cè)影輪廓中。這也意味著主持人看不見投影透鏡的耀眼閃光。沒有投影強(qiáng)光閃耀主持人，他就可以舒服的朝觀眾看去。
偏離中心座位上的觀眾通常會(huì)看到主持人的身影。因?yàn)殡p投影，所以觀眾看不到身影。當(dāng)主持人在投影屏前移步時(shí)觀眾通?？吹酵队皥D象的擾動(dòng)變形。通過(guò)偏心投影和選擇禁止，投影的圖像將永遠(yuǎn)不會(huì)落到主持人身上，甚至當(dāng)主持人把胳膊延伸到任一投影光束中時(shí)也是如此。
從每個(gè)投影儀看去，主持人的側(cè)影輪廓清晰地限定主持人的區(qū)域，并且這些像素被禁止(即，變黑)。然后，同樣這些像素可以分配給選定的照明信號(hào)。此信號(hào)在暗的大禮堂中提供主持人低水平的補(bǔ)充照明。補(bǔ)充照明被指定亮度水平，如果需要，也指定顏色。這種補(bǔ)充照明不延伸到主持人之上，因此不會(huì)沖掉投影的屏幕圖像。
利用兩個(gè)位于房間側(cè)面高且合適位置的投影儀，主持人可以較為舒適地觀察他的觀眾，甚至在他受到兩個(gè)投影儀發(fā)出的補(bǔ)充照明時(shí)也是如此。
備選方案以上描述了進(jìn)行減少陰影地投影的優(yōu)選方法。圖2中示出了只利用一個(gè)紅外相機(jī)和照明器的另一個(gè)實(shí)施例。紅外相機(jī)9探測(cè)主持人的側(cè)影輪廓，以計(jì)算質(zhì)心。該質(zhì)心用于定位主持人中心正后方投影屏幕上的點(diǎn)3。投影圖像的左右部分將在主持人身后屏幕上的點(diǎn)3處結(jié)合，并且當(dāng)主持人在屏幕前方走動(dòng)時(shí)該連線將跟蹤主持人。
單個(gè)相機(jī)9將滿足跟蹤主持人位置并建立投影連線3的要求。從投影位置1和6看，從位置9產(chǎn)生的禁止信號(hào)與主持人的側(cè)影輪廓不匹配。因此，從單個(gè)中心紅外相機(jī)9看的主持人側(cè)影輪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。
只有一個(gè)紅外相機(jī)和照明器的系統(tǒng)將價(jià)格低廉并且將完全滿足大部分的應(yīng)用。因?yàn)闆]有投影光束落在主持人身體上，所以他可以不承受投影儀的耀眼強(qiáng)光而直接觀察他的觀眾。
圖3表示處于屏幕一個(gè)邊緣的測(cè)距儀10用在某些相機(jī)中自動(dòng)確定焦距的應(yīng)用。該裝置足夠用于探測(cè)屏幕邊緣到主持人7的近邊緣的距離。對(duì)測(cè)距儀的指示范圍增加主持人身體的一半寬度來(lái)定位大致的質(zhì)心，并且對(duì)于定位主持人身后的連線位置也是合格的。
為定位主持人身后的連線，可以選擇比圖2所示的單紅外相機(jī)便宜的測(cè)距儀。位于屏幕對(duì)向邊緣的第二測(cè)距儀將可以提高極寬屏幕的測(cè)距精度。因?yàn)闇y(cè)距儀有一個(gè)最小測(cè)距范圍，在該范圍內(nèi)不能測(cè)量，測(cè)距儀應(yīng)該放置在屏幕邊緣的至少這個(gè)范圍之外。
在圖2所示中心單紅外相機(jī)的情形中，圖3所示的測(cè)距儀的選擇導(dǎo)致沒有屏幕陰影的投影系統(tǒng)的改進(jìn)。當(dāng)主持人在屏幕前面走動(dòng)時(shí)，測(cè)距儀允許雙投影儀跟蹤主持人并連結(jié)主持人身后的投影圖像片段。因?yàn)闆]有投影光束落在主持人身上，所以他可以直接觀察他的觀眾而不會(huì)受到投影儀的耀眼強(qiáng)光。
權(quán)利要求
1.一種把圖像投影到投影屏幕上但不投影到在所述屏幕前走動(dòng)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驟a)對(duì)從所述屏幕中心線相反兩側(cè)上的兩個(gè)離軸位置同時(shí)投影到所述屏幕上的圖像產(chǎn)生左右校正，其中所述圖像的兩個(gè)投影記錄在所述屏幕上成為一個(gè)圖像；b)產(chǎn)生所述主持人側(cè)影輪廓的質(zhì)心；c)定位所述主持人質(zhì)心正后方所述屏幕上的垂直連線；d)禁止來(lái)自左側(cè)投影儀的投影圖像中延伸到所述連線右側(cè)的部分；e)禁止來(lái)自右側(cè)投影儀的投影圖像中延伸到所述連線左側(cè)的部分，由此由左右圖像片段在屏幕上提供完整的投影圖象，任何一個(gè)所述圖像片段也不投影到主持人身上，并且也不將所述主持人的身影投注到屏幕上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的校正是直線的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述主持人與屏幕至少相隔18英寸。