專利名稱：用于抑制投影圖像所選區(qū)域的投影的方法和設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
在會(huì)議室或教室中，在相對(duì)小的屏幕上，發(fā)言者容易借助指示棒指向屏幕上的區(qū)域。較大投影屏幕的使用需要發(fā)言者使用激光指示器或前進(jìn)到投影場(chǎng)景中以指向各個(gè)單元。
在發(fā)言時(shí)，許多已進(jìn)入場(chǎng)景的發(fā)言者愿意轉(zhuǎn)身并直接看到其觀眾。不幸的是，處于投影束中時(shí)，投影儀使他眼花并且看不見其觀眾。此外，有其文本和圖形的場(chǎng)景被投影到發(fā)言者身上，這對(duì)于觀眾來(lái)說是相當(dāng)分散注意力的。
發(fā)明概述視頻投影儀在投影屏幕上示出所需場(chǎng)景。接近視頻投影儀的紅外線源用不可見的紅外線輻射均勻地淹沒(flood)投影屏幕。亦接近視頻投影儀的紅外線敏感的相機(jī)觀察投影屏幕并只看見對(duì)屏幕的均勻紅外線照明。一旦對(duì)象進(jìn)入投影視頻圖像中，從該對(duì)象反射的紅外線將不匹配從投影屏幕反射的紅外線，由此標(biāo)識(shí)對(duì)象區(qū)域。對(duì)象占用的區(qū)域中的投影場(chǎng)景的所有像素在到達(dá)視頻投影儀之前被抑制。該對(duì)象然后可直接看到觀眾，而無(wú)需被投影儀使得眼花。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示出包括本發(fā)明的部件的方塊圖。
圖2是一個(gè)曲線，示出了與屏幕的紅外線偏差和視頻信號(hào)的減小之間的關(guān)系。
圖3是操作系統(tǒng)的單元的邏輯圖。
發(fā)明詳述圖1的項(xiàng)目1表示待投影到投影屏幕3上的視頻圖像的源。項(xiàng)目1可以是計(jì)算機(jī)、錄像機(jī)、數(shù)字視頻盤、另一個(gè)相機(jī)或其它視頻圖像的源。
來(lái)自圖像源1的視頻程序信號(hào)被連接于抑制器2，在這里所選像素處的視頻信號(hào)可被抑制。程序信號(hào)然后從抑制器2被連接于視頻投影儀6，其在投影屏幕3上投影程序圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，紅外線源7被用于均勻地照射投影屏幕3。作為紅外線的照明，該照明不被觀察者看見。相機(jī)5是紅外線敏感的視頻相機(jī)，其觀察均勻照明的投影屏幕。相機(jī)5的輸出被連接于視頻抑制器2。來(lái)自視頻投影儀在抑制器2處的紅外線信號(hào)被清為零。在對(duì)象4進(jìn)入投影束的情況下，對(duì)象的紅外線反射有可能比投影屏幕的均勻紅外線亮度水平高或低。與為投影屏幕建立的紅外線信號(hào)電平的任何紅外線偏差表示該對(duì)象。標(biāo)識(shí)對(duì)象位置的那些所檢測(cè)的像素的地址被用于抑制這些相同地址處的視頻程序信號(hào)。
總有對(duì)象衣服上的某個(gè)小區(qū)域?qū)⒎瓷渑c屏幕完全相同量的紅外線的可能性。在該區(qū)域中，抑制器被欺騙，而視頻信號(hào)不被抑制。這樣的區(qū)域是幾乎沒有問題的，這是因?yàn)閬?lái)自對(duì)象臉部的紅外線反射匹配來(lái)自屏幕的紅外線反射的可能性是幾乎沒有的。
通過選擇最不可能匹配對(duì)象反射水平的紅外線相機(jī)的通帶，可減小欺騙抑制邏輯的可能性。
近紅外帶寬是很寬的，并且白熾源提供的紅外線提供了平坦的寬照明帶寬。紅外線敏感的相機(jī)可因此被配備鄰接諸如700-800、800-900和900-1000納米的通帶的濾波器。僅需要通帶的小移動(dòng)來(lái)導(dǎo)致紅外線反射的大變化?？稍谠O(shè)置期間進(jìn)行濾波器選擇以防止對(duì)象的紅外線反射匹配屏幕的紅外線反射。
選擇外部通帶相機(jī)濾波器的變型是在相機(jī)中結(jié)合兩個(gè)或多個(gè)紅外線圖像通道，每個(gè)都被濾波至不同的通帶，同時(shí)分離的紅外線基準(zhǔn)幀被存儲(chǔ)用于每個(gè)通帶。
