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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungssystem, einen
Projektor und ein Bildverarbeitungsverfahren, welche eine Verzerrung
in einem projizierten Bild, wie beispielsweise eine Trapezverzerrung
und Drehung, korrigieren können.
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Es
wurden verschiedene Arten von Techniken zum Korrigieren einer Verzerrung,
wie beispielsweise der sogenannten Trapezverzerrung, in einem Bild,
das durch einen Projektor projiziert wird, vorgeschlagen.
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Zum
Beispiel ist eine Technik zum Erfassen einer Neigung in einem Projektor
und automatischen Korrigieren einer vertikalen Verzerrung auf dem Fachgebiet
bekannt.
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Solch
eine Technik kann es einem Benutzer jedoch nicht ermöglichen,
eine horizontale Verzerrung zu korrigieren.
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Aus
diesem Grund muss der Benutzer eine Technik des manuellen Korrigierens
der horizontalen Verzerrung durch Betätigen eines Korrekturschalters in
einer Fernsteuerung anwenden, während
er ein zu korrigierendes Bild betrachtet.
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Solch
ein manueller Vorgang braucht jedoch Zeit. Außerdem ist es schwierig, manuell
eine angemessene Korrektur durchzuführen.
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In
Anbetracht solch eines Problems schlägt zum Beispiel die
japanische Patentauslegeschrift
Nr. 2000-241874 ein System vor, in welchem eine Projektionsebene
mittels einer Kamera abgebildet oder aufgenommen wird und die gegenüberliegenden
Seiten im Projektionsbereich in der Länge miteinander verglichen
werden, um eine Verzerrung abzutasten, welche ihrerseits basierend
auf dem Abtastergebnis korrigiert wird.
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Die
Kamera, die in dieser japanischen Patentauslegeschrift verwendet
wird, ist jedoch im Projektorhauptkörper enthalten, so dass die
optische Achse der Kamera im Wesentlichen identisch mit der einer Linse
ist. Demnach weist der Projektionsbereich, der durch das aufgenommene
Bild dargestellt wird, stets eine im Wesentlichen rechteckige Form
auf. Es ist daher schwierig, die Länge der gegenüberliegenden Seiten
im Projektionsbereich basierend auf dem aufgenommenen Bild zu vergleichen.
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Sukthankar
R. et al., „Automatic
Keystone Correction for Camera-Assisted Presentation Interfaces", Lecture Notes in
Computer Science, Springer Verlag, New York, NY, US; 14. Oktober
2000 (2000-10-14), Seiten 607–614,
XP001148734 ISSN: 0302-9743, offenbart ein Projektionsverfahren,
das die folgende Schritte umfasst: Bestimmen einer Abbildung zwischen
Punkten in einer Computeranzeige und entsprechenden Punkten in einem
Kamerabild; Identifizieren eines Vierecks, das den Grenzen eines Projektionsbildschirms
des Kamerabildes entspricht, unter Verwendung einer Lichtverteilungsanalyse; Entnehmen
einer Abbildung aus der Computeranzeige auf den Projektionsbildschirm;
Bestimmen einer optimalen Anordnung für das korrigierte Bild auf
dem Projektionsbildschirm und Vorverformen jedes Bildes, um für einen
Ausgleich der Trapezverzerrung zu korrigieren.
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US 6,367,933 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern einer Trapezverzerrung.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erfolgt in Anbetracht des zuvor erwähnten Problems
und kann ein Bildverarbeitungssystem, einen Projektor und ein Bildverarbeitungsverfahren
bereitstellen, welche eine Verzerrung in einem projizierten Bild
angemessen und automatisch korrigieren können.
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Zu
diesem Zweck umfasst ein Bildverarbeitungssystem gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung: optische Abtastmittel zum Abtasten
einer Abtastregion, auf welche ein vorbestimmtes Bild projiziert
wird, und zum Ausgeben von Abtastinformationen; Leuchtdichteverteilungsanalysemittel
zum Analysieren einer Leuchtdichteverteilung in einem Projektionsbereich,
der in der Abtastregion enthalten ist, basierend auf den Abtastinformationen;
wobei das System gekennzeichnet ist durch: Speichermittel, die so
ausgelegt sind, dass sie Winkelkorrekturdaten speichern und außerdem Koordinatendaten,
welche die Ableitungskoordinaten für den Projektionsbereich angeben,
speichern; und Bildsignalkorrekturmittel zum Korrigieren von Bildsignalen
basierend auf den Koordinatendaten, so dass eine Verzerrung im projizierten
Bild korrigiert wird, wobei in den Winkelkorrekturdaten ein Verhältnis von
mittleren Leuchtdichtewerten von verschiedenen Regionen des Projektionsbereichs
mit Ableitungskoordinaten zum Ableiten von Koordinaten des Projektionsbereichs
in Zusammenhang steht, und wobei das Leuchtdichteverteilungsanalysemittel
in Abhängigkeit
von der Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich auf die Winkelkorrekturdaten
Bezug nimmt, um die Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten
basierend auf den Winkelkorrekturdaten zu korrigieren.
