CN1324542A

CN1324542A - 用于防止梯形失真的方法和装置

Info

Publication number: CN1324542A
Application number: CN99812449A
Authority: CN
Inventors: 陈宗宏; 陈水淋; 丁后君; 杨孟山; 张庭耀; 郭钧豪
Original assignee: Macronix International Co Ltd
Current assignee: Macronix International Co Ltd
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-11-28
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: EP1118210A1; CN1210944C; WO2000021282A1; US6367933B1; JP2007143173A; EP1118210A4; JP2002527953A

Abstract

一种防止在投影图像中的梯形失真的方法和装置。来自光源(102)的投影光通过一个变形的图像(700a)产生一个投影图像(750a),呈现在投影仪(100)的显示装置(110)上,并且以非垂直地角度呈现在一个屏面(130)上。已收的用于投影的原始图像(700)被正比于该投影角变形,以产生变形的图像(700a),以使其投影产生具有紧密匹配该原始图像(700)的比率的投影图像(750a)。该原始图像(700)可被调整尺寸,以便存储在存储器中和/或适配在该显示装置(110)的一个指定区域之内。该装置进一步包括一个数字转换器模块(206),用于接收该原始图像(700)并且调整其尺寸以便存储,以及一个发生器模块(208),用于调整该图像的尺寸以便适配该显示装置(110)。该原始图像的变形(700)可在数字化装置(206)和发生器(208)任一或两者中执行。

Description

用于防止梯形失真的方法和装置

发明背景

本发明涉及图像处理及投影技术。尤其涉及一种计算机控制的投影系统和方法所提供的一个投影无梯形失真的图像的系统。

图像投影仪或投影系统常用于产生一个视频图像的一个扩大型式。例如，原始图像可以呈现在一个LCD(液晶显示)或其它装置上，光线可以通过该装置投射在一个显示屏上，以便放大或扩大该原始图像。其中该投影系统被校准，以便垂直该屏幕投影一个图像，该投影的图像可以精确地再现原始图像的比例。但是，投影系统常以一个相对显示屏而言呈一角度地放置。结果是，该投影图像通常受到被称为梯形失真的干扰，并因此可能实质上不同于原始图像。

具体地说，当系统的投影轴不垂直于视屏时，该投影图像的一部分可能出现失真(例如延伸或压缩)。比如，如果该投影仪被置于垂直于该屏幕视域的一条直线以下，则该图像必须被向上投影到该屏幕。结果是，该图像的上部分可以相对于底部分出现扩展或延伸，或该图像的底部分与该上部分比较可以出现紧缩或收缩。如此投影的图像可能具有一个梯形或拱石的形状。类似地，如果该投影仪被置于在垂直于该视屏的一条线的上方或一侧或其它位置，则该投影图像的不同部分可能出现失真。根据被投影图像的清晰度或细节，这种失真可能严重地恶化人们对于该图像的鉴识。

由于设备的短期或临时使用、屏幕前面缺乏空间、例如该投影仪放置得与屏幕的中心垂直可能妨碍人们的观看以及其它原因，投影仪可能与一视屏非垂直角度地放置。随着投影仪进一步从屏幕移开，可能有更大的投影图像，但是该梯形失真同比增加。

针对该梯形失真问题的一个方法包括用机械补偿。在方法中，其上提供该原始图像、并且通过其传光以便产生该投影图像的LCD面板可被转动，使得其与该屏幕所在的平面相并行定位。然而这种解决方案造价高，并且需要针对不同环境而手动调整。该视屏或投影仪的每次位置变化，LCD面板可能都需要被机械调整。因此这类校正的完成要花时间，并且与操作者的手动机敏性有关。

除梯形失真问题外，某些投影系统结合了多个LCD面板(例如每一面板针对三基色的一个)，以便改进图像质量。在此情况中，相应地增加了该系统的复杂性，并且进一步弄复杂了梯形失真的校正。另外，当前的LCD投影仪系统缺乏容易地对有用图像做修改的能力，例如修改亮度均衡化或可变地调整图像的尺寸。

发明概要

在本发明的一个实施例中，提供了调整一种图像的系统和方法，用于无梯形失真地投影图像，其中该投影系统被校准在相对于其上投影图像的平面呈非垂直的角度上。在本实施例中，如果有必要，一个原始图像被调整尺寸，并且重新成形，以便补偿否则可能在该图像的投影过程中出现的梯形失真。具体地说，可能电子地变形或调节一种原始图像，以便提供在一个投影仪或投射系统之内的一个或多个LCD上。该变形图像的构成要使得当投影在一个视屏上面时，该原始图像的重建具有放大或扩大的好处，并且保持该原始图像的比例，但无显见的梯形失真。

在本发明的本实施例中，该投影装置的垂直补偿(例如，该装置被关于水平轴垂直转动)产生在该装置的投影轴和垂直于该视屏的直线之间的仰角θ。在此情况中的图像被向上或向下地投影到该视屏。类似地，从该装置的水平补偿产生一个扫视角(pan angle)α(例如该装置被关于垂直轴水平转动)。当仰角θ和扫视角α之一或二者不等于零时，该必要的形变操作可以分别或组合地执行。

在本发明的一个实施例中，用于防止梯形失真的一个装置包括一个数字转换器模块，其中一个原始图像被调整尺寸(例如抽取或缩减)，以便存储在存储器中，以及一个发生器模块，其中该存储的图像被调整尺寸(例如扩大或扩展)，用于提供在一个显示装置(例如LCD板)上。可以在这两个模块任一或两者中执行为补偿或防止梯形失真的图像形变。如果仰角θ和扫视角α都非零，则该图像可针对一个角度变形然后转动(例如九十度)并且变形以便补偿另一角度。

在本发明的一个实施例中，为防止或补偿梯形失真而执行的形变的程度和效果可取决于若干因数。这些因数可以包括仰角θ或扫视角α的幅值、从投影光源到显示装置(例如LCD板)的距离、原始图像的维数、该显示装置的可用域的维数等。

一个原始图像可能逐行、逐像素或以其它基础变形。在本发明的一个实施例中计算若干参数，以便标识该显示装置的可用域、将被提供和投影的一个图像中的行数、在每一行中的位置(例如像素)量等。随后，针对该显示装置的每一选择的或有用部分(例如像素)，通过应用一个或多个几何或数学关系标识该原始图像(例如像素或像素组)的对应部分。原始图像的对应部分的特性(例如彩色、强度)可随后被加到该显示装置的选择部分。作为对一个原始图像变形并且复制其特性的结果，呈现在显示装置和投影在视屏上的图像能再生该原始图像的比例(在一个放大的尺度)而无显著或可感知的梯形失真。

在本发明的一个可选实施例中，本发明的方法和装置还提供用于保证该投影图像的均匀照明强度。具体地说，呈现在用于投影目标的一个显示装置上的一个图像的光强可以衰减或相反调节，以便均衡该图像的光强。

附图描述

图1A示出被校准以投影一个无梯形失真图像的投影系统。

图1B-1D示出在与一个视屏非垂直地对准的一个投影系统中的梯形失真问题。

图2是根据本发明的一个实施例用于防止在一个非校准投影系统中防止梯形失真的一个装置的框图。

图3A-3C示出图2装置的数字转换器部分及其根据本发明的实施例对于一个原始图像的操作。

图4A-4B示出图2装置的发生器部分及其根据本发明的实施例对于一个存储图像的操作。

图5A-5D示出根据本发明可选实施例的用于防止梯形失真的装置的可选实施例。

图6A-6B示出适于实现本发明的一个实施例的投影系统的侧视和顶视图。

图7A示出根据本发明的一个实施例的从原始图像得出显示图像的原理。

图7B示出根据本发明的一个实施例由图7A的显示以及原始图像产生的投影图像。

图8A-8G示出根据本发明的实施例的补偿显示图像。

图9A-9B示出适于实现本发明的一个实施例的投影系统的侧视和顶视图。

图10示出根据本发明的实施例由数字转换器进行的组合的原始图像的尺寸调整和变形。

图11A-11B示出根据本发明的实施例由发生器进行的图像的尺寸调整和变形。

图12是根据本发明的实施例构成的一个装置的框图，当投影仪和垂直于该视屏的直线之间存在水平和纵向角时用于防止梯形失真。

图13A-13D示出根据本发明的实施例的显示图像的得出，当投影仪和垂直于该视屏的直线之间存在水平和纵向角时从原始图像得出一个显示图像。

图14A-14F示出根据本发明可选实施例的显示图像的可选得出，当投影仪和垂直于该视屏的直线之间存在水平和纵向角时从原始图像得出一个显示图像。

图15A-15E示出根据本发明可选实施例的显示图像的可选得出，当投影仪和垂直于该视屏的直线之间存在水平和纵向角时从原始图像得出一个显示图像。

图16A-16B演示根据本发明实施例的在一个减小尺寸的或中心的偏离放置的显示图像中的梯形失真的防止。

图17A-17B演示根据本发明实施例的在一个减小尺寸的或中心的偏离放置的显示图像中的梯形失真的防止。

图18A-18C示出根据本发明的一个实施例的一个原始图像的光强的均衡。

图19是演示根据本发明的实施例的一个方法的流程图，从一个原始图像得到一个显示图像，即使有梯形失真，也能以很少的梯形失真投影一个显示图像。

图20是根据本发明一个实施例的流程图，演示确定一显示图像的有效区域的方法。

图21是根据本发明一个实施例的流程图，演示从一个原始图像得到一显示图像的方法。

图22是根据本发明一个实施例的流程图，演示从一个原始图像得到一显示图像的可选方法。

图23是根据本发明实施例的一个流程图，演示当该投影系统的水平和纵向角都非零时，从原始图像得到显示图像的一个方法。

图24是根据本发明实施例的一个流程图，演示通过衰减其光强而均衡一图像的亮度的方法。

详细描述

下面给出的描述使本专业技术人员能制作和使用本发明，并且提供在本发明和其规格的具体应用的范围中。对于本领域技术人员将容易显见本公开实施例的各种修改，并且在不背离本发明精神范围的情况下，其中定义的一般原理能被应用到其它实施例和使用场合。因此，本发明不打算限制到显示的实施例，而是依照与其中公开的原理和特点一致的最宽范围。

其中本发明的一个示出实施例的编程环境是结合一台通常用途的计算机或专用计算装置说明性地执行。这种装置的操作细节(例如处理器、存储器、数据存储)是公知的，故为了简洁起见而被省略。

应该理解，本发明的技术能使用多种的技术实现。例如，其中描述的方法能以在计算机系统上执行的软件实施，或以利用微处理器的组合或其它专用集成电路、可编程序逻辑器件特殊设计的硬件、或各种它们的组合实现。具体地说，其中描述的方法可以通过驻留在存储介质，例如载波、盘驱动器或计算机可读介质上的一系列计算机可执行指令实施。示例性的载波形式可以采用沿着一个局部网络或公用可访问网络，例如互联网络而传送数字数据流的电、电磁或光信号的形式。

介绍

下面将描述以最小化或消除梯形失真的方式把一个图像投影在一个视屏或其它平面上的各种装置和方法。如将所见的那样，其它应用效果也可以同样好，例如清晰度、对比度、位置以及一个图像的其它特性的调整。

本发明的一个或多个实施例直接面向投影系统，其中通过一个原始图像把光投影在一个视屏上。该原始图像可以呈在透明或半透明的装置上，例如一个或多个液晶显示器(LCD)上。如本专业技术人员将认识的那样，如果一个投影系统的定向使得该投影光源的轴垂直且与该原始图像和该屏幕的中心垂直，则在该投影图像中将没有梯形失真。然而，在投影系统置于与该视屏呈非垂直水平地和/或垂直角度的场合(其中任一个都是可调整的)，本发明的实施例可被应用来防止或最小化该梯形失真。其中描述的本发明的实施例在前与后投影系统中都可以应用。

在本发明的一个实施例中，投影装置以一个非正交角度对于一个视屏定向，防止梯形失真的一个方法如下。从将被投影的一个原始图像产生一个调节或变形的图像，当呈现在一个LCD板并且投影在该屏幕上时，产生一个放大的该原始图像的视图而很少或没有梯形失真。该变形的图像可以认为是补偿或避免了否则会从该投影系统的该方位产生的该梯形失真。从概念上讲，如果该原始图像放大出现在该视屏上而无可察觉梯形失真，则提供在该LCD板上的变形图像是该原本会出现可察觉梯形失真的原始图像的一个透视图。该透视图是在视屏并且投影光源之间的某一位置获得的-例如在该LCD板平面之内获得。

梯形失真

参考图1A-1D可以更好地理解该梯形失真的问题。图1A示出一投影系统，其中投影仪100(由光源102表示)的投影轴104垂直于屏面130以及该原始图像120(提供在例如LCD板110的投影媒体上)。因为光源102与投影媒体以及屏面的中心共线，所以梯形失真是处在最小。

由于光源102、LCD板110和屏幕130的垂直对准，图1A可以被理解为该投射系统的顶视或侧视图。原始图像平面122并行于屏幕130，投影轴104正对LCD板的中心。在此投影系统中，原始图像被显示在该LCD板上，来自光源102的光通过该原始图像投影在视屏或平面130上。光源102是投影仪100的照明结构并且具有焦距106。

如本专业技术人员将理解的那样，在图1A示出的投影系统中，从投影仪100把LCD板110中的原始图像120投影在屏幕130上，原始图像120将被放大尺寸，但将平直地再现该原始图像的细节及比例。因此，梯形失真将不会严重地减损观众对投影图像的欣赏。

容易从图1A理解，一旦投影仪100(即光源102和LCD板110)被转动或重新安置而使得投影轴104不再垂直于屏幕130，则LCD板110将不再并行于屏幕130和原始图像平面122。防止或校正梯形失真则变成是所希望的。下面描述的本发明的一个实施例的情况可用于从一个原始图像产生一个变形或修正的图像，该变形或修正的图像可以被无梯形失真地投影，而该梯形失真将会从直接对该原始图像进行投影产生。

图1B示出在本发明的一个实施例中的图1A的投影系统，投影仪100(仍由光源102表示)从垂直对准屏幕130和原始图像平面122的状态偏移。图1B可以理解为表示本投影系统的侧视图，其中投影仪100应被看作已经关于该光源的水平轴垂直平移或转动，使得其现在必须以向上的方向投影到屏幕130。投影轴104仍然经过LCD板110的中心，然而其已经随着投影仪100平移。

在投影轴104和垂直于屏幕130的平面的一直线之间形成的纵向角可以称为仰角，并且在此处表示为θ。类似于该仰角可以引进一个水平角到该投影系统中，表示投影仪100关于一个垂直轴的水平移动或旋转。此角度被称为扫视角，并且在此处表示为α。因此仰角θ表示该投影仪从该投影轴104垂直于该原始图像平面(和屏幕130)的一个位置的垂直偏移，而α则表示水平偏移。因此图1B也可被理解为在已经施加了一个扫视角而不是一个仰角之后的本投影系统的顶视图。在此情况中的仰角θ应该被解释为扫视角α。