非常不可能的是對(duì)象的紅外線反射將同時(shí)匹配兩個(gè)或多個(gè)紅外線通帶的紅外線反射。
選項(xiàng)本發(fā)明的目的是當(dāng)對(duì)象進(jìn)入投影圖像時(shí)抑制投影圖像落到對(duì)象上。因此有必要分離對(duì)象與正被投影到其上的場(chǎng)景。
存在檢測(cè)對(duì)象位置的幾種現(xiàn)有方式。標(biāo)準(zhǔn)差別鍵控(standarddifference key)或遮罩(matte)依賴于空白屏幕的基準(zhǔn)幀來(lái)與隨后的幀比較以檢測(cè)對(duì)象的位置。由于可見光譜內(nèi)的圖像亦被投影到屏幕上，標(biāo)準(zhǔn)差別鍵控看起來(lái)在該應(yīng)用中不起作用。
另一個(gè)選項(xiàng)是用可見波長(zhǎng)以外的紫外線光的一個(gè)或多個(gè)帶淹沒投影屏幕。
人們可能亦通過使用對(duì)人體溫度敏感的長(zhǎng)波紅外線相機(jī)來(lái)分離對(duì)象與投影屏幕。由于這種類型的相機(jī)看到體溫，不需要用長(zhǎng)波紅外線來(lái)淹沒屏幕。
其它方法通過雷達(dá)或聲納技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)對(duì)象的存在，該技術(shù)檢測(cè)正處于比屏幕短的距離的對(duì)象。
立體裝置和最大化圖像細(xì)節(jié)已在自動(dòng)相機(jī)中被用于確定距離。提供分離對(duì)象與投影圖像的信號(hào)的任何方案可在本發(fā)明中被用于抑制對(duì)象占用的區(qū)域中的投影圖像。
優(yōu)選選項(xiàng)在本發(fā)明中使用的優(yōu)選選項(xiàng)是使用近紅外線來(lái)照射投影屏幕。投影屏幕的紅外線亮度水平可被監(jiān)視，并且基準(zhǔn)幀可被更新以補(bǔ)償對(duì)紅外線源的線電壓變化。當(dāng)紅外線差很小時(shí)，經(jīng)更新的基準(zhǔn)幀允許經(jīng)改進(jìn)的對(duì)象檢測(cè)。通過使用輻射光譜的紅外線部分，被投影和被檢測(cè)的紅外線圖像不受投影圖像內(nèi)容變化的影響。
使用紅外線照明以產(chǎn)生差遮罩或比遮罩提供了標(biāo)識(shí)對(duì)象占用的那些像素的實(shí)用方法。為了這個(gè)目的用于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋日谡趾筒钫谡值姆匠倘缦卤日谡秩鬒Ro≤IRm則M＝IRo/IRm若IRo＞IRm則M＝IRm/IRo若IRm＝IRo＝0則M＝0差遮罩M＝1-{max[(IRo-IRm)，(IRm-IRo)]}其中IRo＝所觀察的IR像素值IRm＝所存的IR像素值(在相同位置處)M＝所計(jì)算的遮罩值與開關(guān)動(dòng)作相反，投影圖像的抑制可以是連續(xù)的，或者是線性的或者是非線性的。如果是非線性的，則使紅外線信號(hào)的最早和最小的可檢測(cè)變化導(dǎo)致視頻信號(hào)電平的小減小量。隨著偏差增加，抑制的速率增加。當(dāng)偏差接近所選水平時(shí)，抑制速率被迅速增加至截止點(diǎn)或接近截止點(diǎn)的所選低水平。發(fā)生信號(hào)抑制的可變速率防止了開關(guān)動(dòng)作的開-關(guān)閃變效應(yīng)。圖2說明了這個(gè)關(guān)系。
術(shù)語(yǔ)“抑制”被定義為對(duì)象占用的區(qū)域中的投影圖像水平的減小。事實(shí)上，如果所述水平被減小到全水平的大約5％，則對(duì)象的可見度被減小到可視的黑。當(dāng)很少或沒有到對(duì)象上的投影儀照明時(shí)，它將不接收照明，除了周圍的室內(nèi)光，當(dāng)使用投影儀時(shí)所述光典型地被衰減至很低的水平。