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Ein
Projektor gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: ein optisches Abtastmittel
zum Abtasten einer Abtastregion, auf welche ein vorbestimmtes Bild
projiziert wird, und zum Ausgeben von Abtastinformationen; Leuchtdichteverteilungsanalysemittel
zum Analysieren einer Leuchtdichteverteilung in einem Projektionsbereich, der
in der Abtastregion enthalten ist, basierend auf den Abtastinformationen;
wobei der Projektor gekennzeichnet ist durch: Speichermittel, die
so ausgelegt sind, dass sie Winkelkorrekturdaten speichern und außerdem Koordinatendaten,
welche die Ableitungskoordinaten für den Projektionsbereich ange ben,
speichern; und Bildsignalkorrekturmittel zum Korrigieren von Bildsignalen
basierend auf den Koordinatendaten, so dass eine Verzerrung im projizierten Bild
korrigiert wird; und Bildprojektionsmittel zum Projizieren eines
Bildes basierend auf den korrigierten Bildsignalen, wobei in den
Winkelkorrekturdaten ein Verhältnis
von mittleren Leuchtdichtewerten von verschiedenen Regionen des
Projektionsbereichs mit Ableitungskoordinaten zum Ableiten von Koordinaten des
Projektionsbereichs in Zusammenhang steht, und wobei das Leuchtdichteverteilungsanalysemittel in
Abhängigkeit
von der Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich auf die Winkelkorrekturdaten
Bezug nimmt, um die Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten
basierend auf den Winkelkorrekturdaten zu korrigieren.
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Ein
Bildverarbeitungsverfahren gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: optisches Abtasten
einer Abtastregion, auf welche ein vorbestimmtes Bild projiziert
wird, und Ausgeben von Abtastinformationen; Analysieren einer Leuchtdichteverteilung
in einem Projektionsbereich, der in der Abtastregion enthalten ist,
basierend auf den Abtastinformationen; Bezug nehmen auf Winkelkorrekturdaten,
in welchen ein Verhältnis
von mittleren Leuchtdichtewerten von verschiedenen Regionen des
Projektionsbereichs mit Ableitungskoordinaten zum Ableiten von Koordinaten
des Projektionsbereichs in Zusammenhang steht; Korrigieren der Ableitungskoordinaten
in Koordinatendaten, welche die Ableitungskoordinaten für den Projektionsbereich
angeben, basierend auf den Winkelkorrekturdaten; und Korrigieren
von Bildsignalen basierend auf den Koordinatendaten, so dass eine
Verzerrung im projizierten Bild korrigiert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung bestimmt das Bildverarbeitungssystem und dergleichen die
Verzerrung im Projektionsbereich basierend auf der Leuchtdichteverteilung.
Demnach kann das Bildverarbeitungssystem und dergleichen jegliche Verzerrung
im Bild angemessen bestimmen, selbst wenn es schwierig ist, die
Verzerrung im Bild von seiner Form infolge der Tatsache zu bestimmen,
dass die optische Achse eines projizierten Lichts im Wesentlichen
dieselbe wie die optische Achse des Abtastmittels ist. Demnach kann
das Bildverarbeitungssystem und dergleichen die Verzerrung im projizierten
Bild angemessen und automatisch korrigieren.
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Das
Bildverarbeitungssystem und der Projektor können Umgebungsinformationsanalysemittel zum
Bestimmen des Projektionsbereichs und einer Bildschirmregion, die
in der Abtastregion enthalten sind, basierend auf der Leuchtdichteverteilung
gemäß den Abtastinformationen,
wenn ein rechteckiges Bild auf einen rechteckigen Bildschirm projiziert
werden soll, und zum Aktualisieren von vier Ableitungskoordinaten
in den Koordinatendaten basierend auf Lageinformationen jedes Scheitelpunkts
in dem bestimmten Projektionsbereich und der bestimmten Bildschirmregion
und Ableitungskoordinateninformationen von vier Ecken in der Bildschirmregion
umfassen.
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Das
Bildverarbeitungsverfahren kann umfassen:
Bestimmen des Projektionsbereichs
und einer Bildschirmregion, die in der Abtastregion enthalten sind, basierend
auf der Leuchtdichteverteilung gemäß den Abtastinformationen,
wenn ein rechteckiges Bild auf einen rechteckigen Bildschirm projiziert
werden soll; und
Aktualisieren von vier Ableitungskoordinaten
in den Koordinatendaten basierend auf Lageinformationen jedes Scheitelpunkts
in dem bestimmten Projektionsbereich und der bestimmten Bildschirmregion
und Ableitungskoordinateninformationen von vier Ecken in der Bildschirmregion.
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Auf
diese Weise kann das Bildverarbeitungssystem und dergleichen jegliche
Verzerrung im Bild durch Verwenden von Lageinformationen für jeden Scheitelpunkt
in der rechteckigen Bildschirmregion angemessen korrigieren, um
die vier Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten zu aktualisieren.