从前面的讨论中，将理解到梯形失真可能源于投射轴104、LCD板110和屏幕130的未对准，如图1B中描述的那样。因此，在本发明下面的一个或多个实施例中，在LCD板110上显示之前，从光源接收的原始图像120被变换、变形或失真，其保持垂直于该投影轴。在图1B中，Image_1表示如果并行对准于屏幕130的话将出现的该原始图像(例如在原始图像平面122中)。如随后部分详细描述的那样，Image_1提供了用于产生被呈现在LCD板上并以最小(即使有)的梯形失真投影在该视屏上的一个变形图像的方便的起点。

图1C示范当投影仪100被水平且垂直地移动或转动(即仰角θ和扫视角α都大于零)时，呈现在LCD板110上的一个矩形原始图像出现在屏幕130上的方式。具体地说，在图1C中，不是以一个适当变形的图像代替该原始图像，而是把该原始图像投影并且没有校正梯形失真。投影轴104经过原始图像和LCD板110(图1C中没示出)的中心。屏幕图像140出现垂直和水平失真，因为投影仪100不是垂直对准屏幕130。

在图1C和下面讨论的本发明各实施例中，在描述如何可以调节一个原始图像以便防止梯形失真的过程中，为了参考目的使用两个三维的坐标系。第一个坐标系由小写字母(x,y,z)表示，并且采用投影仪100的光源102作为原点(即该光源是O点，具有坐标(0,0,0))。在该系统中，x轴是水平于该光源，y轴垂直于光源，并且z轴形成通过LCD板和原始图像的中心的投影轴104。该LCD板并行于该x-y平面，该系统中的度量单位可以是该LCD板的像素间距单元。这可以称为一个投影或光源坐标系。

第二坐标系由大写字母(X,Y,Z)表示，具有原点O，在该原始图像的中心，将出现一个并行于视屏的一个平面(例如图1A-1B中所示的原始图像平面122)。该系统的X轴水平延伸，Y轴垂直延伸而Z轴垂直于原始图像平面122。此坐标系可以称为Image_1坐标系。

在本发明的可选实施例中，可以采用不同坐标系而不限制本发明的范围或限制其中一个图像可以平移或改变的方式。例如，在一个可选实施例中，一坐标系原点可能置于该原始图像的一个角落，使得在Image_1坐标系中的所有的坐标都包括在一个象限中。在另一可选实施例中，坐标系可以具有定位在该LCD板中的一个原点。本专业技术人员将了解，在一个坐标系中的基准可以容易地变换到另一坐标系，并且本发明的实施例因此不限制任何特定的坐标系统。

能够在图1B-1C中看到，来自投影仪100的投影光束通过LCD板110到屏幕130，关于投影轴(即Z轴)不均匀地撞击该屏幕。由于图1C中的倾斜和扫视角，屏幕图像140的右上角出现扩展，即扩大得大于该原始图像的其它部分。反过来，如果投影仪100位于垂直于屏幕130的一个位置(例如图1A中那样)则产生的屏幕图像将理想地关于该投影轴对称。

图1D演示了来自图1C的屏幕图像140的部分140a的失真。在图1D部分140a中被描述在原始图像平面的坐标系(X,Y,Z)中。除了该原始图像坐标系的X-Y-和Z坐标轴之外，该投影系统的投影轴(该Z轴)也示出向部分140a的右上部分延伸。还描述了仰角θ和扫视角α。

图1A-1D示出可以由光源沿着即关于水平轴、垂直轴或两者位移而引起的梯形失真。如上简要描述，在本发明的一个实施例中，梯形失真可以通过变形该原始图像而被减轻，以此方式补偿可能的梯形失真。具体地说，-根据角度θ和α以及可能根据该原始图像或显示装置的尺寸-，通过重新定标、扭转、平移或其它对该原始图像所进行的变形，有可能实现针对由于以对于视屏的非正交角度投影一个图像所引起的梯形失真的容许余量。通过在把变形图像显示在LCD板110之前作出必要的偏移调整，实现在屏幕130上的投影紧密地匹配该原始图像，尤其是在比例上十分吻合该原始图像。可以进行针对标准的其它校正，例如放大、移动以及审美因素，例如亮度、清晰度、对比度等。具体地说，一个图像的单独元素(例如像素)的光强可被修正，以便提高该投影图像中的均匀性或特殊效果。

在本发明的一个实施例中，可以根据该投影系统的倾斜和扫视角而变形一个原始图像、并按需要调整该原始图像的尺寸以便适配LCD板110，而修正该原始图像，实现无梯形失真地投影。此形变的效果好像一个扩大的无梯形失真的原始图像的型式，在屏幕130上看到，以LCD板110获得朝向光源102收缩的该图像的透视图。

图6A-6B示出本发明实施例的依据上述坐标系的一个投影系统。在本实施例中，仰角θ不为零(例如光源102已经关于该x轴转动)，但是，扫视角α是零。图6A是该投射系统的一个侧视图(即沿x-和X坐标轴)，而图6B是该系统的顶视图(即俯视该y轴)。图6A-6B中没示出屏幕130。

Image_1 124表示可被接收用于投影的原始图像，由于它可以显现在平行于该视屏的一个平面中(例如原始图像平面122)。从Image_1计算一个变形图像(下面称之为Image_2)，并且提供在LCD板110上，用于在屏幕130上投影。

焦距106是光源102的聚焦长度。为了容易参考，把焦距106表示为d,LCD板的中心位于投影坐标系的点A，具有(x,y,z)坐标(0,0,d)。光源坐标系的原点(即光源102)表示为点o。在Image_1坐标系中，Image_1的中心在点O，具有的(X,Y,Z)坐标是(0,0,0)。如图6B所示，Image_1的四个角表示为点C0、C1、C2和C3，分别定位在坐标(W,H,0)、(W,-H,0)、(-W,-H,0)和(-W,H,0)。W和H分别表示该原始图像的宽度的一半和高度的一半。

在下面部分介绍用于从一个原始图像产生用于在LCD板110上显示一个适当变形的图像并且投影在屏幕130上的适当的装置和方法。术语“原始图像”是指一个从像源(例如第三方、图像库、存储装置)接收的并且将被投影在一个屏面上的图像。“Image_1”是指位于平行于该屏面的一个平面中的该原始图像，可以使用上面介绍的Image_1坐标系描述。“Image_2”是指该原始图像的变形，可以说明性地呈现在一个LCD板上，并且以最小或无梯形失真地投影在该屏面上。Image_2还可以称为变形的或显示图像，并且可以使用该光源坐标系(上述介绍的)描述。

梯形失真调整装置的一个实施例

可以执行各种方法和过程的顺序来从一个原始图像(例如Image_1)构成一个变形的图像(例如Image_2)，用于显示在一个LCD板并且无显著梯形失真地投影在平面上。在此部分中，介绍用于执行一个或多个这些方法的一个适当的装置和说明性的可选装置。本发明不局限于本节描述的结构，可被改变或调节而产生的其它结构也是适合。

图2是用于从原始图像产生显示图像的装置的方框图，其中该显示图像被提供在一个LCD板上，并且没有可察觉的梯形失真地投影在一个屏幕上。在图2中，装置200包括CPU接口202、存储器接口204、数字化装置206和发生器208。在本发明的一个实施例中，装置200可被包括在投影仪或投影系统中。

在本实施例中，CPU接口202耦合到可在装置200内或外部的一个处理器。CPU接口202与该处理器通信，以便协调存储器存取(例如对于一个伽码值表格的存取)。该处理器可以根据一个指令序列操作，以便有助于随后部分描述的本发明的各种方法的一个或多个的进行。CPU接口202包括由一个或多个寄存器构成的存储器空间。

存储器接口204与存储器(例如SDRAM、SGRAM、ROM、磁盘)连接，以便存储并且检索图像。存储器接口204存取代表图2中示出的装置200的其它成份的存储器。例如，数字化装置206或CPU接口202可以命令该存储器接口，以便存储图像数据(例如新的原始图像的图像数据)，假定在一个规定存储位置的图像数据。即，发生器208或CPU接口202可以指令该存储器接口，以便检索起始于存储器中的确定位置的具体量的图像数据。

另外，可能用来从原始图像得到Image_2的各种参数可以存储在由存储器接口204管理的存储器中。具体地说，数字化装置206和/或发生器208可以从存储器接口存储或接收参数，以用在图像的尺寸调整或变形中。

由存储器接口204存取的存储器可以在装置200之内或之外。在一个实施例中，存储器接口204保证所有的的存储器请求都被迅速服务(例如在一个定时间隔中)，使得图像处理和变形不被延迟。

存储在通过存储器接口204存取的存储器中的图像可以包含将要被显示在一个LCD板或其它显示装置上的一个原始图像(例如Image_1)和一个变形图像(例如Image_2)。如上所述，如果通过投影仪直接显示一个原始图像则可能受梯形失真的影响。然而，从该原始图像产生一个适当变形的图像，则构成来自LCD板或其它适当装置的几乎没有梯形失真的投影。

另外，从原始图像获得的在原始图像和显示图像之间的一个或多个中间图像也可以存储在存储器中。例如，如下面描述的一个或多个数字化装置206、发生器208或其它模块可以在一个或多个操作中转动、平移、收缩、扩大或变形一个图像，以便把该原始图像变换成一个感觉不到梯形失真的用于投影的适当图像。在不超出本发明范围的条件下，装置200的一个或多个组件的作用能以不同于下面子部分的描述实施例方式合并或分配。

数字化装置的实施例

图3A-3B描述在本发明的一个实施例中数字化装置206的一个实施方案。在本实施方案中，原始图像被接收并且存储在存储器中。存储之前，能以某些方式调节该原始图像(例如减小、放大、转动或其它防止梯形失真或引入其它效果的调节)。

直观地，数字化装置206包含图像接收机302、缩减器304、调节器306、梯形失真模块308和控制器310。在该图示的实施例中，控制器310耦合到图像接收机302、缩减器304、调节器306、梯形失真模块308和该原始图像的一个或几个像源。另外，控制器310耦合到CPU接口202。图像接收机302也耦合到该一个或几个像源，以便接收原始图像数据。调节器306和梯形失真模块308耦合到存储器接口204。

直观地，来自一个或多个信源，例如存储介质(磁盘或磁带)、处理器、一个或多个模拟-数字转换器等的原始图像在图像接收器302接收。每次能从一个或多个信源接收该原始图像的一行，或针对一个彩色图像，每次可以从不同信源的一个像素图接收用于一个图像的彩色信号数据。因此图像接收器302的构成可以是多路复用来自多个信源的数据，或从单一信源接收单一数据流。在示出的实施例中，控制器310与原始图像的信源接口，以便同步该图像数据的接收。在一个可选实施例中，此任务可以由该投影装置的另一模块或组件执行。

缩减器304的构成是要根据一个或多个比例在一维或多维中减小原始图像的尺寸。可能根据几个因数而应用该比例缩小一给出的原始图像(例如针对每一维、行或图像的其它部分的不同比例)。这些因数是该原始图像的尺寸和/或信源、将从其投影该修正的显示图像的显示装置的尺寸(例如LCD板110)、存储原始图像的存储器空间、仰角θ或扫视角α等。在本发明的一个实施例中，缩减比例是一个不大于1的数值。结果是，在本实施例中的存储在存储器中的图像不大于该原始图像。

缩减器304可以结合一个或多个存储缓冲器(例如行缓存器)或其它存储装置，针对暂存该缩小的图象的一些部分(例如行，像素)。这些缓存器可以是CPU接口202或其耦合的CPU的存储器的一部分，或该缓存器可以是耦合到存储器接口204的存储库的一部分，或该缓存器可以包括数字化装置206固有的一个或多个模块。结合在本发明实施例中的缓存器的数目和尺寸可能取决于存储器存取的速度、图像数据被接收到数字化装置206中的速率、原始图像的预测尺寸、图像被提供在该显示装置上的速率等。在本发明的一个实施例中，每一个行缓存器大到足够存储用于计算机产生的高清晰度(例如每一行640、800、1,024或1,280像素)图象的一个数据行，并且具有良好的彩色覆盖范围(例如每一像素16或32比特)。在本发明的可选实施例中，行缓存器的结构(例如数量、尺寸)可以是可编程的，以便接受各种尺寸、彩色和清晰度的原始图像。缩减器304还可以包含与行缓存器配合的组件(例如多路复用器，解多路复用器)，以便管理通过该行缓存器的数据流。

调节器306从缩减器304接收一个缩小的图象(例如从该缩减器使用的缓存器逐行接收)用于存储在存储器中。另外，调节器306可被构成来变形或扭转从缩减器304接收的图像的一个或多个部分。具体地说，在该示出的实施例中，梯形失真模块308产生一个比例或其它系数，通过该系数将图像一部分(例如一行)扭曲，以便防止梯形失真。不同的比例可被应用到该图像的不同部分。通过存储器接口204，从调节器306把修正的或变形的图像数据存储在存储器中。调节器306可以采用第二组存储(例如行)缓存器和相关的组件，以便分割在缓存器中的图像数据和/或重新组合来自该缓存器的图像数据。

在本发明的一个可选实施例中，调节器306防止梯形失真的调整功能可以与缩减器304合并，甚至进一步可以在装置200的不同部分中实施(例如在发生器208中实施)。在本发明的另一实施例中，可以合并数字化装置206的其它组件。

在存储图像之前，梯形失真模块308把适当的参数存储到存储器或从存储器取得该适当参数以便用于变形或扭曲该图像。该参数可以包括将要应用的必要的比例，或该梯形失真模块可以计算的比例，在数字化装置206中以该比例缩小或扭曲图像。在随后部分中描述的不同组的参数可被用于本发明的不同实施例。这些参数可被用于变形一个原始图像(例如Image_1)以便补偿梯形失真，或确定以何种方式变形该图像，将要形成一个适当的显示图像(例如Image_2)。如上所述，在本发明的一个可选实施例中，防止梯形失真的一个或多个操作可以在数字化装置206的不同部件中执行，或在除数字化装置206以外的一个模块中执行。因此，在例如可以把具有类似功能模块包括在发生器208中的一种情况中，可以从这样一个实施例省略梯形失真模块308。

图3B示出在本发明的一个实施例中的数字化装置206可以减小一个原始图像(例如Image_1)的方式。如上所述，在数字化装置206接收直观的二维原始图像350。在此例子中，原始图像的水平尺度被存储在一个寄存器中(可变的或其它数据结构)并且称为Original_X，与图3B中的参考数字352相关。原始图像350的垂直尺度称之为Original_Y，与参考数字354相关。直观地，Original_X和Original_Y以Image_1坐标系的单位表示。

当由数字化装置206接收和处理原始图像350时(例如逐行处理)，可以被存储为或打算存储为在通过存储器接口204存取的存储器中的缩小的图象360。缩小图象360的水平和垂直尺度分别被存为Write_X362和Write_Y 364，指示其中写的储存空间的尺度。用于存储缩小的图象360的起始存储器位置可以被存为Start_Write_X 366和Start_Write_Y 368。Write_X 362与Original_X 352的比例以及Write_Y364与Original_Y 354的比例分别被称为Reduce_X和Reduce_Y比例。这些比例是上述的缩减比例。