由于來(lái)自視頻投影儀的對(duì)象照明已被抑制到接近零，表示白(或彩色)光的RGB水平可被添加給限定對(duì)象區(qū)域的那些像素。對(duì)象的照度可因此被增加到由周圍光單獨(dú)產(chǎn)生的照度以上。盡管處于較低水平，增加周圍室內(nèi)光的補(bǔ)充對(duì)象照明有可能對(duì)面向投影儀的對(duì)象有一些干擾。
U.S.專利No.5,270,820中描述的技術(shù)可被用于定位發(fā)言者的頭部(或其它末端)。有了這個(gè)附加信息，被投影到對(duì)象上的白(或彩色)光可在其頭部和眼睛的區(qū)域中被抑制。
術(shù)語(yǔ)“投影屏幕”或“屏幕”已在以上被使用。該屏幕可以是白的、粒狀的、金屬的或涂以金屬的透鏡狀的，或者是適合于觀察投影圖像的任何表面。
實(shí)施在圖1中，項(xiàng)目1視頻程序源可以是由用戶選擇的計(jì)算機(jī)、錄像機(jī)或視頻盤。
視頻投影儀6和投影表面3是由用戶選擇的商業(yè)裝置。如果需要，紅外線濾波器去除視頻投影束中的任何殘余紅外線。
紅外線敏感的相機(jī)5是視頻相機(jī)，其感光器擴(kuò)展到700納米以上的近紅外線中。濾波器被置于相機(jī)透鏡上以去除可見波長(zhǎng)。
紅外線源7是使用白熾燈的投影儀。濾波器被置于紅外線源上以去除可見光。項(xiàng)目2是檢測(cè)器/抑制器。其功能已在較早時(shí)被描述。
圖3是邏輯流程圖，其示出對(duì)象檢測(cè)和程序信號(hào)抑制的功能。參考圖3，框1可以是480線VGA逐行掃描低分辨率相機(jī)，或者對(duì)近紅外線敏感的任何其它低分辨率相機(jī)。框2是紅外線照明的屏幕的所存紅外線圖像，對(duì)象從場(chǎng)景中被去除。屏蔽發(fā)生器3比較紅外線敏感的相機(jī)的圖像和存儲(chǔ)器2中的清晰幀圖像并且任何差別識(shí)別對(duì)象占用的那個(gè)區(qū)域，如果其存在?？?將對(duì)象檢測(cè)信號(hào)從開-關(guān)信號(hào)整形為線性或非線性信號(hào)，如圖2中所示。
框5是要投影到投影屏上的程序源。通常，程序視頻是具有比NTSC信號(hào)高的多的分辨率的圖像。框6確定程序圖像的分辨率并且將該尺寸數(shù)據(jù)連接到用作標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的框7以按比例縮放紅外線相機(jī)的尺寸，從而匹配投影圖像的尺寸。在匹配了圖像尺寸之后，如果對(duì)象存在，在對(duì)象占用的區(qū)域中程序圖像在框8中被抑制。投影儀9將程序圖像投影到屏幕上，但不將程序投影到對(duì)象上。
權(quán)利要求
1.一種方法，當(dāng)對(duì)象進(jìn)入被用于產(chǎn)生投影圖像的束時(shí)，用于抑制正被投影到投影屏幕上的圖像的一部分的投影，該方法包括步驟a)通過預(yù)定檢測(cè)技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)將被進(jìn)入所述束的對(duì)象截取的投影圖像的一部分；b)抑制所述部分中像素的信號(hào)電平以減小被投影到所述對(duì)象上的束的信號(hào)電平。
2.一種方法，當(dāng)對(duì)象進(jìn)入被用于產(chǎn)生投影圖像的束時(shí)，用于抑制正被投影到投影屏幕上的圖像的一部分的投影，該方法包括步驟a)用來(lái)自紅外線源的紅外線輻射均勻地照射所述投影屏幕，b)將可見的圖像投影到所述投影屏幕上，c)使用紅外線敏感的相機(jī)來(lái)捕獲由所述紅外線照射的投影屏幕產(chǎn)生的像素信號(hào)電平，d)將所捕獲的信號(hào)電平存儲(chǔ)為紅外線基準(zhǔn)幀，e)比較所述基準(zhǔn)幀中的所述信號(hào)電平與正被投影和捕獲的每個(gè)圖像幀的紅外線敏感的信號(hào)電平，f)將所述對(duì)象區(qū)域中的像素標(biāo)識(shí)為紅外線敏感的相機(jī)的圖像中的像素，它的紅外線信號(hào)電平不匹配所述紅外線基準(zhǔn)幀中對(duì)應(yīng)地址處的所述所存紅外線信號(hào)電平，g)對(duì)地址已被標(biāo)識(shí)為對(duì)象地址的投影圖像中的每個(gè)像素的信號(hào)電平進(jìn)行抑制，由此防止包含投影圖像的束被投影到所述對(duì)象上。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述投影屏幕是白墻、遮罩白投影屏幕、粒狀屏幕、涂以金屬的透鏡狀屏幕之一。