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Das
Bildverarbeitungssystem und der Projektor können Umfeldanalysemittel zum
Bestimmen eines helleren Zustands oder eines dunkleren Zustands
basierend auf den Leuchtdichteinformationen gemäß den Abtastinformationen umfassen,
wobei der hellere Zustand ein Zustand ist, der heller als ein vorbestimmter
Zustand ist, und der dunklere Zustand ein Zustand ist, der dunkler
als der vorbestimmte Zustand ist, wobei im helleren Zustand das
Umgebungsinformationsanalysemittel die Ableitungskoordinaten in
den Koordinatendaten aktualisieren kann und im dunkleren Zustand
das Leuchtdichteverteilungsanalysemittel die Ableitungskoordinaten
in den Koordinatendaten aktualisieren kann.
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Das
Bildverarbeitungsverfahren kann umfassen:
Bestimmen eines helleren
Zustands oder eines dunkleren Zustands basierend auf den Leuchtdichteinformationen
gemäß den Abtastinformationen;
Aktualisieren,
im helleren Zustand, von vier Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten
basierend auf den Lageinformationen und Ableitungskoordinateninformationen
für vier
Ecken in der Bildschirmregion; und
Analysieren, im dunkleren
Zustand, der Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich basierend
auf den Abtastinformationen; Bezug nehmen auf die Winkelkorrekturdaten
in Abhängigkeit
von der Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich und Korrigieren
der Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten basierend auf
den Winkelkorrekturdaten.
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Demnach
kann das Bildverarbeitungssystem und dergleichen jegliche Verzerrung
im projizierten Bild durch Korrigieren der Ableitungskoordinaten
in den Koordinatendaten auf eine Weise, die mit der tatsächlichen
Betriebsumgebung übereinstimmt,
automatisch und angemessen korrigieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN
DER ZEICHNUNG
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1 stellt
ein Bild dar, welches eine Trapezverzerrung aufweist.
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2 stellt
ein Bild dar, welches durch einen Sensor abgetastet wird, der in
einen Projektor eingebaut ist.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die einen Helligkeitsunterschied
in einem Bild veranschaulicht.
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4 ist
ein Funktionsblockdiagramm eines Projektors gemäß einem Beispiel einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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5A stellt
die Inhalte von Koordinatendaten vor der Korrektur dar, und 5B stellt
die Inhalte von Koordinatendaten nach der Korrektur dar.
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6 stellt
die Datenstruktur von Winkelkorrekturdaten gemäß einem Beispiel dieser Ausführung dar.
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7 ist
ein Hardwareblockdiagramm, das einen Projektor gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung
veranschaulicht.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das einen Bildverarbeitungsfluss gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung
veranschaulicht.
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9A ist
eine schematische Darstellung eines Bildes, das in der vertikalen
Richtung zweigeteilt ist, und 9B ist
eine schematische Darstellung eines Bildes, das in der horizontalen
Richtung zweigeteilt ist.
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10 ist
eine schematische Darstellung, die ein Bild nach seiner Trapezverzerrungskorrektur gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung
veranschaulicht.
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11 ist
eine schematische Darstellung, die ein Bild nach seiner Trapezverzerrungskorrektur gemäß einem
anderen Beispiel dieser Ausführung veranschaulicht.
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12 ist
eine schematische Darstellung, die ein korrigiertes Bild gemäß einem
Beispiel dieser Ausführungsform
darstellt, das gedreht wurde.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit einem Beispiel,
in welchem die vorliegende Erfindung auf einen Projektor angewendet
wird, der als ein Bildverarbeitungssystem zum Korrigieren einer
Trapezverformung in einem projizierten Bild fungiert, und unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es ist außerdem nicht
beabsichtigt, dass eine Ausführungsform,
die im Folgenden dargestellt wird, den Gegenstand der Erfindung, wie
in den beiliegenden Ansprüchen
beschrieben, einschränkt.
Zum Realisieren der Erfindung, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert
wird, sind nicht unbedingt alle Komponenten erforderlich, die in solch
einer Ausführungsform
dargestellt werden.
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Gesamtsystem
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1 stellt
ein Bild dar, welches eine Trapezverzerrung aufweist.
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Wenn
zum Beispiel ein Projektor 20, welcher eine Art von Bildverarbeitungssystem
und links vor einem rechteckigen Bildschirm 8 angeordnet
ist, ein rechteckiges Bild ohne Bildkorrektur projiziert, weist der
Projektionsbereich 12 die Form eines Trapezes auf, das
sein kürzestes
linkes Ende und sein längstes rechtes
Ende so aufweist, wie in 1 dargestellt.
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In
dieser Ausführungsform
tastet ein Sensor 30, welcher als Abtastmittel fungiert,
eine Abtastregion 14 ab, die den Projektionsbereich 12 und
eine Bildschirmregion 10 enthält.
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2 stellt
ein Bild dar, welches durch den Sensor 30 abgetastet wird,
der in den Projektor 20 eingebaut ist.
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Wenn
zum Beispiel der Sensor 30, dessen optische Achse ungefähr identisch
mit der optischen Achse einer Linse im Projektor 20 ist,
ein Bild abtastet, scheint das abgetastete Bild auf einem Projektionsbereich 42 in
der Bildschirmregion 40 ein rechteckiges, nicht verzerrtes
Bild zu sein.