图3C示出根据梯形失真模块308提供的比例而调节或扭曲缩小的图象来防止梯形失真的数字化装置206的调节器306的操作方式。在图3C中，缩小的图象360被逐行扭曲，以便产生变形图像370。在本发明的一个实施例中，变形的图像370可以用作显示图像(例如Image_2)，呈现在LCD板上并投影到一个视屏。在另一个实施例中，调节的图像370可以被重新定标(例如扩大)以便形成一个适当的显示图像。图像被变形的方式可通过将要呈现Image_2的显示装置的一部分确定。例如，在跟随部分中描述的防止梯形失真的方法示出了如何从Image_1获得一个适当的Image_2的有效面积的方式。

因此，在下面描述的一种防止梯形失真的方法中，以数字化装置206接收一个原始图像，并且从寄存器Start_Write_X和Start_Write_Y读出在存储器中的开始存储该图像的一个起始位置。随后按照其存储在存储器中那样，该原始图像在水平尺度以比例Reduce_X缩减而在垂直尺度以比例Reduce_Y缩减。如果这些比例的任一个等于1，则该图像以其在该各个尺度中的原始尺寸存储。如果图像将由该数字转换器变形，则该图像还可以在被存储之前在逐行基础上被扭曲。

除上述的缩减和调节操作之外，数字化装置206可以执行另一操作，例如对于一个原始图像的各种图像过滤功能。例如，在下面描述的本发明的一个实施例中，原始图像的亮度或光强被均衡，以便产生具有均匀或接近均匀强度的一个投影图像。

上述各种寄存和图像数据可以由CPU接口202(图2所示)保持，可以保持在由存储接口装置204管理的存储器中，或可以是数字化装置206或装置200的其它部分的一部分。

发生器的实施例

图4A-4B描述了本发明的一个实施例中的装置200的发生器208的实施方案。在本实施例中的发生器的功能是在LCD板、CRT屏幕等上提供一个适当的显示图像(Image_2)，用于在视屏或其它平面上投影，以便重建一个没有明显梯形失真的原始图像。具体地说，发生器可被构成来定标、调整尺寸或另外地变形存储在存储器中的图像数据(例如补偿或防止梯形失真)，并且把该结果以特定的尺寸或清晰度前送到一个规定的显示装置。即发生器可被构成来简单地检取和提供一个已经由数字转换器变形的存储图像。但是在本发明的一个可选实施例中，数字化装置206和发生器208都可以执行变形操作(例如仰角θ和扫视角α都不为零)。

图4A-4B中描述的发生器被配置来以图3A-3C中描述的数字化装置206操作。因此，示出的发生器不是构成来执行梯形失真校正，因为该功能是由该数字转换器执行的。

图4A中的发生器208包括图像接收器402、内插器404和控制器406。图像接收器402可以包括一个或多个缓存器(例如行缓存器)，构成来接收和暂存从存储器接口204接收的图像数据。结合在一个内插器中的行缓存器的数目和尺寸可能取决于存储器存取的速度、图像数据被接收到数字化装置206中或从存储器接口204接收的速率、原始图像的预测尺寸、接收图像数据的方式(例如逐行、像素)等。

内插器404构成来从存储器接收一个图像(例如图3B的缩小的图象360或图3C的变形的图像370)，必要时用于平动或重新定标，并且传输到例如LCD板110的一个显示装置。在本发明的一个实施例中的内插器404按照规定的比例调整该检索图像的尺寸(下面描述)。控制器406从CPU接口202(图2所示)接收命令，并且控制图像接收机402和内插器404的操作。

图4B描述了存储在存储器中的例如存储图像450的图像数据内插成显示图像460(Image_2)。当利用上述的数字化装置206时，可以采用几个可变的或其它数据结构的寄存器来把相关存储的存储器数据的内插存储成将要被投影的一个图像。图4B中，Start_Read_X456和Start_Read_Y458定义从其提取图像数据的存储器中的一个起始位置。其它寄存器存储Read_X 452和Read_Y 454，标识被读出的该存储区域的尺度。进一步，Display_X 462和Display_Y 464定义了该显示装置的水平和垂直尺度(即用于显示图像460的显示装置的部分)。Display_X 452与Display_X 452的比例以及Display_Y 454与Read_Y 464的比例可以分别标识为Enlarge_X和Enlarge_Y。这些比例因此确定了为了产生一个适当尺寸的显示图像而对存储图像450扩大或内插的程度。直观地，这两个比例具有至少为一的值。能够随后看到图4A的发生器208的功能是调整一个存储图像的尺寸，以便适合一个显示装置。

在内插处理期间，还可以执行其它影象增强功能，例如调整显示图像的清晰度、对比度、亮度、伽玛校正等。本专业技术人员将理解由数字化装置206和发生器208执行的功能是互补的。具体地说，为产生能以无梯形失真投影的一个显示图像而由发生器208对存储图像所进行的修改取决于由数字化装置206修改的对应原始图像的方式。连同其改变原始图像的尺寸和形状的功能一起，产生该合适的显示图像。

图19示出采用此部分和前面部分的发生器208和数字化装置206的一个方法，把原始图像变换成能以很少(即使有)的梯形失真投影的一个显示图像。在状态1900，以数字化装置接收一个原始图像。该图像可被接收为一全套的数据或可以是每次接收和处理的一部分(例如逐行)。

必要时，在状态1902，数字化装置调整或重新定标该图像的尺寸。例如，可以缩减或抽取该原始图像的尺度以便把该图像存储在一个特定的存储区域。可应用上述的比例，例如Reduce_X和Reduce_Y。由该数字化装置应用的重新定标因数可以在原始图像被接收之前定义和存储，或可以在接收图像时确定。直观地说，当要求较少的储存空间时，缩减该原始图像使得该原始图像的比例被保持。

在状态1904中，该数字转换器变形该图像，以便补偿由一个投影系统角度(例如仰角θ和/或扫视角α)引发的梯形失真。直观地说，此处理是在逐行基础上根据预存的从投影系统获得的参数执行，描述每一行必须被调节的方式，以便抵消梯形失真的影响。另外，该参数可被实时计算。

状态1904的形变可以按顺序执行或与状态1902的重新定标操作结合执行。并且，如下面分部描述的那样，为补偿或防止梯形失真的一个图像的形变可以只在该数字化装置或发生器的一个或另外一个中执行，或也可以在两个模块中都执行。而且，在仰角和扫视角都不是零的情况下，可以针对每一角度执行各自的变形操作，其操作可以利用该数字化装置或发生器的重新定标操作而再次结合，即置于序列中。

在状态1906中，图像在逐行基础上被存储在存储器中。其中存储了图像的存储器可以由上述的存储器接口204管理。

在状态1908中，发生器从存储器检取(例如逐行)该图像数据。然而如下面描述的那样，在本发明的另一个实施例中，通过以逐列的格式读出和编译该存储的图像数据而对于该图像做转动，用于附加处理(例如根据另一投影系统角度而变形)。

在状态1910中，发生器针对指定的显示装置(例如一个或多个LCD板)而按需重新定标该图像。具体地说，可利用存储在存储器中的或根据运行而产生的参数而定义该显示装置的可用或有效面积。该发生器可以随即调整从存储器检索到的图像的尺寸(例如扩大)，以便使用可能的最大区域或显示装置的一个规定区域。

在状态1912中，变形图像被提供在显示装置上，并且在状态1914中投影在一个屏面上。

可选数字化装置和发生器的实施例

如上所述，校正或避免梯形失真的努力可能在数字化装置206和发生器208任一或二者中完成。另外，梯形失真的校正/避免功能可以由这些模块中的不同部件执行(例如象图3A中描述)或可以与一个模块或一个模块的部件的其它功能(例如缩减或扩大一个图像)合并。因此，现在参照图5A-5D描述装置200的可选结构。本专业技术人员将容易地理解图19描述的和上述操作方法可被调节以便适合这些可选的装置结构的方式。

图5A描述的装置200a具有数字化装置206a和发生器208a，类似于图3A和图4A的数字化装置和发生器。象已经描述的那样，在本实施例中的数字转换器的主要功能是防止梯形失真。如本专业技术人员理解的那样，在图5A的数字化装置206中由缩减器304和调节器306执行的缩减和调整操作的次序在另一可选实施例中可被颠倒。

图5B描述了装置200b，其中数字化装置的图像缩减及防止梯形失真的功能被结合。在本实施例中数字化装置206b的缩减器/调节器505执行图5A的缩减器304和调节器306二者的功能。缩减器/调节器505可以结合一组缓存器(例如行缓存器)，当图像被处理之时并且在其被存储器接口204存储在存储器中之前，存储一图像的一些部分。

图5C示出的装置200c是当其在发生器208c中而不是在数字化装置206c中执行梯形失真校正时的情况。在本实施例中，数字化装置206c仍然在必要时缩减一个原始图像。当由发生器208c从存储器检索该缩小的图象时，则在被送到该显示装置之前，图像以任何次序扩大和调节(例如扭曲、变形)。调节器508和梯形失真模块510被结合成发生器208c，用于防止梯形失真的目的。这些部件能以类似于图3A的数字转换器206中的相应部件的方式构成和操作。

图5D示出把内插和梯形失真调整功能合并在发生器208d中的装置200d。具体地说，内插器/调节器512执行对从存储器检索的一个图像进行扩大并且按照需要进行调整以便防止梯形失真的两个功能。

防止梯形失真的一个方法

如上所述，在本发明的一个实施例中，在一个从像源接收的一个原始图像被提供在例如一个LCD板的一个显示装置上之前，该原始图像被变形、失真或做另外的调节。随即，当该显示图像被投影时，该投影图像可被察觉不到梯形失真地观看。

图7A-7B演示本方法的一个效果。图7A以实线描述在任何形变或改变之前可能被接收的一个原始图像700(例如Image_1)的边界。以虚线显示的显示图像700a(例如Image_2)是从原始图像700获得并且提供在LCD板110以便投影在一个屏面上的图像。直观地说，显示图像700a是按需调整原始图像尺寸并且适当变形的结果。显然，由点702和702a分别表示的原始图像700和显示图像700a的中心与图7A和7B一致。

从Image_1产生Image_2的一个方法可以包括对于Image_2的正确形状的确定，即需要补偿否则可能由于仰角θ和/或扫视角α引起的任何梯形失真。如下面描述，可以根据Image_1和Image_2之间的几何关系实现如此确定。Image_2的形状可以称为其有效面积，因为它定义了其中可以提供该图像的显示装置的一个区域。

通过在图6A-6B的投影系统中把原始图像700提供在LCD板110上、并且投影在屏幕130上而产生图7B以实线描述的投影原始图像750。人们能够容易地察觉产生的梯形失真。然而虚线所示的投影的显示图像750a是利用同样的投影系统的投影显示图像700a的结果，并且示出本发明一个实施例的减小或消除梯形失真的能力。

参考图1B和6A，在本发明的一个实施例中从原始图像700得出的显示图像700a可被显现如下。在本实施例中，仰角θ不为零，而扫视角α等于0。本专业技术人员将认识一种防止梯形失真的方法，一个扫视或仰角可被修正以便针对不同角度而防止梯形失真。本发明的另一实施例是针对其中两个角度都不为零的投影系统。下面描述的本发明的实施例用于抵消该仰角和扫视角之一或两者的影响。

在目前描述的实施例中，原始图像被接收，似乎是被无变形或调节地呈现在该LCD板上。从其在LCD板之内的位置，该图像被随即围绕贯穿LCD板中心并平行该X轴的一个轴转动仰角θ。图像的θ角度的旋转将其置于平行于屏面的一个平面中。随后沿Z轴平移图像，保持其中心在Z轴上，在远离该LCD板并且朝着屏幕或屏面方向平移，直到恰有该图像的一个边缘与该LCD板的平面重合为止。可以将此图像表示为Image_1，作为得出Image_2的第一步骤(变形图像被提供并且几乎没有梯形失真地投影)。在此位置(例如平行于屏幕130),Image_1与LCD板的平面的关系重建仰角θ，其中心与光源102的投影轴共线。图1B示出Image_1的位置，Image_1的底边缘的该位置会合LCD板，它们之间形成仰角θ。然而应该注意，在本发明的一个可选实施例中，该LCD板可以重叠Image_1，反之亦然。

通过捕获Image_1的几何透视投影，Image_2(即呈现在LCD板上的显示图像)可以随后在LCD板上产生，好像Image_1朝着光源102的方向伸缩。如在图7A-7B中能够看到的，在本实施例中的Image_2的尺寸取决于仰角q，并且将不大于Image_1。

因此，在本发明的一个实施例中对于一个原始图像(如Image_1)执行一系列计算，以便得到一个可被无梯形失真地投影的一个显示图像(Image_2)。具体地说，对于在可被提供以及投影的该LCD板上的每一部分(例如，点、像素)来说，Image_1的对应部分被标识。对应部分的特征(例如彩色、光强、对比度)可以随后被用于该LCD板。

在本发明的一个实施例中，假定在得到Image_2之前，在光源(即，x-y-z)坐标系中进一步平移或重新定位其几何中心，可将补偿加到一个中间图像(例如Image_1)。直观地说，补偿可被表示成(γ,δ,λ)。图8A和8B示出施加一个水平补偿(即平行于X轴)以便相对于其原始方向左或右移Image_1而对在屏幕130上投影的图像的影响。回想一下，Image_1的中心在其原始方向中是与投影轴对准的。图8C和8D示出施加一个垂直补偿(即平行于该y轴)以便在产生Image_2之前向上或向下地滑动Image_1的效果。类似地，Image_1可沿着Z轴补偿，如图8E和8F示出，以便放大或缩小Image_2。图8E示出进一步远离该LCD板平移Image_1的缩小效果，而图8F示出朝着该LCD板的方向平移Image_1的扩大效果。

然而，如果指定了太大的补偿，使得Image_2的一部分出现在该LCD板的可显示区域之外，则该部分可被剪裁而不显示或投影。例如，图8A中由804a、806a、808a和810a容括的区域将不被显示或投影，因为其延伸超出了该LCD板的可显示部分。类似地，延伸到该LCD板的可显示区域之下的Image_2的部分不被投影。如果在一图像的形变之前或与一图像的形变结合，沿着x-、y-或z-轴平移或移位Image_1，本专业技术人员将理解下面描述的用于创建一个适当的Image_2的计算方式。

另外，图8G示出由于向上移位而可以增加投影Image_2的尺寸的方式，其在图8C中可能不明显。被移动之前和之后的Image_2的不同尺寸和位置可被容易地比较。类似地，通过下移Image_1可投影一个较小的Image_2。

然而，当不把补偿注入到计算中时，Image_1和Image_2的几何中心在来自光源102的同一个光束上重合(图7A-7B中所示)。有益的是，这种对准贯穿该投影图像，因此几乎不需要操作者或用户做调整，即能确保该原始图像的精确再现。而且，在得到Image_2之前把Image_1的一个边缘与该LCD板的平面对准，通过采用尽可能多的该LCD板的显示区而最大化该产生图像的尺寸。当然，随着仰角θ(或扫视角α)值加大，从原始图像获得的显示图像将需要在尺寸上收缩。