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述投影儀設(shè)置在觀眾之上以及投影屏幕的左右邊緣之外。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述主持人的質(zhì)心是由接近所述兩個(gè)圖像投影儀中每一個(gè)的紅外照明器和相機(jī)獲得的主持人的兩個(gè)紅外圖像確定的兩個(gè)質(zhì)心的平均值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述質(zhì)心是由位于屏幕中心的紅外相機(jī)獲得的單個(gè)紅外側(cè)影輪廓得到的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述質(zhì)心是通過(guò)位于所述投影屏幕左右邊緣其中一處的測(cè)距儀確定的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于測(cè)距儀位于所述屏幕的左右邊緣，用于提高定位所述主持入質(zhì)心的精確度。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從左右投影位置兩處的紅外相機(jī)獲得所述主持人的側(cè)影輪廓，并且所述側(cè)影輪廓中的所有像素被連續(xù)禁止，以免投影到所述主持人的部分延伸到投影光束中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于分配所有在所述側(cè)影輪廓中禁止的像素的RGB水平，為昏暗光線的大禮堂中的主持人補(bǔ)充照明。
11.如權(quán)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個(gè)。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的投影儀從所述屏幕到所述屏幕中心的左右是離軸的，并且從所述屏幕中心垂直離軸。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于對(duì)水平和垂直軸上的投影圖像都實(shí)施所述直線校正。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述投影圖像的左右片段漸隱地與連線重疊，由此使得兩個(gè)圖像片段的連結(jié)線不太可視。
15.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于對(duì)每個(gè)直線校正的圖像進(jìn)行亮度校正，以補(bǔ)償直線校正、投影屏遠(yuǎn)近側(cè)之間的離軸投影距離以及投影儀光學(xué)元件產(chǎn)生的亮度差。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于在投影所述圖像之前對(duì)直線校正的圖象進(jìn)行所述亮度校正，并且所述亮度校正是投影白色場(chǎng)時(shí)投影儀在屏幕上的亮度分布圖案的RGB變化的反轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述亮度校正是關(guān)于每個(gè)投影儀彼此獨(dú)立進(jìn)行的全場(chǎng)校正。
全文摘要
一種把圖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。對(duì)從屏幕中心線相反兩側(cè)上的兩個(gè)離軸位置同時(shí)投影到屏幕上的圖像進(jìn)行左右校正，其中所述圖像的兩個(gè)投影記錄在屏幕上成為一個(gè)圖像。產(chǎn)生主持人側(cè)影輪廓的質(zhì)心。定位所述主持人質(zhì)心正后方屏幕上的垂直連線。禁止來(lái)自左側(cè)投影儀的投影圖像中延伸到連線右側(cè)的部分。也禁止來(lái)自右側(cè)投影儀的投影圖像中延伸到連線左側(cè)的部分，由此由左右圖像片段在屏幕上提供完整的投影圖象，任何一個(gè)所述圖像片段也不投影到主持人身上，并且也不將主持人的身影投注到屏幕上。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1902544SQ200480040038
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者P·E·弗拉霍斯 申請(qǐng)人:伊馬特公司