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Tatsächlich ist
der Projektionsbereich 12 jedoch von der Vorderseite des
Bildschirms 8 betrachtet verzerrt, wie in 1 dargestellt.
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Diese
Ausführungsform
ist so ausgelegt, dass sie ein Bild gemäß einer Leuchtdichteverteilung in
der Abtastregion 14 korrigiert.
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3 ist
eine schematische Darstellung, die einen Helligkeitsunterschied
in einem Bild veranschaulicht.
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Wenn
zum Beispiel ein monochromatisches Bild von der linken vorderen
Seite des Bildschirms 8 projiziert wird, wie in 1 dargestellt,
weist der Projektionsbereich 12 seine linke Seite so, dass
sie den maximalen Leuchtdichtewert hat, und seine rechte Seite so,
dass sie den minimalen Leuchtdichtewert hat.
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Die
Ausführungsform
ist so ausgelegt, dass sie das Bild in Abhängigkeit von seiner Verzerrung korrigiert,
welche basierend auf der Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich 12 erfasst
wird. Demnach kann die Bildverzerrung angemessen erfasst werden,
selbst wenn das Bild durch den Sensor 30 abgetastet wird,
dessen optische Achse im Wesentlichen identisch mit der optischen
Achse der Linse im Projektor 20 ist.
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Funktionsblöcke
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Als
Nächstes
werden die Funktionsblöcke
im Projektor 20 zum Implementieren solch einer Funktion
erläutert.
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4 ist
ein Funktionsblockdiagramm eines Projektors 20 gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung.
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Der
Projektor 20 umfasst einen Signaleingabeabschnitt 110,
einen Speicherabschnitt 120, einen Verzerrungskorrekturabschnitt 130,
einen Sinalausgabeabschnitt 140, einen Bilderzeugungsabschnitt 150,
einen Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160, einen
Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170, einen Umfeldanalyseabschnitt 180 und
einen Bildprojektionsabschnitt 190.
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Der
Sensor 30 umfasst einen Bereichssensorabschnitt 182.
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Der
Signaleingabeabschnitt 110 funktioniert so, dass er ein
analoges Bildsignal, das von einem PC (Personalcomputer) oder dergleichen
eingegeben wird, in ein digitales Bildsignal umwandelt.
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Der
Speicherabschnitt 120 hat eine Koordinatentabelle 122,
welche die Ableitungskoordinaten zum Ableiten der Koordinaten des
Projektionsbereichs 12 angibt, und eine Winkelkorrekturtabelle 124 gespeichert,
in welcher das Verhältnis
von mittleren Leuchtdichtewerten für eine Mehrzahl von verschiedenen
Teilen im Projektionsbereich 12 mit den Ableitungskoordinaten
des Projektionsbereichs 12 in Zusammenhang steht. Die Ableitungskoordinaten
können
zum Beispiel Koordinaten in der Koordinatenachse eines Flüssigkristalllichtventils,
Koordinaten in der Koordinatenachse eines projizierten Bildes und absolute
Koordinaten in drei Achsen oder X-, Y- und Z-Achsen umfassen.
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Die
Datenstrukturen und Inhalte der Koordinatentabelle 122 und
der Winkelkorrekturtabelle 124 werden im Folgenden beschrieben.
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5A ist
eine Ansicht, welche die Inhalte von Koordinatendaten 122 vor
ihrer Korrektur darstellt. 5B stellt
die Inhalte von Koordinatendaten 122 nach ihrer Korrektur
dar. 6 stellt die Datenstruktur der Winkelkorrekturtabelle 124 gemäß einem Beispiel
dieser Ausführung
dar.
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Wie
in 5A und 5B dargestellt,
weist die Koordinatentabelle 122 Koordinaten in x- und y-Achsen
zum Ableiten von vier Ecken A, B, C und D oder A, B', C' und D' im Projektionsbereich 12 auf.
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In
der Winkelkorrekturtabelle 124 stehen ein Verhältnis RH
von mittleren Leuchtdichtewerten zwischen zwei Teilen, die durch
horizontales Teilen des Projektionsbereichs 12 bereitgestellt
werden, und ein Verhältnis
RV von mittleren Leuchtdichtewerten zwischen zwei Teilen, die durch
vertikales Teilen des Projektionsbereichs 12 bereitgestellt
werden, jeweils mit Ableitungskoordinaten in Zusammenhang, die den
Ableitungskoordinaten in der Koordinatentabelle 122 entsprechen,
wie in 6 dargestellt. Demnach kann der Projektor 20 die
Ableitungskoordinaten durch Bestimmen dieser Verhältnisse
RH und RV einheitlich bestimmen.
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Der
Verzerrungskorrekturabschnitt 130, welcher als Bildsignalkorrekturmittel
dient, funktioniert so, dass er Bildsignale speichert, die vom Bildsignaleingabeabschnitt 110 eingegeben
werden und einem Bild entsprechen, und die Bildsignale basierend
auf der Koordinatentabelle 122 korrigiert, so dass jegliche
Verzerrung im projizierten Bild korrigiert (oder skaliert) werden
kann.