在下面的关于从一个Image_1得到一个适当的Image_2的方法的讨论中，在坐标系(例如光源或Image_1坐标系)之内的位置可被表示成没有z或Z维的值。本专业技术人员将理解，在本发明的这些实施例中，Image_1平面或Image_2平面中的所有的点的坐标将分别具有恒定的Z或z值。具体地说，LCD板中的全部点在z维中具有d值(光源102的焦距)，而Image_1中的全部点在Z维中具有0值。

在下面的讨论中应该理解，Image_1是通过再定向该原始图像以便出现在平行于该视屏的一个平面中而形成的。进一步，Image_2是Image_1或原始图像的形变，以便配合该LCD板的适当成形的显示区之内。Image_2的成形可以从Image_1和Image_2之间的几何或空间关系获得，并且被直观构成，以便实质上补偿可能被引入到投影图像中的任何梯形失真。

IMAGE_1和IMAGE_2之间的几何关系

在此子部分中描述采用本发明实施例的一个投影系统中存在的几何关系，使得存在于随后子部分中的从Image_1产生Image_2的各种方法能被更好地理解。如下面描述的那样，这些关系可被用于对应原始图像(即Image_1)的部分定位Image_2的每一部分(例如像素)。对应部分的特征(例如彩色、强度)则可被加到该LCD板，以便产生能以很少(即使有)梯形失真投影的该原始图像的一个有效修改。

在本发明的本实施例中，Image_1和Image_2的中心与z轴(投影轴)对准，以使该投影系统的操作者将不需要随着投影图像的不同而做不断的调整。另外，提供在该LCD板(或其它显示装置)上的Image_2尽可能地大；这是通过在计算Image_2之前把Image_1的一个边缘与该LCD板对准而实现的。Image_2的尺寸(例如维数、形状)随着仰角θ和/或扫视角α的改变而改变。

现在描述其中可以应用本发明的一个实施例的一个直观投影系统，以便演示影响Image_2的得出的几何关系。该投影系统在图9A-9B中示出。在该系统中，投影仪100的光源102(图9A-9B中没描述)被置于光源坐标系中的点o(0,0,0)。投影仪100的定向使得投影轴104(即z轴)形成相对于垂直于屏幕130的一个直线的仰角θ(图9A-9B中也没所示)；扫视角α是零。因此，图9A是投影系统的一个侧视图而图9B是投影系统的一个顶视图。本专业技术人员将容易地理解当前描述的方法如何可以被修正，以便工作在具有扫视角和没有仰角的一个投影系统中，或其中两个角度都不为零的一个系统中。

LCD板110置于距该光源为d的位置(例如光源102的焦距)，以使其中心，即图9A-9B中的点A在该光源坐标系中是在坐标(0,0,d)。Image_1的中心被表示为点O，在Image_1坐标系中的坐标(0,0,0)。在图9B中的Image_1的角被表示为点C0-C3。如上所述，Image_1通过转动和平移来自LCD板的原始图像产生。因此，在LCD板110和Image_1之间出现角度θ。

图9A-9B中的LCD板110和Image_1具有相同的尺度(即2W×2H)，而对于本发明的其它实施例不是必需的。直观地说，在两个坐标系中的单元的幅值(即实际尺寸)完全相同的，因此使得LCD板110和Image_1的单元容易比较。

Image_1的点P是原始图像中的具有坐标(X,Y,0)的一个直观点。点P’是LCD板110中的对应点(即在来自光源的同一个光束上)。点P’的位置在光源坐标系中可以显示为(x,y,d)。点A因此是点P’在该z轴上的投影，而点B表示点P在该z轴上的投影。图9A中，y表示投影在y-z平面上的线段(A,P’)的长度，而x表示投射在x-z平面上的线段(A,P’)的长度。类似地，Y表示在Y-Z平面上的线段(O,P)的长度，而X表示在X-Z平面上的线段(O,P)的长度。

点B可以定义为具有坐标(0,0,d+Yz)的光源坐标系，其中Yz表示线段(A,B)的长度。具体地说，三角法要求sin(θ)=Yz/(H+Y)，因此Yz=(H+Y)*sin(θ)。类似地，y-z平面中的线段(P,B)的长度可以表示为Yy。数学表示为cos(θ)=Yy/Y，并且使得Yy=Y*cos(θ)。

可以在图9A中看到，当Image_1被定位时(例如平行于视屏，其中心在投影轴上，并且一个边缘与LCD板110的平面重合)，该LCD板可以延伸超出Image_1的边缘，或反之亦然。具体地说，LCD板110和图9A中的Image_1的连接表示为J。线段(A,J)的长度可被描述为H’，并且因为cos(θ)=H’/H，则H’=H*cos(θ)。因此，LCD板110延伸超出Image_1的边缘的距离是H-(H*cos(θ))。

从图9A-9B中示出的投影系统可以获得几个其它的数学关系和方程式，将在下面用于从Image_1产生Image_2。首先可见三角形ΔoAP’和ΔoBP是几何相似的。因此，其中Yy表示从LCD板到点的正交距离，oA表示线段(o,A)的长度而oB表示线段(o,B)的长度，能够看出：x∶X=y∶Yy=oA∶oB.因为线段(o,A)的长度等于d，并且线段(o,B)的长度等于(d+Yz)，此比例关系可被重新写为：

x∶X=d∶(d+Yz)=y∶(Y*cos(θ)). (1)

图9A说明Yz等于线段(A,B)的长度，该线段能被分成(A,O)和(O,B)。而且，线段(A,O)的长度=(H*sin(θ))，并且线段(O,B)的长度=(Y*sin(θ))。因此，

Yz=H*sin(θ)+Y*sin(θ)

在方程式(1)的左侧替代此Yz值，产生：

X=[(d+(H+Y)*sin(θ))*x]/d. (2)

然而，为了能够确定从光源坐标系(即(x,y,z)坐标系)中的一个元素的坐标确定在Image_1坐标系(即(X,Y,Z)坐标系)中的一种元素(例如一个像素)的坐标，必须消除方程式(2)中的Y值。把上述Yz值替代到方程式(1)的右边，看出d∶(d+H*sin(θ)+Y*sin(θ))=y∶(Ycos(θ))，以使

Y = \frac{(d + H * \sin (θ)) * y}{d * \cos (θ) - y * \sin (θ)} - - - (3)

并且

y = \frac{d * Y * \cos (θ)}{(d + H * \sin (θ) + Y * \sin (θ))} - - (4)

函数Ry(y)表示定标因数，可被用于把Image_2中的一个像素的y坐标(例如图9A中的像素P’)映射到Image_1中的一个对应部分或像素的Y坐标(例如图9A中的像素P)。具体地说，Ry(y)可以协助表示或表达在Image_1的一条线的定位或位置与Image_2的对应线的定位之间的关系。因此，函数Ry(y)定义如下：

Ry (y) = \frac{d + H * \sin (θ)}{d * \cos (θ) - y * \sin (θ)}

因此，方程式(3)可以简单地表示为Y=Ry(y)*y，并且可被重写，使得Y是针对给出值d、H和θ的一个y的函数：

Y(y)=Ry(y)*y (5)

另一指定为Rx(y)的函数采用来表示定标因数，针对一个给定的y-坐标，用于把Image_2中的一个像素(例如像素P’)的x-坐标映射到Image_1中的一个对应部分或像素(例如像素P)的X-坐标。具体地说，Rx(y)可以协助表示或表达在Image_1的一条线的宽度，或在该线之内的一个元素的位置与Image_2的对应线或元素之间的关系。Rx(y)可被定义如下：

Rx(y)=Ry(y)*cos(θ)或

Rx (y) = \frac{\cos (θ) * (d + H * \sin (θ))}{d * \cos (θ) - y * \sin (θ)}

对于本专业技术人员显见的是，针对d和H的给定值以及给定的仰角θ，对于一个特定的y值来说该Rx(y)是常数(例如在Image_2中的一个具体像素线之内)，并且，该对应X值正比于X(x,y)。用于Rx和/或Ry的值可被存储在一个表格中或存储在其它数据结构中。

消除上述方程式(1)中的中间项，示出x∶X=y∶(Ycos(θ))；因此X=(Y*cos(θ)*x)/y。替代方程式(5)的Y值，得出X=(Ry(y)*cos(θ)*x)，其中X现在用x和y表示。并且，因为Rx(y)=(Ry(y)*cos(θ))，因此X=Rx(y)*x。此方程式可被重新写为针对给定的d、H和θ值的x和y的一个函数：

X(x,y)=Rx(y)*x (6)

即，X可以用x和Y来表示，而不是用x和y来表示。具体地说，方程式(1)的左侧表明x∶X=d∶(d+Yz)。因为Yz=(H*sin(θ)+Y*sin(θ))，可见

X = \frac{(d + H * \sin (θ) + Y * \sin (θ) * x}{d}

其可被重新表示为：

X (x, Y) = \frac{(d + (H + Y) * \sin (θ)) * x}{d}

现在可以介绍函数Rx(Y)，表示可应用到Image_2中的特定像素的x值，以便根据一个Y值确定Image_1中的对应像素的X坐标。Rx(Y)可被定义如下：

Rx(Y)=(d+(H+Y)*sin(θ))/d (7)

并且因此X(x,Y)=Rx(Y)*x (8)

其中d、H和θ是常量值。Rx(Y)应被认为是Y的一个线性函数，然而通过方程式(5)得出的、为了使用在方程式(8)中的Y值不可能总是整数，因此稍微复杂化了该计算。

总之，Ry(y)有助于计算在Image_1中的像素的Y坐标，该坐标对应于具有给定y坐标的Image_2中的一个像素。类似地，Rx(y)和Rx(Y)有助于分别根据Image_2像素的y-坐标或根据Image_1像素的Y-坐标计算Image_1像素的X-坐标。通过相加或相减一个增加的调整(例如，不是相乘)，计算比如Rx(y)或Rx(Y)的定标因数的计算方法描述如下。

可用于把Image_2的一个元素(例如一个像素)映射为Image_1中的相应的元素的方程式在本发明的实施例中的下面子部分的描述中被重新编号，以便容易参考：

Ry (y) = \frac{d + H * \sin (θ)}{d * \cos (θ) - y * \sin (θ)} = Rx (y) / \cos (θ) - - - (11)

Rx (y) = \frac{\cos (θ) * (d + H * \sin (θ))}{d * \cos (θ) - y * \sin (θ)} = Ry (y) * \cos (θ) - - - (12)

Y(y)=Ry(y)*y (13)

X(x,y)=Rx(y)*x (14)

Rx(Y)=(d+(H+Y)*sin(θ))/d (15)

和X(x,Y)=Rx(Y)*x. (16)

从这些方程式中，根据Image_2中的点P’可以确定Image_1中的一个点P的坐标(X,Y)(图9A-9B所示)。LCD板110中的Image_2的一些部分的特性，例如色值、亮度、光强等，则可以从Image_1中的对应部分复制，以便忠实地再生该原始图像。当然，Image_2的特性可以被进一步调节或修改(例如超出或代替从Image_1继承的特征)，以便施加特定的效果或状态。

如上简要陈述，在本发明的一个实施例中，虽然Image_2中的一个像素的坐标可以表示为整数形式(在该光源坐标系中)，但是从上述方程式计算的Image_1的对应部分的坐标(Image_1坐标系中)可能不具有整数值。当计算的Image_1部分不与一个像素对准或其它单独元素将要从邻接像素值内插时，则对一个Image_2像素应用一个确定该特征的方法。在本发明的一个实施例中，所有的邻接的像素(例如八个像素的最大值)都被用于内插。在可选实施例中，可以使用任何数目的像素-不局限于邻接像素。在本发明的另一个可选实施例中，可以采用一个求平均值法，以便平滑附近像素的特性。

确定IMAGE_2的有效面积

在从原始图像获得Image_1之后，能以下面子部分介绍的一种方法形成Image_2。然而在本发明的一个实施例中，在从Image_1得到Image_2以前确定Image_2的可用或有效面积。在此过程中标识的该显示装置的区域可以表示该Image_2的形状。具体地说，定义范围的形状可以是：当以来自Image_1的图像数据填充时，该图像可被投影而察觉不到梯形失真。直观地，没被Image_2占用的该LCD的有用部分能以背景色或另外的图案填充。

可以影响Image_2的有效面积的尺寸和尺度的某些因素包括：仰角θ、扫视角α、原始图像(例如Image_1)的尺度、任何补偿、施加到Image_1(上述)的扩大或收缩、投影光源的焦距等。

在确定Image_2图的有效面积的一个方法中，首先根据图像中的行数和每一行的长度(例如由像素的数量测量的每一行的长度)计算该图像的轮廓。在下面计算中可以采用若干参数以便确定Image_2的有效面积。例如，能被显示为Image_2的一部分的原始图像(即Image_1)的第一有效或可用行(例如LCD板上显示的显示图像的顶行)中的y-尺度的值由Star_Position_y标识。类似地，End_Position_y是将要被显示的最后行，而Dimension_y是能够被显示的有效行的总数。这些参数可以分别简洁地表示为SPy、EPy和Dy。注意，在这些表示中的最后的符号(即小写字母)标识其中该可适用的参考坐标系-光源坐标系。

其它参数涉及在Image_2或LCD板的有效面积之内的各个行。因此，Start_0Position_x(y)标识在行号y中的第一(例如最左边的)可用或有效像素的X值。End_Position_x(y)标识在行号y中的最后的像素，而Dimension_x(y)标识行y中的像素的数量。这些参数可被简洁地表示为SPx(y)、EPx(y)和Dx(y)。

总而言之，参数Start_Position_y(SPy)、End_Position_Y(EPy)、Start_Position_x(y)(SPx(y))、和End_Position_x(y)(EPx(y))定义了在本发明的实施例中的用于Image_2的LCD板的有效或可用区域。虽然在本发明的一个实施例中的Image_2可被移到LCD板之内以便显示图像的不同部分，但是被映射到此区域外面的区域的Image_1的部分不能被显示。

类似参数可以引入用于Image_1。因此，Start_Position_Y(SPY)和End_Position_Y(EPY)标识Image_1中的第一(例如，顶)和最后(例如，底)行，而Start_Position_X(SPX)和End_Position_X(EPX)表示Image_1的一行中的第一和最后的位置。SPX和EPX可以是针对Image_1中的每一行的常数值，其中Image_1在外形上是矩形。然而在本发明的另一个实施例中，其中的Image_1不是矩形或对称的，Image_1中的一行的开始和终点位置可以分别表示为SPX(Y)和EPX(Y)。

现在描述得到与这些参数的一个或多个相关的值的一个方法。例如在图9A-9B中描述的本发明的实施例中，SPY=H而EPY=-H。并且，因为这些值对应于在光源坐标系中的SPy和EPy，所以方程式(13)可被重新表示为：

Y(SPy)=Ry(SPy)*SPy=H

和Y(EPy)=Ry(EPy)*Epy=-H

通过使用来自方程式(11)的Ry(y)的值而求解针对参数SPy和EPy的方程式，我们看出

SPy = \frac{d * H * \cos (θ)}{d + 2 H * \sin (θ)} - - - (21)