4.權(quán)利要求2的方法，其中至少兩個(gè)紅外線帶被用在檢測(cè)技術(shù)中，并且對(duì)于所述至少兩個(gè)紅外線帶的任何一個(gè)，如果在給定像素位置處發(fā)生新圖像幀信號(hào)電平和所存基準(zhǔn)幀信號(hào)電平之間的不匹配，則所述對(duì)象被檢測(cè)到。
5.權(quán)利要求2的方法，其中所存基準(zhǔn)幀信號(hào)電平以預(yù)定間隔被更新以維持所存基準(zhǔn)幀中的紅外線信號(hào)和沒有所述對(duì)象的屏幕區(qū)域中來(lái)自相機(jī)的信號(hào)電平之間的匹配，從而消除線電壓變化的影響。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述抑制信號(hào)作為所述對(duì)象和所述基準(zhǔn)幀之間紅外線偏差的線性和非線性函數(shù)之一而變化。
7.權(quán)利要求1的方法，其中信號(hào)電平已被抑制的那些像素通過由所述抑制產(chǎn)生的信號(hào)電平來(lái)提供以提供對(duì)對(duì)象的彩色和白光照明之一。
8.權(quán)利要求7的方法，其中通過確定對(duì)象頭部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到對(duì)象的臉部。
9.權(quán)利要求2的方法，其中所述投影屏幕是白墻、遮罩白投影屏幕、粒狀屏幕、涂以金屬的透鏡狀屏幕之一。
10.權(quán)利要求2的方法，其中所述抑制信號(hào)作為所述對(duì)象和所述基準(zhǔn)幀之間紅外線偏差的線性和非線性函數(shù)之一而變化。
11.權(quán)利要求2的方法，其中信號(hào)電平已被抑制的那些像素通過由所述抑制產(chǎn)生的信號(hào)電平來(lái)提供以提供對(duì)對(duì)象的彩色和白光照明之
12.權(quán)利要求11的方法，其中通過確定對(duì)象頭部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到對(duì)象的臉部。
13.一種設(shè)備，當(dāng)對(duì)象進(jìn)入被用于產(chǎn)生投影圖像的束時(shí)，用于抑制正被投影到投影屏幕上的圖像的一部分的投影，該設(shè)備包括a)用于通過預(yù)定檢測(cè)技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)將被進(jìn)入所述束的對(duì)象截取的投影圖像的一部分的裝置；b)用于抑制所述部分中像素的信號(hào)電平以減小被投影到所述對(duì)象上的束的信號(hào)電平的裝置。
14.一種設(shè)備，當(dāng)對(duì)象進(jìn)入被用于產(chǎn)生投影圖像的束時(shí)，用于抑制正被投影到投影屏幕上的圖像的一部分的投影，該設(shè)備包括a)用來(lái)自紅外線源的紅外線輻射均勻地照射所述投影屏幕的裝置，b)用于將可見的圖像投影到所述投影屏幕上的裝置，c)用于使用紅外線敏感的相機(jī)來(lái)捕獲由所述紅外線照射的投影屏幕產(chǎn)生的像素信號(hào)電平的裝置，d)用于將所捕獲的信號(hào)電平存儲(chǔ)為紅外線基準(zhǔn)幀的裝置，e)用于比較所述基準(zhǔn)幀中的所述信號(hào)電平與正被投影和捕獲的每個(gè)圖像幀的紅外線敏感的信號(hào)電平的裝置，f)裝置，用于將所述對(duì)象區(qū)域中的像素標(biāo)識(shí)為紅外線敏感的相機(jī)的圖像中的像素，它的紅外線信號(hào)電平不匹配所述紅外線基準(zhǔn)幀中對(duì)應(yīng)地址處的所述所存儲(chǔ)的紅外線信號(hào)電平。g)裝置，用于抑制地址已被標(biāo)識(shí)為對(duì)象地址的投影圖像中的每個(gè)像素的信號(hào)電平，由此防止包含投影圖像的束被投影到所述對(duì)象上。