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Die
konkrete Verzerrungskorrekturtechnik kann eine Technik des Korrigierens
einer Verzerrung zum Beispiel durch die herkömmliche perspektivische Verformung
umfassen.
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Der
Bilderzeugungsabschnitt 150 funktioniert so, dass er Bildsignale
erzeugt, die verwendet werden, um ein Kalibrierungsbild, wie beispielsweise ein
Vollschwarzbild (ein monochromatisches Schwarzbild) oder ein Vollweißbild (ein
monochromatisches Weißbild)
zu projizieren, wobei diese Bildsignale dann an den Signalausgabeabschnitt 140 ausgegeben
werden.
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Auf
diese Wese kann der Projektor 20 die Kalibrierung allein
ohne Notwendigkeit von Kalibrierungssignalen durchführen, die
von einer externen Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einem
PC oder dergleichen in den Projektor 20 eingegeben werden,
da die Kalibrierungsbildsignale innerhalb des Projektors 20 intern
erzeugt werden. Der Bilderzeugungsabschnitt 150 kann weggelassen
werden, wenn die Kalibrierungsbildsignale vom PC oder dergleichen
direkt in den Projektor eingegeben werden können.
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Der
Signalausgabeabschnitt 140 funktioniert so, dass er die
Bildsignale, die durch den Verzerrungskorrekturabschnitt 130 korrigiert
wurden, und die Kalibrierungsbildsignale vom Bilderzeugungsabschnitt 150 empfängt und
diese Bildsignale an den Bildprojektionsabschnitt 190 ausgibt,
nachdem sie in analoge Bildsignale umgewandelt wurden.
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Wenn
der Projektor 20 nur digitale R-, G- und B-Signale verwendet,
können
die A/D-Umwandlung am Signaleingabeabschnitt 110 und die
D/A-Umwandlung am Signalausgabeabschnitt 140 weggelassen
werden.
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Der
Bildprojektionsabschnitt 190 umfasst einen räumlichen
Lichtmodulator 192, einen Antriebsabschnitt 194 zum
Antreiben des räumlichen Lichtmodulators 192,
eine Lichtquelle 196 und eine Linse 198.
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Der
Antriebsabschnitt 194 funktioniert so, dass er den räumlichen
Modulator 192 basierend auf den Bildsignalen vom Bildausgabeabschnitt 140 antreibt.
Und die Bildprojektionseinheit 190 projiziert das Licht
von der Lichtquelle 196 durch den räumlichen Lichtmodulator 192 und
die Linse 198.
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Die
Lichtquelle 196 kann jede von verschiedenen Lichtquellen
sein, wie beispielsweise eine Punktlichtquelle, eine Flächenlichtquelle
und dergleichen.
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Der
Umfeldanalyseabschnitt 180 gemäß dieser Ausführungsform
funktioniert so, dass er basierend auf Leuchtdichteinformationen
in den Abtastinformationen vom Bereichssensorabschnitt 182 beurteilt,
ob das Umfeld heller oder dunkler als ein vorbestimmter Zustand
ist.
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Wenn
zum Beispiel ein mittlerer Leuchtdichtewert Y durch 0,3·R-Signalwert
+ 0,6·G-Signalwert
+ 0,1·B-Signalwert
bestimmt wird, kann beurteilt werden, ob das Umfeld um einen Schwellenwert,
bei welchem der mittlere Leuchtdichtewert Y etwa gleich 60 ist,
heller oder dunkler ist. Diese Schwelle ist in Abhängigkeit
von der Einstellung des Sensors 80 oder der Abtastregion 14 eigentlich
veränderlich.
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Für den helleren
Zustand aktualisiert der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 die Ableitungskoordinaten
in der Koordinatentabelle 122. Für den dunkleren Zustand aktualisiert
der Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 die Ableitungskoordinaten
in der Koordinatentabelle 122.
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Eine
Hardwarestruktur zum Implementieren jedes Teiles des zuvor erwähnten Projektors 20 kann sein,
wie folgt.
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7 ist
ein Hardwareblockdiagramm, das einen Projektor 20 gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung
veranschaulicht.
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Zum
Beispiel kann der Signaleingabeabschnitt 110 durch einen
A/D-Wandler 930 oder dergleichen implementiert sein; der
Speicherabschnitt 120 kann durch einen RAM 950 oder
dergleichen implementiert sein; der Verzerrungskorrekturabschnitt 130,
der Bilderzeugungsabschnitt 150, der Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160,
der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 beziehungsweise
der Umfeldanalyseabschnitt 180 können durch eine Bildverarbeitungsschaltung 970,
einen RAM 950, eine CPU 910 und dergleichen implementiert
sein; der Signalausgabeabschnitt 140 kann durch einen D/A-Wandler 940 oder
dergleichen implementiert sein; und der räumliche Lichtmodulator 192 kann
durch ein Flüssigkristallfeld 920,
einen ROM 960 zum Speichern eines Flüssigkristalllichtventiltreibers
zum Antreiben des Flüssigkristallfeldes 920 oder
dergleichen implementiert sein.
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Diese
Abschnitte können
so konfiguriert sein, dass sie sich die Informationen zwischen ihnen gegenseitig
durch einen Systembus 980 liefern.