和EPy=(-H)*cos(θ).(22)则，因为Dy=SPy-EPy:

Dy = \frac{2 H * \cos (θ) * (d + H * \sin (θ))}{d + 2 H * \sin (θ)} - - - (23)

而且图9A-9B中，SPX=-W而EPX=W。因此，从方程式(14)可见：

X(SPx(y),y)=Rx(y)*SPx(y)=-W

而X(EPx(y),y)=Rx(y)*EPx(y)=W

按照方程式(12)求解针对参数SPx(y)和EPx(y)的方程式，得出：

SPx(y)=(-dW/k)+(tan(θ)*W*y/k)(24)

和EPx(y)=(d*W/k)-(tan(θ)*W*y/k)(25)

其中k=d+H*sin(θ).因此显见，该EPx(y)=-SPx(y)，示出对于矩形原始图像的对称特性。并且因为Dx(y)=EPx(y)-SPx(y)，我们可以看出Dx(y)=2*EPx(y)，即

Dx(y)=(2*d*W/k)-(2*tan(θ)*y*W/k).(26)

进一步，从方程式(26)可见ΔDx(y),Image_2的一行距下一行之宽度差(例如像素数目)能够表示为：ΔDx(y)=Dx(y)-Dx(y-1)，即

ΔDx(y)=-2*tan(θ)*W/k(27)

为了更容易定位、表示或显示，通过上述任何方程式得出的值可以四舍五入或舍位为整数值。

参数SPy、EPy、Dy、SPx(y)、EPx(y)和Dx(y)因此定义了在LCD板上的Image_2的有效面积，如图7A描述。这些参数可被存储在投影系统或一个相关存储器中，或可被按照需要针对每一接收的原始图像计算。这些参数可以改变，比如当仰角θ或扫视角α被调节时。

图7A还示范了Image_1中的点P与Image_2中的点P’的对应方式。例如，在图9A-9B的描述中，Image_1中的一点704能够由坐标(SPX,SPY,0)或坐标(-W,H,0)描述。对于点704来说的Image_2中的对应于点704a在光源坐标系中具有坐标(SPx(SPy),SPy,d)。

从前面的方程式，可以实现一个或多个考虑。具体地说，方程式(24)和(25)示出该SPx(y)和EPx(y)相对于y的线性改变；换言之，当Image 1(原始图像)是矩形时，Image_2的侧面是直线。而且这些边缘的斜率是符号相反的，从而实现Image_2的有效面积是对称梯形。对于非矩形的图像来说这一点可能不同。

图20是展示出标识或确定显示装置的有效面积或其中可提供一个Image_2的显示装置的一个区域的有效面积的一个方法。在状态2000中，接收具有尺度Original_X×Original_Y的一个原始图像，其对应于图9A-9B中的2*W×2*H。

在状态2002中，投影系统的角度(例如θ和/或α)和光源的焦距(即d)被检索或确定。

在状态2004中，计算Image_2的第一(SPy)和最后行(EPy)的位置。在本发明的一个实施例中，这些值通过应用上述方程式(21)和(22)确定。另外，行(Dy)的总数可以从该第一和最后行之间的差或从方程式(23)确定，其y值可被存储。

在状态2006中，针对Image_2的一个或多个行、或每一行计算SPx(y)和EPx(y)的值。从状态2004得知Image_2的y-坐标，并且可被代入方程式(24)和(25)，以便得出必要的值。还可以通过采用在SPx(y)和EPx(y)之间的差或通过应用方程式(26)而计算针对具体y值的宽度，即在每一行(Dx(y))中的位置(例如，像素)的数目。在一个可选实施例中，在Image_2中的相继行的宽度可通过累加由方程式(27)得出的递增因素而确定。

在状态2008中，标识或概述Image_2的有效面积的参数集可被保存在存储器中。比如参数可被保存，以供当另一相同的图像或类似尺度的图像被接收时使用。而且，如果Image_1被平移(例如通过如上所述的图像补偿)，可以通过计算和应用调整而确定一个新的有效面积，该调整必须对该参数集进行，以便完成该补偿。

从IMAGE_1得到IMAGE_2的一种方法

前面子部分描述的参数(例如SPy、EPy、Dy、SPx(y)、EPx(y)和Dx(y))提供了概括有效或可用区域的一个方法，其中可以平移Image_1，以便形成Image_2。在本发明的一个实施例中，将要被映射到Image_2的一个部分(例如一个像素)的Image_1的每一部分可以随即被标识。换言之，可以计算在Image_2中的对应Image_1中的像素(或像素组)的每一有效像素。在本发明的实施例中，针对在该LCD板的有效面积中的每一(x,y)坐标计算上述的方程式(11)-(14)，以便标识在Image_1中的一个对应的(X,Y)坐标。Image_1的像素或像素组的相关的特性(例如彩色、亮度、对比度)则可被用于呈现Image_2像素。如已经描述的那样，Image_2坐标具有d(投影光源的焦距)的z-维值，而Image_1坐标具有零的恒定Z-维值。

直观可见，对应于Image_2中的定位在(x,y)的一个像素的该Image_1的一个部分的位置可以在该Image_1坐标系中表示为(X+δX,Y+δY)。在当前描述的本发明的实施例中，这些坐标可以利用给定的θ、d和H的值、通过应用方程式(11)至(14)而针对在Image_2的有效面积之内的一个点(x,y)计算出来。具体地说，用于Ry(y)和Rx(y)的值可以针对一个给定的y值计算。随后可以根据Ry(y)和y计算Y，并且使用Rx(y)和与该给定y值相关的每一x值计算X。

在本发明的一个可选实施例中，应用了一个稍微不同的方法定位一个在坐标(X,Y)的Image_1像素对应于在坐标(x,y)的Image_2像素。在此可选方法中，Y可被如同以前计算(例如使用Ry(y)和该给定的y值)，在其之后可使用方程式(15)和(16)针对每一连续x值计算Rx(Y)和X(x,Y)。但是，两个方法都可能需要有效计算资源，以便使得以及时的方式实现必要的计算。

而且，如先前描述的几个其它参数或特征可被用于描述一个原始图像是如何由一个装置的数字化装置部分所存储和/或如何由对应的发生器部分所检索。例如，能被回想到，在本发明的一个实施例中，当一个原始图像存储在存储器中时，Reduce_X和Reduce_Y表示用于调整(例如缩小)一个原始图像尺寸的水平和垂直定标因数。当从像源接收该原始图像时，可通过与投影装置相关的一个处理器计算Reduce_X和Reduce_Y。而且，其中存储原始图像的存储区域可以由Start_Write_X、Start_Write_Y、Write_X和Write_Y描述。

类似地，在本发明的实施例中，Enlarge_X和Enlarge_Y表示在把原始图像提供在一个或多个LCD板上之前用于调整(例如扩大)一个存储原始图像的尺寸的水平和垂直定标因数。从其检索该存储图像的存储器的区域可以由参数Start_Read_X、Start_Read_Y、Read_X和Read_Y描述。由这些参数标识的存储区域可以对应或可能不对应最初存储该图像的同一个存储区域(例如该区域由Start_Write_X等标识)。

然而该计算需要存储以及检取一个图像，可能难于与变形Image_1以便创建Image_2而所需的计算合并。具体地说，与基本参数组SPy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y(y)和X(y)相关的计算往往用在一个具体尺寸(例如2H×2W)的一个图像的变形中。因此，不论何时调节一个已存储、检取和变形的原始图像的尺度，该参数集可能需要被再计算。而且，为了连续或分别地调整该图像尺寸以及变形该图像，可能需要附加硬件。例如，为了定标(例如缩减或扩大)一个图像可能需要一组行缓存器，而对于该图像的变形可能需要另一组行缓存器。

在本发明的一个实施例中，用于从Image_1产生Image_2以便从一个LCD板投影的一组参数(例如Spy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y(y)、和X(y))被存储在存储器中，以供与该投影系统相关的一个处理器使用。直观可见，这些和/或其它参数可以在H、W、仰角θ或扫视角α的值改变之时而被再计算。为了节约存储器，参数可以存储在帧存储器的区域中，该帧存储器对应于在Image_2的有效面积之外的该LCD板的非可显示、偏离屏面的区域或部分。另外，该参数可以存储在处理器可访问的其它区域中，例如在通过图2描述的装置200的存储器接口204访问的存储器中。

在本发明的另一个实施例中，可以使用具有高顽磁性的(例如一个ROM)的存储器。在本实施例中的一个处理器的快速计算和应用这些参数的负担可以通过在该存储器中存储预先计算的参数组而降低。存储的参数组可以包含针对H、W、θ和/或α的大范围的值。

包括Spy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y(y)和X(y)的该参数组，或包括Spy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y(y)和X(Y)的该参数组可以称作第一参数组。在下面子部分中描述的从Image_1得到Image_2的可选方法采用另外的参数组，并且可以讨论一个方法(或参数组)与另一方法(或参数组)的性能或优点的比较。

图21演示使用上述参数组的一个方法，在一个显示装置(例如LCD板)的一个预先确定的有效面积之内产生Image_2。将如本专业技术人员显见的那样，本方法中执行的操作能以多种顺序重新排列。

在状态2100中，从一像源接收原始图像。在状态2102中，必要时重新调整图像的尺寸，用于存储在存储器中。在状态2104中，图像直观可见地以逐行格式存储在存储器中。在状态2106中，(例如由于其即将被投影)从存储器检索该图像。

在状态2108中，现在可以称之为Image_1的检索图像根据显示装置的尺寸的需要调整尺寸。

在状态2110中，计算或从存储器检索对应Image_2的有效面积。比如，如果原始图像的尺度匹配先前图像的尺度，则用于一个适当有效面积的参数可以已经被存储。可以执行上述用于标识一个有效面积的方法。

在状态2112中，通过注意其y坐标，选择Image_2的有效面积的首行(例如顶行)，可以象上面那样称之为SPy。随后在状态2114中，可能使用上述的方程式(11)和(12)计算Ry(y)和Rx(y)的值。在状态2116中，计算Y(y)(例如使用方程式(13))，并且可以如上所述地表示为(Y+δY)，以便协助定位对应于Image_2的当前行中的像素的Image_1的像素。

在状态2118中，通过其x坐标选择Image_2的行y中的第一个象素(例如SPx(y))。随后，在状态2120中，可以通过使用方程式(14)或类似计算来得到(x,y)。X的此值可以表示为(X+δX)，因此得出Image_1中对应于Image_2中的坐标(x,y)的(X+δX,Y+δY)的坐标。用于Image_1的Z坐标是零，而用于Image_2的z-坐标是d。

在状态2122中，处于或最接近坐标(X+δX,Y+δY)坐标的Image_1的一个或多个特性被复制，并且用于当前Image_2的像素。例如，Image_1像素的彩色或强度可被复制并且应用。直观可见，如果(X+δX,Y+δY)坐标不紧密匹配Image_1中的单个像素的坐标，则多个附近像素的特性可被复制，做平滑、平均或其他组合，并且用于Image_2像素。

在状态2124中，确定当前像素是否为Image_2的当前行中的最后像素(例如，EPx(y))。如果否，示出的方法返回状态2118，选择下一个像素(例如通过递增或递减x的值)。如果是行y中的最后像素，则本方法进入状态2126。

在状态2126中，确定Image_2的最后行是否恰好结束(例如EPy)。如果否，示出的方法返回状态2112，选择下一个行(例如通过递增或递减y的值)。否则，完整的Image_2被完全地提供，并且在状态2128中投影在一个视屏上，没有显著的梯形失真。

从IMAGE_1得到IMAGE_2的一个可选方法

在本发明的一个可选实施例中，采用包括低计算复杂性的方法来定位对应于Image_2中的一个像素的Image_1的一个部分。本方法努力接近方程式(11)和(13)中的Ry(y)和Y的曲线。现在说明本方法的推导和简化，开始把方程式(15)应用到SPY和EPY,-Image_1中的开始和结束行(分别具有值H和-H)：

Rx(SPY)=Rx(H)=1+[2*H*sin(θ)/d]

和Rx(EPY)=Rx(-H)=1.

Rx(Y)的值随Y线性改变，被表示为δRx(Y)的Rx(Y)中的递增变化能够表示为：

δRx(Y)=Rx(Y+ΔY)-Rx(Y)=sin(θ)*ΔY/d(28)

因此，一旦针对Image_1的首行计算了Rx(Y)，例如SPY(即H)或EPY(即-)，则通过简单地加或减(sin(θ)*ΔY/d)即可计算随后的值，而不须针对每一Y值重复上述的方程式(15)的计算。这将简化连续X值的确定，并且通过以相加或相减替代方程式(15)的相乘和相除而减轻处理器的负担。

通过注意到用于矩形原始图像的Image_2的有效面积的轮廓是一个对称梯形，可以近似方程式(28)所涉及的计算。因此，从首行(即SPy)到最后行(即EPy),Image_2中的相继行之间的y尺度中的差值是常数。并且，由在y中的变化引起的常数差，表示为δRx(y)，因此能够计算：

δRx (y) = \frac{| Dx (EPy) - Dx (SPy) |}{Dy} - - - (29)

而且，已知的是Rx(EPy)=Rx(EPY)，因为Image_2的有效面积的底边与Image_1的底线重合(如图9A所示)。并且，上述示出该Rx(EPY)=Rx(-H)=1；因此Rx(EPy)=1。随后，以此值开始，在EPy之前的针对每一y值的Rx(y)能够通过连续地加或减δRx(y)而计算。

可以得到显著减少计算强度的方程式(13)的一个近似。首先，接近匹配方程式(11)和(13)的二阶二次方程可被表示成：

Y(y)=β₂*y²+β₁*y+β₀ (30)

可注意到，ΔY(y)=Y(y+1)-Y(y)，因此从此二次方程得到：

ΔY(y)=2*β₂*y+(β₁+β₂) (31)

和Y(y+1)=Y(y)+ΔY(y) (32)

并且，针对(y+1)估算方程式(31)并且简化得出：

ΔY(y+1)=ΔY(y)+2*β₂ (33)

因此，从针对一个给定y的Y和ΔY，能够通过加或减该常数(2*β₂)而获得用于下一个y值的ΔY。

方程式(30)示出Y(0)=β₀，并且从方程式(31)得出ΔY(0)=(β₁+β₂)。注意，y=0表明本发明实施例描述的Image_2的中间行。随后，可以通过连续相加(2*β₂)而计算用于y的连续正值的ΔY，通过连续相减(2*β₂)而计算用于y的连续负值的ΔY。例如，ΔY(1)=ΔY(0)+(2*β₂)，或ΔY(1)=(β₁+β₂+(2*β₂))=(β₁+3*β₂)，而ΔY(-1)=(β₁+β₂-(2*β₂))=(β₁-β₂)。

而且，从针对一个给定y的Y值，比如Y(0)=β₀，方程式(32)表明可以通过对应于给定y值的ΔY的加或减而确定用于相邻y值Y。因此，Y(1)=Y(0)+ΔY(0)=β₀+(β₁+β₂)，而Y(-1)=Y(0)-ΔY(0)=β₀-(β₁+β₂)。

因此，通过计算或选择适当的β₀、β₁、β₂的值，从Image_2中的一个点计算Image_1中的一个点的Y值被简化，并且需要不太繁重的计算。在本发明的一个实施例中，使用其中Y(SPy)=SPY=H,Y(EPy)=EPY=-H，以及Y(0)=0的特殊情况，从方程式(30)计算β₀、β₁和β₂的适当的值。把这些特定值代入方程式(30)得出：

B₂*(SPy)²+B₁*(SPy)+B₀=H

B₂*(EPy)²+B₁*(EPy)+B₀=-H

和B₀=0

求解这些方程式，得出用于本实施例的适当的β₀、β₁、β₂的值，其可以存储在存储器中以便在形变一图像的过程中使用。可以按照(21)-(22)的每一方程式计算SPy和EPy。

因此，可以产生各种可能的β₀、β₁和β₂的值的一个表格或其它集合，并且存储，以便在从一个原始图像得出Image_2的过程中使用。计算Y值的本方法允许使用相加和相减函数而不是更复杂的严重耗时的操作，并且因此可以允许使用低复杂性的处理器和/或其它装置。

正象连续的Y值可以使用一个已知Y值以及加或减一个增量ΔY而被确定那样，用于X的连续值能以类似的方式确定。具体地说，ΔX(x,Y)=X(x,Y)-X(x-1,Y)=Rx(Y)以及ΔX(x,Y+ΔY)=ΔX(x,Y)+δRx(Y)，其中δRx(Y)能够用公式(28)计算，而ΔY能够用公式(32)计算。

类似计算也同样可以用于X(x,y)。例如，ΔX(x,EPY)Rx(EPY)=Rx(-H)=1(例如从公式(15)得到)，而ΔX(x,EPY+ΔY)=ΔX(x,EPY)+δRx(Y)=(1+(sin(θ)* ΔY/d)).