15.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述投影屏幕是白墻、遮罩白投影屏幕、粒狀屏幕、涂以金屬的透鏡狀屏幕之一。
16.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中至少兩個(gè)紅外線帶被用在檢測(cè)技術(shù)中，并且對(duì)于所述至少兩個(gè)紅外線帶的任何一個(gè)，如果在給定像素位置處發(fā)生新圖像幀信號(hào)電平和所存基準(zhǔn)幀信號(hào)電平之間的不匹配，則所述對(duì)象被檢測(cè)到。
17.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所存基準(zhǔn)幀信號(hào)電平以預(yù)定間隔被更新以維持所存基準(zhǔn)幀中的紅外線信號(hào)和沒有所述對(duì)象的屏幕區(qū)域中來(lái)自相機(jī)的信號(hào)電平之間的匹配，從而消除線電壓變化的影響。
18.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述抑制信號(hào)作為所述對(duì)象和所述基準(zhǔn)幀之間紅外線偏差的線性和非線性函數(shù)之一而變化。
19.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中信號(hào)電平已被抑制的那些像素通過由所述抑制產(chǎn)生的信號(hào)電平來(lái)提供以提供對(duì)對(duì)象的彩色和白光照明之一。
20.權(quán)利要求19的設(shè)備，其中通過確定對(duì)象頭部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到對(duì)象的臉部。
21.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述投影屏幕是白墻、遮罩白投影屏幕、粒狀屏幕、涂以金屬的透鏡狀屏幕之一。
22.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中所述抑制信號(hào)作為所述對(duì)象和所述基準(zhǔn)幀之間紅外線偏差的線性和非線性函數(shù)之一而變化。
23.權(quán)利要求14的設(shè)備，其中信號(hào)電平已被抑制的那些像素通過由所述抑制產(chǎn)生的信號(hào)電平來(lái)提供以提供對(duì)對(duì)象的彩色和白光照明之
24.權(quán)利要求23的設(shè)備，其中通過確定對(duì)象頭部的位置，彩色和白光照明的所述之一被抑制以防照到對(duì)象的臉部。
全文摘要
視頻投影儀(6)在投影屏幕(3)上示出所需場(chǎng)景。接近視頻投影儀的紅外線源(7)用不可見的紅外線輻射均勻地淹沒投影屏幕。紅外線敏感的相機(jī)(5)觀察投影屏幕并只看見對(duì)屏幕的均勻照明。一旦對(duì)象(4)進(jìn)入投影視頻圖像中，從該對(duì)象反射的紅外線將不匹配從投影屏幕反射的紅外線，由此對(duì)象區(qū)域被標(biāo)識(shí)。對(duì)象占用的區(qū)域中的投影場(chǎng)景的所有像素在到達(dá)視頻投影儀之前被抑制。該對(duì)象然后可直接看到觀眾，而無(wú)需被投影儀使得眼花。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1503924SQ02808321
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者保羅·弗拉霍斯, A·達(dá)杜里安, 佩特羅·弗拉霍斯, 弗拉霍斯, 保羅 弗拉霍斯, 爬鋨 申請(qǐng)人:伊馬特公司