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Der
Bereichssensorabschnitt 182 kann durch einen CCD-Sensor
oder dergleichen implementiert sein.
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Diese
Abschnitte und Teile können
in Hardwareform oder in Softwareform, wie beispielsweise Treiber,
implementiert werden.
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Außerdem können die
Funktionen des Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitts 160 und andere
durch einen Computer gemäß einem
Programm implementiert werden, das aus einem Informationsspeichermedium 900 ausgelesen
wird, wobei das Programm so ausgelegt ist, dass es bewirkt, dass
der Computer als der Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 und
andere fungiert.
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Solch
ein Informationsspeichermedium 900 kann zum Beispiel durch
CD-ROM, DVD-ROM, ROM, RAM, HDD oder dergleichen entweder durch kontaktierenden
oder kontaktlosen Lesemodus realisiert werden.
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Anstelle
des Informationsspeichermediums 900 können die zuvor erwähnten Funktionen
durch Herunterladen eines Programms oder dergleichen zu ihrer Implementierung
von einem Hostgerät
oder dergleichen durch einen Übertragungskanal
implementiert werden.
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Bildverarbeitungsfluss
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Als
Nächstes
wird der Bildverarbeitungsfluss durch Verwendung dieser Teile erläutert.
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8 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Bildverarbeitungsfluss gemäß einem
Beispiel dieser Ausführungsform
veranschaulicht.
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Nachdem
der Projektor 20 aktiviert wurde, erzeugt der Bilderzeugungsabschnitt 150 Bildsignale,
die verwendet werden, um ein Vollschwarzkalibrierungsbild und ein
Vollweißkalibrierungsbild
zu projizieren, wobei diese Bildsig nale durch den Signalausgabeabschnitt 140 an
den Bildprojektionsabschnitt 190 übertragen werden.
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Der
Bildprojektionsabschnitt 190 projiziert dann das Vollschwarzbild
und das Vollweißbild
basierend auf den Bildsignalen auf den Bildschirm 8. Wenn jedes
der Kalibrierungsbilder auf den Bildschirm 8 projiziert
wird, tastet der Bereichssensorabschnitt 182 die Abtastregion 14 ab,
welche die Bildschirmregion 10 und den Projektionsbereich 12 enthält (Schritt
S1).
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Der
Bereichssensorabschnitt 182 überträgt die Abbildungsinformationen
von Vollschwarz- und Vollweißbildern
dann an den Umfeldanalyseabschnitt 180.
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Der
Umfeldanalyseabschnitt 180 erzeugt die Unterschiedsinformationen,
die durch Subtrahieren der Abbildungsinformationen des Vollschwarzbildes von
den Abbildungsinformationen des Vollweißbildes geliefert werden, und
erfasst den Grad von geänderter
Leuchtdichte basierend auf den Unterschiedsinformationen. Und der
Umfeldanalyseabschnitt 180 unterscheidet den Projektionsbereich 12,
der in der Abtastregion 14 enthalten ist, basierend auf
dem erfassten Grad von geänderter
Leuchtdichte.
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Der
Umfeldanalyseabschnitt 180 vergleicht dann den mittleren
Leuchtdichtewert im Projektionsbereich 12 mit einer Schwelle,
um zu beurteilen, ob das Umfeld heller oder dunkler als ein vorbestimmter Zustand
ist (Schritt S2).
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Wenn
der Umfeldanalyseabschnitt 180 urteilt, dass der mittlere
Leuchtdichtewert im Projektionsbereich 12 dunkler als die
Schwelle ist, dann überträgt der Umfeldanalyseabschnitt 180 die
Abbildungsinformationen der Vollschwarz- und Vollweißbilder und die Koordinateninformationen
des Projektionsbereichs 12 an den Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160.
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Der
Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 berechnet den
mittleren Leuchtdichtewert zwischen den geteilten Bildteilen und
dann das Verhältnis
von mittleren Leuchtdichtewerten zwischen den jeweiligen Bildteilen.
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9A ist
eine schematische Darstellung eines Bildes, das in der vertikalen
Richtung zweigeteilt ist, und 9B ist
eine schematische Darstellung eines Bildes, das in der horizontalen
Richtung zweigeteilt ist.
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Es
wird nun angenommen, dass der Projektionsbereich 12 in
rechte und linke Teile geteilt ist und dass der mittlere Leuchtdichtewert
im linken Teil YL ist, während
der mittlere Leuchtdichtewert im rechten Teil YR ist, wie in 9A dargestellt.
Es wird weiter angenommen, dass der Projektionsbereich 12 in obere
und untere Teile geteilt ist und dass der mittlere Leuchtdichtewert
im oberen Teil YT ist, während
der mittlere Leuchtdichtewert im unteren Teil YB ist, wie in 9B dargestellt.
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Der
Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 bestimmt, dass
YR/YL das horizontale Verhältnis
RH ist, wenn YR gleich oder höher
als YL ist; dass –(YL/YR)
RH ist, wenn YR niedriger als YL ist; dass YT/YB das vertikale Verhältnis RV
ist, wenn YT gleich oder höher
als YB ist; und dass –(YB/YT) RV
ist, wenn YT niedriger als YB ist.