而且，因为Rx(y)是能够表示在对应于Image_2的给定行之内x的连续值之间的差值的一个定标因数，所以一旦已知第一个X值，所以方程式(14)可被递归执行为：

X(x,y)=X(x-1,y)+Rx(y) (34)

可以通过估算针对每一行y的X(SPx(y),y)而计算X的这样的一个初始值。因此，方程式(34)中的Rx(y)近似于ΔX(x,y)，其中Rx(y)=X(x,y)-X(x-1,y)=ΔX(x,y)。可以递归形式表示为

ΔX(x,y)=ΔX(x,y+1)-δRx(y) (35)

或Rx(y)=Rx(y+1)-δRx(y)

其中δRx(y)可以利用方程式(29)近似。方程式(35)能以Image_2的底行开始应用，其中ΔX(x,EPy)=Rx(EPy)=1。举例说明，针对y的全部值的ΔX(x,y)的值可以预先计算并且存储在存储器中，然后可以在该投射系统的连续累加ΔX(x,y)的操作过程中确定每一X(x,y)。

因此在本发明的一个实施例中，不是针对一个给定参数组计算每一单独的X和Y值，而是计算在连续X和Y值之间的差。具体地说，在本实施例的实施方案中，设置用于产生Image_2的参数包括SPy、Dy、SPx(y)、Δx(y)、ΔY(y)和ΔX(y)或ΔX(Y).本实施方案至少体现三个优点。

首先，图像的形变能够与尺寸的调整(例如缩小或扩大)同时执行。因此实现仅以一组行缓存器满足两个操作所需的便利。第二，即使显示图像(例如Image_2)的尺度改变，也不必再计算整个参数组。第三，存储这些参数需要的空间比存储以前参数组需要的空间小。

回想到，对应于Image_2中的一个位置的Image_1的部分可以表示为(X,Y)+(δX,δY)。在应用本发明的当前描述的可选实施例中，(X,Y)可被初始设定为(SPX,SPY)，其等于(-W,H)，并且(δX,δY)可以初始设定为(0,0)。举例说明，此组合是Image_1的左上方像素的位置，并且对应于Image_2的左上方有效像素，其可以表示为(SPx(SPy),SPy)。在本实施例中的Image_1中的随后位置的计算可以取决于尺寸调整的方式(例如收缩或扩大)。

比如，如果在该数字化装置和发生器中的水平和垂直定标因数(例如Reduce_X,Enlarge_Y)等于1(即，图像既不抽取也不扩大)，则可以应用下面过程。针对y的第一值(即SPy,Image_2中的首行)和行y中的第一个象素(即SPx(y))，可以使用上述提供的方程式计算X和Y值，它们可以是已知的(即SPX,SPY)。可以通过累加利用SPX(即-W)的ΔX(y)到(Dx(y)-1)，计算对应于Image_2的行y中的保持像素的X值。

在得到Image_2中的这个首行之后，对应于Image_2中的随后行的随后Y值(即在SPY或H之后)可以通过把具有SPY的ΔY(y)累加次数达到(Dy-1)而计算。按照刚描述的方式计算在每一随后的行Y之内的每一X值。以此方式，Image_2以每次一行和一个像素地得到，并且通过累加ΔY和ΔX(y)标识Image_1的每一对应部分。

然而，如果水平和垂直定标因数之一或二者都不等于1，则该定标比例必须被结合到该计算中。具体地说，通过以SPX连续地累加ΔX(y)与水平定标因数(例如Reduce_X或Enlarge_X)的乘积而计算针对一个给定行的X值。通过以SPY连续地累加ΔY(y)与垂直定标因数(例如Reduce_Y或Enlarge_Y)的乘积而计算连续的Y值(例如Y(y+1))。

如果该Image_2的尺度被修改(例如缩小或扩大)，可以因此通过一个或几个适当的定标因数而修改需要的参数(例如SPy、Dy、SPx(y)、Dx(y))。

在本发明的本实施例中，由相加ΔX和ΔY值计算的、表示为(X+δX,Y+δY)的Image_1的位置可能不与Image_1像素的位置精确地匹配。因此，可以通过分析(例如累加，加权、平均)该附近的Image_1像素的特性而确定将要指定到对应Image_2像素(例如在位置(x,y))的特性。

为了与应用在先前子部分中的参数的设置区别，该参数组包括SPy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、ΔY(y)和ΔX(y)，可称为第二参数组。

本发明的另一可选实施例尤其适于其中显示在LCD板上的图像(例如Image_2)很少(如果有的话)变化的一个投影系统。采用在本实施例中的参数组包括SPy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y’(y)和X’(y)，并且可以称为第三参数组。在本实施例中，X’(y)和Y’(y)是来自第一参数组(在前面子部分中讨论的)的X(y)和Y(y)分别与x和y尺度定标因数的乘积。因此，本发明的这一可选实施例的一个优点是，进一步加强了采用在本实施例中的装置之内的功能。例如，行缓存器的一个普通设置即足够而可能不需要可被用于针对图像的每一行产生相应的定标比例的一个梯形失真模块(例如图3A的梯形失真模块308)。根据将要被准备的定标比例的数量(即通过把定标比例与X和Y参数组合)，可能需要针对该参数组的各种交换的辅助存储器空间。

因此本专业技术人员将理解，使用第一、第二或第三参数组任何之一、或使用可从这些参数组之一和/或上述方程获得的其它参数组，都可能包括折衷选择。一个参数组以及得到Image_2的相关的方法用硬件造价、复杂性或储存空间来评价可能是优良的。另一参数组或得到Image_2的方法可能在效率、性能或其它标准上是优良的。本专业技术人员将理解，一个参数组和方法超过另一参数组和方法的选择可能取决于特定的应用或将要被投影的图像。

图22示出在此子部分中描述的本发明的一个方法，其中可以使用比在前面子部分中描述方法少的计算负担而从Image_1的部分获得Image_2数据(例如彩色、光强)。

在状态2200中可能使用一种上述方法来确定Image_2的有效面积。在要投影的图像的尺度是完全相同或类似的情形中，尤其在预先已知那些尺度的场合，能够在接收原始图像以前计算Image_2的有效面积，因此降低在接收时必须执行的计算。另外，可以计算用于多组原始图像尺度的有效面积。

在状态2202中，各种参数被存储以用于得到Image_2。具体地说，在示出的方法中，该存储参数包括：Spy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、ΔY(y)和ΔX(y)。如上结合方程式(30)-(32)所述，用于Y(y)和ΔY(y)的值可以使用一个二次方程产生。因此在状态2202中按照需要可以产生、检索(例如从一个表格中)或存储用于β₀、β₁和β₂的适当的值。还可以计算和/或存储其它参数(例如Rx(y),5Rx(y))，以便提前执行尽可能多的必要计算。

在本发明的一个可选实施例中，在状态2202中，一个或多个参数可以与将要被用于一个图像的尺寸调整或重新定标因数结合。如上所述，这能实现所要执行的一个图像的任何尺寸调整都与其形变一致。

在状态2204中，从一像源接收原始图像。在原始图像的进一步处理之前，可以暂存该图像。

在状态2206中按照需要调整图像的尺寸，或许在其变形或提供之前用于暂存，或根据该显示装置的尺度。

在状态2208中，选择在Image_2的有效面积中的一行。举例说明，此处理能以顶行(即SPy)开始。但是在本发明的可选实施例中，该处理能以底行(即EPy)或其它行开始(例如，其中y=0)。

在状态2210中，确定Y(y)的值。如果计算必要的参数并且提前存储(例如在状态2202中)，这可能包括简单地从存储器检索该值。可以注意，Y(SPy)=H。可以通过相加或相减ΔY(y)的值确定Image_2中的针对随后行的Y值，ΔY(y)的值可能已经在状态2202中存储。

在状态2212中，选择在行y中的一个位置(例如，像素)x。举例说明，在一行中的第一位置可以是SPx(y)；在本方法中，因此在该首行(例如SPy)中选择的第一位置是SPx(SPy)。

在状态2214中，确定X(x,y)的值。在该首行中的第一位置可以是X(SPx(SPy),SPy)，其等于-W。用于每一行中的第一位置的X的值可以是在由状态2202中存储的参数，或可被在运行时计算。针对在行y中的随后定位的X值可以通过相加或相减该常量值ΔX(y)确定，同样可以是在状态2202中存储的参数之一。

在状态2216中检索Image_1的一个部分的一个或多个特性，并且加到定位在坐标(x,y)的像素。

在状态2218中，确定在行y中的最后位置是否已经处理。例如，如果x=EPx(y)，则本发明的方法继续在状态2220。否则，示出的方法返回到状态2212，选择另一位置。

在状态2220中，确定在Image_2中的最后行是否已经处理。例如，如果y=EPy，示出的方法将以状态2222继续；否则，示出的方法返回到状态2208，选择另一行。

在状态2222中，完成把Image_2提供在该显示装置上，并且可以投影该结果。

针对仰角或扫视角的梯形失真校正

在本节中，描述当仰角θ或扫视角α的一个存在(例如不为零)时用于防止梯形失真的各个实施例。在下面部分中描述当存在这两个角度时，用于防止梯形失真的本发明的实施例。

用于实施本发明实施例的一个装置的结构可取决于为产生适当显示图像(例如，Image_2)而选择的参数的设置。在前面部分中描述了三个直观的参数组。本专业技术人员将认识到，在此部分和随后部分描述的先前没有描述的任何装置结构都可以容易地从该部分存在的结构中获得。可以参考图2-5D观察取样装置结构。

举例说明，为产生该显示图像而对一原始图像的形变可以在一个适当装置的数字化装置或发生器模块中执行。如先前描述，一个数字化装置模块可以调整一个原始图像的尺寸(例如缩小)以便存储，并且一个发生器模块可以调整一个存储图像的尺寸(例如扩大)以便提供在一个显示装置上。这些模块的任何一个都可以把形变操作与调整尺寸的操作结合，即可以顺序地执行两个操作。

在本发明的一个实施例中，数字化装置模块缩小一个原始图像(例如，根据Reduce_X和Reduce_Y)，以便配合一个规定的存储区域(例如通过存储器接口模块访问的存储器)。随后，该数字化装置可以在一个单独的操作中使用与该尺寸调整操作相似的成分变形该缩小的图象。在图3B-3C描述的本实施例中，第一参数组(例如，Spy、Dy、SPx(y)、Dx(y)、Y(y)、X(y))可以用于形变。可根据显示装置(例如一个LCD板)的一个可用区域和倾斜或扫视角计算在此参数组中的参数。举例说明，通过使用参数Y(y)和X(y)(以及也许使用Rx(y)和Rx(x))把Image_1的特性复制成Image_2的计算的有效面积而每次变形该原始图像的一行。每一行的内容(例如2从位置SPx(y)至其长度Dx(y))可以随即放置在存储器中。在本发明的一个实施例中，从SPy到EPy(即，其中EPy=SPy+Dy)的每一行被连续地处置。在另一个实施例中，以一个不同的顺序处理或得到Image_2的行。在原始图像被尺寸调整、变形和存储之后，发生器模块可以应用其拥有的重新定标因数(例如Enlarge_X和Enlarge_Y)，以便将该图像数据适配到该LCD板的可显示部分中。

在一个可选方法和装置中，数字化装置模块的尺寸调整和变形功能被合并。具体地说，随着原始图像的每一行被接收和尺寸调整(例如减小)，同时使用包括ΔX(y)和ΔY(y)的一个参数组对其变形，以便简化处理。图像可随即被存储在存储器中。有益的是，一组硬件组件可以在一个操作中执行这两个功能，而不是双倍的硬件组件用于顺序的调整尺寸和形变。当从存储器检索该图像以便提供在该显示装置上时，该发生器模块照常对该图像做尺寸调整(例如扩大)。

本方法在图10中描述，示出原始图像1000的组合的抽取(即，缩减)和形变，以便形成显示图像1002，可随即存储在存储器中或传送到一个发生器模块。显示图像1002可以具有将提供在一个显示装置上的同一个尺度，或在提供显示图像1002之前，一个发生器模块可以对其重新定标。

本专业技术人员将理解，虽然图3B-3C和10中示出的前述方法描述的是整个图像作为一个单元被扩大和/或变形的，但是该图像实际上可以一次修改一个部分(例如，行)。

在另一可选方法中和装置中，在该发生器模块执行一图像的形变。在本发明的实施例中，该数字化装置模块可以执行一个尺寸调整(例如，缩小)操作以便把一个原始图像适配到一个存储区域。当该发生器模块接收该图像(例如从存储器检索该图像)和调整该图像的尺寸(例如扩大)时，如果必要，该第一参数组被再次用于根据倾斜或扫视角而变形在LCD板的可显示区域之内的图像。具体地说，该检索的图像首先放大并且随后将其特性应用到Image_2的对应部分，其Image_2提供在由SPy、Dy、SPx(y)和Dx(y)所界定的该LCD板的一个部分中。举例说明，每一行是每次提供的一个位置，从SPx(y)到EPx(y)(其中EPx(y)=SPx(y)+Dx(y))，从第一行SPy到最后行EPy。没填充以图像数据的该显示装置的部分可以根据任意或预定的数据提供(例如一个背景色)。在图11A示出的本方法中，示出缩小的图象1100(可以由一个数字转换器模块创建和存储)被内插或放大，以便形成放大的图像1102。举例说明，放大的图像1102的尺度可以取决于该显示装置(例如LCD板)的尺度。在第二操作中，放大的图像1102被变形或扭曲，以便形成显示图像1104。