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Und
der Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 nimmt auf
die Winkelkorrekturtabelle 124 Bezug, um x- und y-Werte
für vier
Punkte A', B', C' und D' zu erhalten, welche
jeweils die Ableitungskoordinaten angeben, die in Abhängigkeit
von den Werten RH und RV korrigiert wurden.
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Der
Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 schreibt ferner
die jeweiligen erhaltenen x- und y-Werte für die vier Punkte A', B', C' und D' in die Koordinatentabelle 122,
um sie zu aktualisieren.
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Wie
erwähnt,
erfasst für
den dunkleren Zustand der Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 die
Lagebeziehung zwischen dem Bildschirm 8 und dem Projektor 20 basierend
auf dem Leuchtdichtegradienten im Projektionsbereich 12 und
korrigiert die Koordinatentabelle 122 basierend auf der
Winkelkorrekturtabelle 124 (Schritt S3).
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Wenn
der Umfeldanalyseabschnitt 180 urteilt, dass der mittlere
Leuchtdichtewert im Projektionsbereich 12 heller als die
Schwelle ist, dann überträgt der Umfeldanalyseabschnitt 180 die
Abbildungsinformationen der Vollschwarz- und Vollweißbilder und die Koordinateninformationen
des Projektionsbereichs 12 an den Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170.
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Der
Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 erfasst die Koordinateninformationen
in der Bildschirmregion 10 basierend auf der Leuchtdichteverteilung
aus den Abbildungsinformationen des Vollschwarzbildes.
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Wenn
die Bildschirmregion 10 vollständig im Projektionsbereich 12 enthalten
ist, korrigiert der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 die Koordinatentabelle 122 unter
Verwendung der Koordinaten für
vier Ecken in der Bildschirmregion 10 und basierend auf
den Koordinateninformationen des Projektionsbereichs 12 und
den Koordinateninformationen der Bildregion 10.
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Wenn
die Bildschirmregion 10 nicht vollständig im Projektionsbereich 12 enthalten
ist, legt der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 in
der Bildregion 10 ein Rechteck bestehend aus vier Eckkoordinaten
fest und reduziert und verschiebt das Rechteck derart, dass das
Rechteck vollständig
im Inneren des Projektionsbereich 12 enthalten ist, wie in 11 dargestellt.
Der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 korrigiert
dann die Koordinatentabelle 122 unter Verwendung der vier
Eckkoordinaten zu einem Zeitpunkt, zu dem das Rechteck vollständig im
Projektionsbereich 12 enthalten ist.
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Der
Abschnitt des Projektionsbereichs 12, welcher durch diese
Prozeduren verborgen blieb, kann ein Bild mit einer Farbe (z.B.
Schwarz) anzeigen, die identisch mit jener der Bildschirmregion 10 ist.
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Wie
erwähnt,
korrigiert der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 für den helleren
Zustand die Koordinatentabelle 122, um die Konfiguration
des Projektionsbereichs 12 an die Bildschirmregion 10 anzupassen
(Schritt S4).
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Der
Verzerrungskorrekturabschnitt 130 korrigiert dann die Bildsignale,
um die Verzerrung des Bildes basierend auf den Ableitinformationen
der vier Eckkoordinaten, die in der Koordinatentabelle 122 enthalten
sind, welche durch den Leuchtdichteverteilungsanalyseabschnitt 160 oder
den Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 korrigiert
wurde (Schritt S5).
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Der
Bildprojektionsabschnitt 190 projiziert dann ein Bild basierend
auf den korrigierten Bildsignalen (Schritt S6).
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Durch
die zuvor erwähnte
Prozedur projiziert der Projektor 20 das Bild, in welchem
jegliche Trapezverzerrung korrigiert wurde.
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10 ist
eine schematische Ansicht, die ein Bild nach der Korrektur seiner
Trapezverzerrung gemäß einem
Beispiel dieser Erfindung darstellt.
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Bevor
der Projektionsbereich 12 korrigiert wird, kann er zum
Beispiel die Form solch eines Trapezes aufweisen, wie durch ein
Viereck ABCD dargestellt. Der Projektor 20 kann einen Projektionsbereich 12 jedoch
in solch eine rechteckige Form umbilden, wie durch A'B'C'D' dargestellt, indem
er die Bildsignale korrigiert.
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Wie
erwähnt,
kann gemäß dieser
Ausführungsform
der Projektor 20 eine Verzerrung im Projektionsbereich 12 basierend
auf der Verteilung des Leuchtdichtewerts bestimmen. Demnach kann
der Projektor 20 die Bildverzerrung selbst in solch einem Fall
angemessen unterscheiden, in dem es schwierig ist, die Verzerrung
von der Form des abgetasteten Bildes zu unterscheiden, da die optischen
Achsen der Linse 198 und des Sensors 30 miteinander
identisch sind. Demnach kann die Verzerrung im projizierten Bild
automatisch und angemessen korrigiert werden. Ein Sensor mit seiner
niedrigeren Auflösung kann
als der Sensor 30 angewendet werden, da es nicht notwendig
ist, die Form des Projektionsbereichs 12 genau zu bestimmen
und da nur die Leuchtdichteverteilung im Projektionsbereich 12 benötigt wird.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Bildverzerrung durch Unterscheiden, ob das Umfeld heller
oder dunkler ist, angemessen korrigiert werden. Wenn es schwierig
ist, irgendeine Änderung
im Leuchtdichtewert zu unterscheiden, kann solch eine Korrektur
durch Aktualisieren von vier Ableitungskoordinaten in den Koordinatendaten 122 unter Verwendung
der Lageinformationen in Bezug auf die jeweiligen Scheitelpunkte
in der Bildschirmregion 10 realisiert werden. Demnach kann
der Projektor 20 in verschiedenen Betriebsumgebungen angewendet werden.