因为在本发明的本实施例中是最后执行该图像的形变，所以本实施例可以产生的一个投影图像的质量高于其中在内插(例如重新调整尺寸)图像之前就执行图像的形变的那些实施例所产生的投影图像的质量。具体地说，当在调整尺寸以前执行影象畸变时，该调整尺寸操作可以放大清晰度的任何损失或由该图像形变引起的对角线“曲折”。例如，当原始图像是矩形时，该图像的变形的型式将通常是具有斜对边的对称梯形的形状。当该斜对边随后被调整尺寸用于显示时，该图像被放大得越大，该侧边的不平坦或曲折越显眼。

在另一个可选方法和装置中，发生器模块的尺寸调整和变形功能被合并。因为在本实施例中的发生器模块不是构成来减小或缩小一个图像，Enlarge_X和ΔX(y)的乘积以及Enlarge_Y和ΔY(y)的乘积应该不小于1。因为所有的图像缩减都因此在该数字化装置模块中完成，所以可以要求在本实施例中的数字化装置模块比其它情况下更进一步地缩小该原始图像。本方法在图11B中描述，已经创建并由数字转换器模块存储在存储器1110中的缩小的图象1120被放大和变形，以便在一个组合操作中产生显示图像1122。

本专业技术人员将理解，虽然图11A-11B和示出整个图像被立即扩大和/或变形，但是该图像实际上可以一次修改一个部分(例如，行)。图10和11B中的虚线可以表示该显示装置的可显示部分的轮廓，因此示出在把图像提供在该装置上的时候显示图像的方式。显示装置的无效区域(例如在没有该显示图像部分的虚线区域之内)可填充以近似该视屏的彩色信号数据、其它环境区域或预定的彩色，例如灰或黑色。

本专业技术人员将理解，如果本发明的梯形失真防止功能被停止，上述本实施例中的每一数字转换器模块的功能和每一发生器模块的功能可以是等同的。即，在每一实施例中该数字化装置模块调整一个原始图像的尺寸(例如缩小)以便存储在一个规定的存储区域中，并且该发生器模块可以针对一个显示装置而调整一个存储图像的尺寸(例如扩大)。举例说明，由该数字转换器模块所施加的定标比例不大于1，并且由该发生器模块施加的定标比例不小于1。在前述的本发明的实施例中还示出，在数字化装置或发生器模块之一中执行一个图像的形变或扭曲(即防止梯形失真)的能力或是顺序地执行，或者与每一模块的调整尺寸功能合并执行。

针对一个仰角和扫视角的梯形失真校正

图1C描述一个投影系统，其中投影仪既围绕x轴倾斜(例如，向上的投影)又围绕y轴左右移动(例如从该投影仪的角度看向右投影)。因此，仰角θ和扫视角α都存在(即不为零)。

在本发明的一个实施例中，当两个角度都存在时，通过首先从一个角度(例如仰角θ)得到补偿梯形失真的一个中间图像而防止梯形失真。因此随即通过转动中间图像90度而重新定向该中间图像，并且可以从另一补偿梯形失真的角度(例如仰角α)得到一个适当的显示图像。在本实施例中，该中间图像被定向在该原始图像的尺度之内(即2W宽度×2H高度)，同时该显示图像由于插入了图像旋转而配合2H宽度和2W高度的尺寸。

图23示出了根据本发明的本实施例的一个当仰角和扫视角都不为零时防止或补偿梯形失真的方法。

在状态2300中，从一个像源接收具有不为零仰角和扫视角的原始图像。在状态2302中，确定是否已经知道图像的有效面积。这可能包括上述的几个参数的计算、检索和/或存储，可被用于下面的形变处理。

在状态2304中，如果有必要，针对指定的存储区域调整原始图像的尺寸(例如减小)。此调整尺寸的操作可以考虑是在图像被存储之前施加给该图像一个90度的旋转。

在状态2306中，图像被变形以便补偿否则会从一个第一角度(例如仰角θ)产生的梯形失真。如上所述，一个图像的形变可以包括在定义的有效面积之内把该原始图像的特性映射到显示图像的对应部分。在本发明的一个实施例中，状态2304和2306的调整尺寸和形变操作可以被颠倒或合并。组合这些操作的一个方法在上面描述过，其中该调整尺寸和形变因数或比例被结合。

在状态2308中，图像被随即旋转90度。此旋转可以恰好在存储之前执行，或可在图像被存储在存储器中的同时执行。例如，该存储接口单元能以行方式从数字转换器模块接收缩减和变形的图像数据。该存储器接口因此结束把每一行提供到该发生器模块作为一列的递送。

在状态2310中，该发生器模块随后变形该旋转的图像，以便补偿可能会由其它角度(例如扫视角α)引起的梯形失真。在状态2312中，发生器模块可以根据显示装置需要而调整图像的尺寸。在本发明的一个实施例中，状态2310和2312的调整尺寸和形变操作可以被颠倒或合并。组合这些操作的一个方法在上面描述过，其中组合了该变形和因数或比例尺寸调整。

如果该显示装置是以行方式的图像格式提供图像，则在状态2314中，在该图像被显示之前可以与前面旋转的相反方向转动90度。在一个可选实施例中，显示装置本身被旋转90度，以便免除由该发生器模块对该图像的最终旋转。此可选实施例免除了可能需要在发生器中执行图像旋转的任何附加缓存或存储器资源。

在状态2316中，产生的显示图像被投影。

图12是在当仰角和扫视角都存在时用来防止梯形失真的一个装置1200的框图。数字化装置1201和发生器1250的每一个用于补偿可能由于这两个角度之一所引出的梯形失真。举例说明，通过图像接收器1202在数字化装置1201接收的原始图像由缩减器调整尺寸(例如缩小)，以便适合一个指定的存储区域。调节器1206随后根据由梯形失真模块1208计算或检索的参数或比例而变形该图像，以便补偿可能由仰角θ引起的失真。调节器1206每次把缩减和变形了的图像数据的一行(例如，一直线)送到存储接口单元1220，其通过以列次序存储该数据而转动该图像90度。数字转换器1201的控制器1210控制通过数字转换器模块并且进入存储接口单元1220的数据流动。

存储的图像由发生器1250接收在图像接收器1232中。随后通过内插器1234调整图像的尺寸，并且通过调节器1206变形该图像，以便补偿或防止可能由扫视角α引起的梯形失真。调节器1206根据来自梯形失真模块1238的输入而变形该图像数据，该模块1238可以使用从存储器检索或按照需要计算的参数。控制器1240控制来自存储接口单元并且通过发生器1250的图像数据的流量。

在装置1200中，在发生器模块对图像做尺寸调整和变形以便补偿扫视角α之后，该图像可按照前面旋转方向的相反方向转动90度，或也可以使显示装置本身采取或定位在一个旋转方向。

图13A-13D示出根据本发明一个实施例的通过一种装置对一个图像进行的操作，该装置用于补偿仰角θ和扫视角α引起的梯形失真。在图13A中，原始图像被调整尺寸(例如缩减)和变形以便补偿仰角θ。图13B示出经变形的图像通过90度旋转以备进一步变形来抵消扫视角α的影响。旋转的方向(例如顺时针或逆时针方向)可以根据α的符号而定。图13C进一步描述了图像的形变，以便补偿该扫视角并且针对选中的显示装置调整图像的尺寸(例如扩大)。图13D示出该图像旋转的相反旋转，以备提供在一个显示装置上。

在被设计来补偿梯形失真的本发明的一个可选实施例中，当仰角和扫视角都存在时，图像的所有尺寸调整都是在其被变形之前执行。因此在本实施例中可能改进图像质量。根据本实施例得到一个显示图像的方法在图14A-14F中示出。

在图14A中，原始图像1400在一个数字化装置模块中减小，而在图14B，该原始图像1400在一个数字化装置模块中扩大。图14C示出该图像的随后形变以便补偿该纵向角(例如仰角θ)。当然此形变可以与该图像的扩大结合。图14D中，已变形图像被转动90度，以便准备进一步形变。此旋转可能通过把行方式数据转换成一个列格式的方法执行。补偿水平角(例如扫视角α)的变形的第二阶段在图14E中示出。图14F示出该图像回到其原始方向的旋转，或通过把该图像数据从行格式重新编排成列格式、或通过把图像如实提供在已经转动90度的显示装置上。

本发明的另一可选实施例尤其适于当显示装置不能转动90度时而补偿仰角和扫视角。在图15A-15E示出的本实施例中，图像在存储器中旋转两次。首先，在图15A中所示的数字转换器模块中，原始图像1500被降低(例如按比例Reduce_X和Reduce_Y缩小)。随后，缩小的图象被转动90度(例如根据扫视角α的符号)并且按比例放大(例如根据Enlarge_X和Enlarge_Y比例)，如图15B所示。可能通过读出由数字转换器模块以行格式创建的缩小的图像的图像数据并且将其图像数据以列格式提供到一个发生器模块(用于按比例放大)的方式执行该旋转。随后根据如图15C所示的水平角(例如扫视角α)变形该图像。图15B到15C所示的重新定标和变形可以被组合。已变形的图像被随后转动90度，到其图15D中所示的原始方向。象图15E中描述的，图像现在可被变形以便补偿纵向角(例如仰角θ)。产生的显示图像可随后以传统的行方式提供在一个显示装置上。

防止在小的或重新定位图像中的梯形失真

在本发明的一个实施例中，图像可被要求配合显示装置的特定尺寸或显示装置的一部分。换言之，不是变形一个图像和尽可能大地保持该图像(例如完整尺寸的显示图像)，而是把图像变形并且降低其尺寸，以便匹配该显示装置的一个指定部分或完整尺寸的显示图像。因此产生的投影图像在尺寸上较小并且/或定位在该屏幕的一个不同部分，但是仍然无梯形失真。

因此，本节描述得到一个显示图像以便满足特定尺寸或位置要求的一种方法。描述的方法可以由已经存在的一个或多个装置使用。举例说明，包括在前面部分中的描述的一个或多个参数组可被修正，以便适应所期望的该显示图像的重新定位或重新尺寸调整。

图16A描述一个具有由虚线界定的一个有效(即可用)区域的显示装置1602。如果不做防止梯形失真，或仰角θ和扫视角α都具有零值，则该显示图像将适配该显示装置的轮廓。前面部分中描述的防止梯形失真的一个或多个方法被尝试来在该显示装置的可用区域中尽可能大地保持一个图像的显示(例如Image_2)。然而在本节中，显示图像被有意地尺寸缩减和/或偏离显示装置的中心定位。

在图16A中描述的本发明的实施例中，具有(W’+W″)宽×(H+H″)高的尺度的显示装置的限定部分定义了该显示装置的呈现一个显示图像的区域。此部分由单元1604表示。与上述使用尽可能多的显示装置的区域而得到一个显示图像的方法类似，可以得到一个适配该显示装置的标记部分的一个显示图像，提供并且投影而没有显著的梯形失真。在该显示装置的呈现该显示图像的轮廓之外的部分可以填充一个背景色或可被忽视。

为了得到被制作成适合该缩减区域的一个显示图像，定义并且计算一组适当的参数。在图16A中，依据Image_1坐标系的该缩减的显示图像的起点或位置可以表示为(-W″,H’)，其中Z值是0。因此，在示出的防止梯形失真的方法中，从一个缩减区域投影的一个显示图像具有的尺度为(W’+W″)×(H’+H″),SPY=H’,EPY=-H″,SPX=-W″和EPX=W’。如本发明的用于“全尺寸”显示图像的方法中所描述，参数SPy、EPy、SPx(y)和EPx(y)可以从Image_1参数获得。

因此，除了该参数组被定制到提供缩减显示图像的子区域的尺度之外，本方法类似于上述的用于“规则”尺寸的显示图像的方法。

图16B示出对一个原始图像进行变形的结果(例如在一个数字化装置模块中)，以便适合在可出现全尺寸显示图像的区域的一个子部分之内。单元1610标识该全尺寸变形图像的轮廓而用于比较的目的，单元1612可以理解为被提供以缩减显示图像的显示板的边界，或理解为存储该缩小图像的该存储区域的边界。

图16B中的显示装置的该部分或该图像被压缩在其中的全尺寸显示图像对应于图16A中界定为1604的区域。图16B示出从可能不同于该总体变形图像的图像获得一个较小显示图像尺度的方式。因此，四个点(SPx(SPy),SPY)、(EPx(SPy),SPy)、(SPx(EPy),EPy)和(EPx(EPy),EPy)定义了该梯形区域，其中将压缩整个矩形原始图像，形成一个较小、补偿显示和投影的图像。

与本发明先前描述的方法类似，对于一个将要被显示和投影在一个较小和/或偏离中心区域中的图像进行形变可以在一个发生器模块而不是在一个数字化装置中执行。而且，在仰角θ和扫视角α都具有不为零值的情况下，形变和/或尺寸调整可以在二者中执行。

举例说明，如果在数字化装置模块中执行形变，如图16A-16B中描述，该原始图像和相关参数可以根据其中该图像将被存储的存储区域或从其中检索该图像的存储区域的尺度而修改或重新定标。随后根据其中将呈现该缩减显示图像的该显示装置的所期望区域而缩减及变形该图像。该变形图像可随后存储在由比如SPy、Dy、SPx(y)和Dx(y)参数标识的一个存储区域中。如上述，从其中随后读出该变形的存储区域(例如由一个发生器模块)可以由参数Start_Read_X、Start_Read_Y、Read_X和Read_Y标识。举例说明，此存储区域可以对应于一个全尺寸显示图像的有效面积。

如果形变是在一个发生器模块中执行，则从存储器检索的图像首先被按照需要内插(例如扩大)，然后被变形以便适合显示装置的指定部分。

在一个防止较小和/或偏离中心图像的梯形失真的具体可选方法中，在一个发生器模块中执行针对一个具体区域的该图像的形变。本方法在图17A-17B中描述并且很适合于其中将被提供显示图像的该显示装置的子区域变化(例如针对一个图像或从一个图像到另一图像)尺寸或位置的情形。在此可选方法中，用于由该发生器检索的图像数据被存储在一个小于由该发生器检索的存储区域的区域中，但是该区域正比于显示装置的显示区。

具体地说，在图像被数字化装置缩小(必要时)之后，其被存储在以位置(Start_Write_X,Start_Write_Y)开始的存储器中，如上结合本发明另一实施例所述。存储此缩小图像数据的存储器部分具有尺度Write_X×Write_Y。由发生器模块读出或检索出该图像数据的存储区域具有Read_X×Read_Y的尺度，和起始于位置(Start_Write_X,Start_Write_Y)在本方法中，由发生器读出的存储区域的尺度大于存储该缩小图像的存储区域尺度。

并且举例说明该比例(2*W):Read_X等于比例(W’+W″):Write_X。此公比可以作为水平发生器重新定标比例(即Enlarge_X)实施。相似地，该比例(2*H):Read_Y则等于比例(H’+H″):Write_Y，此公比可以作为垂直发生器重新定标比例(即Enlarge_Y)实施。

在发生器重新定标操作之后，可以变形图像以便补偿梯形失真并且适合该显示装置的指定部分。具体地说，坐标(Start_Write_X,Start_Write_Y)被映射到在该显示装置中的显示部分(-W″,H’)的起始位置。因此，一个固定的参数组可被用于变形由该发生器接收的图像数据。

产生的投影图像在图17B如单元1712所示。视屏的轮廓被表示为1710。

均衡图像亮度

在本发明的一个实施例中，原始图像的光强被调整以便控制投影在一个视屏上的图像的状态。例如，可能希望保证在跨越该投影图像上的一个均匀亮度。即使没有某些用于控制或均衡亮度的机构，在显示和投影之前的原始图像的尺寸调整和变形之后也可能从行到行变化亮度。

图18A-18C描述了如果不校正则可能出现的一个投影图像的不均的光照，以及有关均衡其亮度的该投影图像的效果。在图18A中，来自该原始图像的显示图像1802不被变形并且该图像的光强不改。因此该产生的投影图像1804受梯形失真干扰并且光强不均。具体地说，图像顶部比底部暗，可能是由于该显示装置(例如LCD板)针对一个提供的图像的低部所接收或拥有的光强大于针对该图像上部所接收或拥有的光强。

图18B示出校正了梯形失真而没有调整显示图像1812的亮度的效果。投影图像1814因此是一个可接受的形状，但是仍然受到光照不均的干扰。图18C描述从显示图像1822产生的投影图像1824，其中防止了梯形失真并且均衡了亮度。

举例说明，或是一个显示图像的低部可以被变暗或上部可以被变亮，以便均衡该投影图像的亮度。然而在本发明的一个实施例中的任何一个解决方案的选择都是以逐行为基础执行，以便最有效地抵消光照的不均匀。具体地说，显示装置中的行越低，该光强应该被降低越多，而越高的行该光强应该增加越多。

在本发明的一个实施例中，通过逐行调整该原始图像而校正亮度不均，正比于其最初光强和/或在该显示装置上的最终位置。因此自上而下地减小或衰减每一行的光强，该原始图像的低行的衰减大于较高行的衰减。

具体地说，方程式(21)和(22)示出如何根据d、H和仰角θ计算出用于一个原始图像的SPy和EPY。用于每一行的衰减系数或比例，从SPy到EPy(例如从图像上部到底部)可以被表示成：

A(y)=Dx(SPy)/Dx(y) (41)

可以看出，用于顶行(即SPy)的A(y)等于1，表明最小的衰减量，同时A(EPy)将产生该最大衰减量。

此方程式是依据y规定的，因为y被定制来在仅存在仰角θ的一个图像中均衡亮度。本专业技术人员将容易地理解此衰减因数可以针对其中仅存在扫视角α的一个图像确定。如果方程式(41)引起一图像的亮度减小太多(例如，对于投影图像太暗的场合)，该原始图像的亮度可以被总体增加，或由该投影装置的光源产生的光强可被增加。

对于其中仰角θ和扫视角α都存在的一个原始图像，该图像光强的衰减可以分两阶段执行。方程式(41)可应用来衰减针对仰角θ的图像，而扫视角可通过应用x的值从SPx到EPx地得到：

A(x)=Dy(SPx)/Dy(x) (42)

在应用方程式(42)之前该图像可以旋转90度。然后，该图像则转回到其原始方向，用于显示。举例说明，投影装置的亮度控制可被调节以便在图像中的亮度已经均衡之后来影响该投影图像的总体光强。

图24被根据本发明实施例的一个流程图，演示通过衰减其光强而均衡一图像的亮度的方法。本方法适合于其中仰角θ和扫视角α都存在的情形。这种示出的方法可被容易地修改，如本专业技术人员显见的那样，以便适合其中仅一个角度具有不为零值的投射系统。

在状态2400中，计算一个图像的每一行y(即Dx(y))中的像素的数目。此参数可被随着上面标识的另一参数一起计算，比如在针对一个Image_2的有效面积的计算过程中计算。

在状态2402中，针对每一行y计算指定的A(y)，以便表示其对于纵向角θ的相互关系。具体地说，A(y)=(SPy)/Dx(y)。

随后在状态2404中，在图像的每一行中应用该垂直衰减因数。具体地说，在每一行y中，从SPy到EPy，对于x=SPx(y)到x=EPx(y)，调节具有坐标(x,y)的每一像素P的亮度。具体地说，P’(x,y)=P(x,y)*A(y)。

在状态2406中，图像转动90度以便准备衰减的第二阶段以便针对水平角α。举例说明，图像可被旋转，把每一行编解为一个列。其中该图像的旋转方向可以根据角α的符号而定。为了反映该图像的旋转，每一像素P’(x,y)可以被表示为P’(y,x)以便用于下列计算，直到该图像被旋转回到其原始方向为止。类似地，比如Dy(x)参数应该根据该图像的旋转解释。

在状态2408中，计算转动图像中的每一行x(即Dy(x))的尺度。随着在状态2402中的计算，可以连续地执行或与另一图像操作(例如根据角度α调整图像的尺寸或形变)组合地执行状态2408。

在状态2410中，针对每一行x计算与扫视角相关的衰减因数A(x)。具体地说，A(x)=Dy(SPx)/Dy(x)。

在状态2412中，在该图像的对应行中应用每一相应的衰减因数A(x)。具体地说，在每一行x中，从SPx到EPx，对于y=SPy(x)到y=EPy(x)，调节具有坐标(y,x)的每一像素P’的亮度。具体地说，P”(y,x)=P’(y,x)*A(x)。

在状态2414中，图像被随后旋转90度，与先前旋转的方向相反。因此，从状态2412产生的每一像素P″(y,x)可以表示为像素P″(x,y)，因为该图像再次处在原始方向中。

在状态2416中，比如当该图像被投影时，可执行亮度控制或调整亮度。例如，虽然实质上亮度是均衡的，但如果该图像的亮度为了审美的原因而被断定太低或太高，则需要这种亮度的控制和调整。

在前述的描述中，用于每一行y，或在旋转之后用于每一行x的Dx(y)、A(y)的值被一起计算。在一个可选方法中，每次可以针对一行。换言之，图24的一个或多个状态可被每次只针对一行执行。例如，以SPy、Dx(SPy)开始可被计算(状态2400)，随后是A(SPy)(状态2402)，随后可以把A(SPy)应用到在仅一行SPy中的每一像素(状态2404)，随后行SPy可被旋转(状态2406)等。

上文描述的本发明的实施例仅仅是为了说明和描述的目的作了介绍。这些实施例不想详尽本发明或要把本发明限制到公开的形式。对于本专业技术人员来说许多修改和变更将是显见的。因此，上述公开不是打算限制本发明；本发明的范围由所附的权利要求书所限定。

Claims

1．从一个投影系统把一个图像无显著梯形失真地投影在一个视屏上的方法，包括步骤：

在该投影系统接收一个图像；

根据第一定标比例减小所说的图像；

根据第二定标比例放大所说的图像；

根据定义在所说的投影系统和该视屏之间的第一角度变形所说的图像，以便产生一个显示图像；

把所说的显示图像提供在一种显示装置上；和

把所说的显示图像的一部分无显著梯形失真地投影在该视屏上。

2．如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤，在所说的减小之后和在所说的扩大之前存储所说的图像。

3．如权利要求1所述的方法，其中所说的变形与所说的减小结合执行。

4．如权利要求1所述的方法，其中所说的变形与所说的放大结合执行。

5．如权利要求1所述的方法，进一步包括旋转所说的图像的步骤。

6．如权利要求1所述的方法，其中所说的第一定标比例不大于1。

7．如权利要求1所述的方法，其中所说的第二定标比例不小于1。

8．如权利要求1所述的方法，其中所说的变形包括：

标识在其中将提出所说图像的该显示装置的一个可用区域；和

计算所说的图像的第一部分，以便被表示在所说的可用区域的一个第一部分中。

9．如权利要求8所述的方法，其中所说的标识包括应用在该显示装置和处在平行于显示屏的一个平面中的所说图像的显示之间的几何关系。

10．如权利要求1所述的方法，进一步在所说的变形之前补偿所说的图像的步骤。

11．如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

根据定义在所说的投影系统和该屏面之间的第二角度变形所说的图像。

12．产生一个用于从一个投影系统无显著梯形失真地投影的一个图像的方法，其中该投影系统的投影轴以一个非垂直于视屏的角度校准，该方法包括步骤：

接收具有一组尺度的一个原始图像；

保持涉及在该投影系统的一种显示装置和平行于该视屏的一个平面之间的几何关系的一组参数；

定义在其中可以提供所说的原始图像的一个显示的该显示装置的一个可用区域；

针对所说的可用区域的一个或多个部分，标识所说的原始图像的一个对应部分；和

提供所说原始图像的对应部分的特征，以便产生用于由该投影系统投影在该视屏上的一个显示图像；

其中所说的显示图像可被无显著梯形失真地投影。

13．如权利要求12所述的方法，进一步包括步骤，应用一个定标因数以便在所说的提供步骤之前修改所说原始图像的尺度。

14．如权利要求12所述的方法，进一步包括步骤，在所说的标识步骤之前补偿所说的原始图像。

15．如权利要求12所述的方法，其中所说的限定步骤包括步骤：

标识所说的显示图像的第一行；

标识所说的显示图像的最后行；

针对所说的显示图像的每一行标识一个第一位置，以该第一位置提供所说的矩形图像的相应部分的一个显示；和

针对所说的显示图像的每一行标识一个最后的位置，以该最后的位置提供所说的矩形图像的相应部分的一个显示；

16．如权利要求15所述的方法，进一步包括确定所说的显示图像的行数的步骤。

17．如权利要求15所述的方法，进一步包括确定在所说显示图像的一个或多个行中的位置数目的步骤。

18．如权利要求12所述的方法，其中所说的标识用于所说的可用区域的一个或多个部分所说原始图像的对应部分的步骤包括步骤：

确定在所说的可用区域中的一个位置的坐标；和

计算在对应于所说可用区域中的所说的位置的原始图像中的一个或多个位置。

19．如权利要求18所述的方法，其中所说的计算一个或多个位置的坐标的步骤包括：计算一个水平和纵向定标因数之一或两者，以便被用于在所说的可用区域中的一个位置的所说坐标。

20．如权利要求18所述的方法，进一步包括存储一组参数的步骤，以便促进在所说的原始图像中的一个或多个位置的所说坐标的计算。

21．如权利要求12所述的方法，其中所说的标识用于所说的可用区域的一个或多个部分所说原始图像的对应部分的步骤包括步骤：

标识在所说原始图像的第一行中的第一位置；

通过累加水平增量因数而标识在所说的第一行中的下一个位置；

由累加一个垂直增量因数而标识在所说的原始图像中的下一个行中的一个位置。

22．如权利要求21所述的方法，其中一个或多个所说的水平增量因数和所说的垂直增量因数包含为了修改所说的原始图像尺度的一个定标因数。

23．一种对输入的图像进行变换以便形成从一个投影系统投影在一个屏幕上的输出图像的方法，其中该输入图像被变形，以便补偿梯形失真，该方法包括步骤：

确定在该投影系统和该屏幕法线之间的一个纵向角度；

确定在该投影系统和该屏幕法线之间的一个水平角度；

接收一个输入的图像；

如果所说的纵向角度大于或小于零，则变换所说的输入图像，以便校正可能由所说的纵向角度引起的梯形失真；和

如果所说的水平角度大于或小于零，则变换所说的输入图像，以便校正可能由所说的水平角度引起的梯形失真；

24．如权利要求23所述的方法，进一步包括调整所说的输入图像的尺寸的步骤。

25．一种以最小的梯形失真把一个图像投影在一个屏面上的装置，包括：

第一存储器，用于存储从像源接收的一个原始图像；

一个变形模块，用于根据在所说的投影轴和垂直于该屏面的直线之间形成的角度而变形所说的原始图像，以便形成一个显示图像；

第二存储器，用于存储促进所说原始图像的变形的一组参数；

显示装置，用于显示所说显示图像；和

一个光源，用于把所说的显示图像沿着一个投影轴投影在一个视屏上。

26．如权利要求25所述的装置，其中所说的原始图像被以第一组尺度参数接收，还包括一个重新定标模块，用于修改所说的尺度参数组。

27．如权利要求26所述的装置，其中所说的变形模块包括所说的重新定标模块。

28．如权利要求25所述的装置，其中所说的参数组包含一个或多个描述其中显示所说显示图像的所说显示装置的一个区域的参数。

29．如权利要求25所述的装置，其中所说的参数组包含一个或多个参数，用于促进对于将被显示在所说显示装置的一部分之内的所说原始图像的一部分的标识。

30．一种以最小的梯形失真把一个图像投影在一个屏面上的投影系统，包括：

数字转换器，从一个像源接收一个图像，其中所说被接收的图像具有一个尺寸；

尺寸调整模块，用于修改所说图像的尺寸；

梯形失真模块，用于变形所说图像的一部分，以便通过补偿可能出自投影所说的图像的梯形失真来产生一个显示图像；

显示装置，用于显示所说的显示图像；

发生器，用于把所说的显示图像向前送到所说的显示装置；

存储器，用于存储一组参数，该组参数促进所说图像的所说部分的一个或多个变形，以及所说图像的尺寸调整；和

一个光源，用于把来自所说显示装置的所说的显示图像投影在该视屏上。

31．如权利要求30所述的投影系统，其中所说的梯形失真模块根据形成在所说的光源的投影轴和垂直于该屏面的一直线之间的角度来变形所说图像。

32．如权利要求30所述的投影系统，其中所说的数字转换器包括所说的梯形失真模块。

33．如权利要求30所述的投影系统，其中所说的发生器包括所说的梯形失真模块。

34．如权利要求30所述的投影系统，还包括一个第二梯形失真模块。

35．如权利要求30所述的投影系统，还包括一个衰减器，用于衰减所说图像的一部分的亮度光强。

36．一种用于变形一个输入图像以便补偿梯形失真的装置，包括：

投影仪，用于把一个显示图像投射在一个屏幕上，以便形成一个投影图像；

角度采集模块，用于确定在所说投影仪和该屏幕的法线之间的一个角度；和

图像处理模块，用于把所说的输入图像变换成所说的显示图像，包括：

角度校正模块，根据所说的角度变形所说的输入图像；和

重新定标模块，用于调整所说输入图像的尺寸。

37．如权利要求36所述的装置，其中所说图像处理模块进一步包括一个旋转模块，用于将一个图像旋转九十度。

38．一种存储指令的计算机可读存储介质，当由计算机执行时，使得计算机执行一个从投射系统中产生一个用于无显著梯形失真地投影的一个图像的方法，其中该投影系统的投影轴以一个非垂直的角度与视屏对准，该方法包括步骤：

接收具有一组尺度的一个原始图像；

保持涉及在该投影系统的一个显示装置和平行于该视屏的一个平面之间的几何关系的一组参数；

限定在其中可以提供所说的原始图像的一个显示的该显示装置的一个可用区域；

其中所说的显示图像可被无显著梯形失真地投影。