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Modifikationen
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die zuvor erwähnten Formen beschränkt.
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Obwohl
die Ausführungsform
im Hinblick auf die Trapezverzerrung im Projektionsbereich 12 beschrieben
wurde, kann der Projektor 20 das Bild selbst dann korrigieren,
wenn die Verzerrung im Projektionsbereich 12 infolge von
Drehung auftritt.
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12 ist
eine schematische Ansicht, welche ein korrigiertes Bild gemäß einem
Beispiel dieser Ausführung.
darstellt, das gedreht wurde.
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In
diesem Fall legt der Umgebungsinformationenanalyseabschnitt 170 ein
Rechteck fest, das Koordinaten für
vier Ecken in der Bildschirmregion 10 umfasst, und er reduziert
und verschiebt das Rechteck derart, dass es vollständig im
Inneren des Projektionsbereichs 12 enthalten ist. Der Umgebungsinformationsanalyseabschnitt 170 korrigiert
dann die Koordinatentabelle 122 unter Verwendung der vier
Eckkoordinaten zu dem Zeitpunkt, zu dem das Rechteck vollständig im
Projektionsbereich 12 enthalten ist.
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Außerdem kann
ein Neigungs- oder Schwerkraftsensor in den Projektor 20 eingebaut
sein, derart dass die vertikale Verzerrung in einem Trapez durch solch
einen Sensor korrigiert werden kann, während die horizontale Verzerrung
im Trapez basierend auf den Abtastinformationen vom Sensor 30 korrigiert werden
kann.
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Wenn
eine Linse 198 eine Brennweitenverstellfunktion hat, kann
der Projektor 20 Informationen in Bezug auf die Brennweitenverstellung
(z.B. numerische Werte, wie durch eine Null bei der maximalen Teleskopsicht
und durch eine Eins bei der maximalen Pantoskopsicht dargestellt)
erfassen und dann die Trapezverzerrung basierend auf diesen Informationen
korrigieren.
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Demnach
kann die Trapezverzerrung selbst dann automatisch und angemessen
korrigiert werden, wenn die Teleskop- oder Pantoskopfunktion verwendet
werden soll.
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Obwohl
die Ausführungsform
im Hinblick auf den Projektionsbereich 12 beschrieben wurde,
der durch den Projektor 20 in zwei vertikale oder horizontale
Regionen geteilt wird, wie in 9A und 9B dargestellt,
kann der Projektionsbereich 12 in mehr Regionen als zwei
(z.B. fünf,
neun oder andere) geteilt werden. In diesem Fall kann der Projektor 20 den mittleren
Leuchtdichtewert für
jede der geteilten Regionen zur Bildverarbeitung bestimmen.
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Obwohl
die Ausführungsform
im Hinblick auf die Winkelkorrekturtabelle 124 beschrieben
wurde, die bewirkt, dass das Verhältnis von mittleren Leuchtdichtewerten
zwischen verschiedenen Regionen im Projektionsbereich 12 mit
den Ableitungskoordinaten im Projektionsbereich 12 im Zusammenhang
gebracht werden, kann das Verhältnis
von mittleren Leuchtdichtewerten durch einen Differenzwert im mittleren
Leuchtdichtewert ersetzt werden.
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Obwohl
die Ausführungsform
im Hinblick auf Vollschwarz- und Vollweißkalibrierungsbilder beschrieben
wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Kalibrierungsbilder
beschränkt,
sondern kann auf jede von verschiedenen Arten von Kalibrierungsbildern
angewendet werden.
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Obwohl
die Ausführungsform
im Hinblick auf den Projektor 20 beschrieben wurde, der
als ein Bildverarbeitungssystem fungiert, wird die vorliegende Erfindung
auf jede andere von verschiedenen Frontprojektionsbildanzeigevorrichtungen
als den Projektor 20 wirksam angewendet.
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Der
Projektor 20 kann ein Flüssigkristallprojektor oder
ein Projektor sein, der ein DMD (Digital Micromirror Device) verwendet.
DMD ist eine Handelsmarke, die der US Texas Instruments gehört.
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Außerdem kann
die Funktion des Projektors 20 nur durch den Projektor 20 oder
durch eine Mehrzahl von dezentralisierten Verarbeitungseinheiten (z.B.
einen Projektor und einen PC) realisiert werden.
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Außerdem kann
der Projektor 20 vom Sensor 30 getrennt sein oder
sie können
als eine Einheit ausgebildet sein.