投影系统及其色彩校正方法与流程

投影系统及其色彩校正方法
【技术领域】
1.本发明是有关于一种投影技术，且特别是有关于一种投影系统及其色彩校正方法。


背景技术：

2.已知投影画面色彩均匀度(color uniformity)的调整为，通过手动设定特定区域的红、绿、蓝(r/g/b)均匀度增益参数，来调整投影机的色彩均匀度。使用者以人眼判断，并手动更改投影机的r/g/b增益值参数。均匀度调整需要多次来回调整才能取得一定的效果，且仅能以人眼判断是否已调整至可接受范围，故调整上对于使用者相当不便。
3.本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。


技术实现要素：

4.本发明提供一种投影系统及其色彩校正方法，以自动且适应性地校正画面的色彩均匀度。
5.本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
6.为实现上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影系统，包括投影装置、摄像装置以及处理电路。投影装置用以投影校正投影画面，其中校正投影画面包含多个校正区。摄像装置用以拍摄校正投影画面。处理电路耦接至投影装置与摄像装置。处理电路用以进行色彩校正操作，以校正所述校正投影画面的色彩均匀度。处理电路依据这些校正区的每一个的至少一个色增益值驱动投影装置投影校正投影画面。处理电路驱动摄像装置拍摄校正投影画面，并计算校正投影画面的这些校正区的每一个的至少一个色值，以及更新这些校正区的每一个的色增益值以使这些校正区的每一个的色值趋近至少一个目标值。
7.为实现上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出色彩校正方法，包括：通过处理装置进行色彩校正操作以校正投影装置的校正投影画面的色彩均匀度。色彩校正操作包括：通过该投影装置依据校正投影画面的多个校正区的每一个的至少一个色增益值投影校正投影画面；通过摄像装置拍摄该校正投影画面；通过处理装置计算校正投影画面的这些校正区的每一个的至少一个色值；以及更新这些校正区的每一个的色增益值，以使这些校正区的每一个的色值趋近至少一个目标值。
8.基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明诸实施例所述投影系统可以通过投影装置投影校正投影画面，再通过摄像装置拍摄所述校正投影画面。处理电路可以基于所述校正投影画面进行色彩校正操作。如此一来，所述投影系统可以自动且适应性地校正画面的色彩均匀度。
9.为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
10.图1是依照本发明一实施例的一种投影系统的电路方框(circuit block)示意图。
11.图2是依照本发明一实施例的一种投影系统的色彩校正方法的流程示意图。
12.图3是依照本发明一实施例说明用户接口所提供目标值选取方式的示意图。
13.图4是依照本发明另一实施例的一种校正投影画面的示意图。
14.图5是依照本发明又一实施例的一种校正投影画面的示意图。
15.图6是依照本发明一实施例的一种摄像装置的参数设定方法的流程示意图。
16.图7是依照本发明另一实施例的一种投影系统的色彩校正方法的流程示意图。
17.【符号说明】
18.100：投影系统
19.110：投影装置
20.120：摄像装置
21.130：处理电路
22.300:用户接口
23.img、img_a、img_b：校正投影画面
24.rg：校正区
25.rrg:参考校正区
26.s210～s240、s610～s630、s710～s750：步骤。
【具体实施方式】
27.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
28.图1是依照本发明一实施例的一种投影系统100的电路方框(circuit block)示意图。在图1所示实施例中，投影系统100包括投影装置110、摄像装置120以及处理电路130。处理电路130耦接至投影装置110与摄像装置120。投影系统100开启校正模式后，投影装置110用以投影校正投影画面(calibration projection image)img于投影目标(未显示)上，例如是墙壁或投影屏幕(projection screen)。校正投影画面img包含多个校正区rg。一个校正投影画面img中的校正区rg数量可以依照实际设计来决定。此外，这些校正区rg在校正投影画面img中的布局方式亦可以依照实际设计来决定。
29.这些校正区rg的每一个皆具有至少一个色增益值。例如在一些实施例中，每一个校正区rg可以具有红色增益值、绿色增益值以及蓝色增益值。处理电路130可以依据红、绿、蓝色增益值而调整红、绿、蓝色像素数据(例如红、绿、蓝的色值)，然后将经处理电路130调整后的红、绿、蓝色像素数据提供给投影装置110。校正投影画面img的背景色可以为第一色，以及这些校正区rg的颜色可以为第二色。所述第一色与所述第二色可以依照实际设计来决定。举例来说，在一些实施例中，所述第一色与所述第二色可以是相同色。在另一些实
施例中，所述第一色可以不同于所述第二色。举例来说(但不限于此)，依照实际设计，校正投影画面img的背景色可以黑色，以及这些校正区rg的颜色可以为白色。
30.摄像装置120用以拍摄在投影目标上的校正投影画面img，并将拍摄结果(校正投影画面img)传送至处理电路130。处理电路130对接收到的校正投影画面img进行色彩校正操作，以校正这个校正投影画面img的色彩均匀度。色彩均匀度越高可以代表校正投影画面img有越多的校正区rg具有相同的色值。
31.图2是依照本发明一实施例的一种投影系统100的色彩校正方法的流程示意图。请同时参照图1与图2。投影系统100通过处理装置130进行色彩校正操作，以校正投影装置110的校正投影画面img的色彩均匀度。基于实际设计，在一些实施例中，处理电路130在进行所述色彩校正操作之前还初始化这些校正区rg的每一个的色增益值。所述色彩校正操作包括步骤s210至步骤s240。
32.在步骤s210中，投影装置110可以依据投影校正画面img的多个校正区rg的每一个的至少一个色增益值投影出校正投影画面img，此时多个校正区rg的色增益值为未经调整过的初始色增益值。在步骤s220中，摄像装置120可以拍摄在投影目标上的校正投影画面img，并将拍摄结果(校正投影画面img)传送到处理电路130。基于影像识别技术或是其他技术，处理电路130可以定位在校正投影画面img中的这些校正区rg。在步骤s230中，处理装置130可以计算校正投影画面img的多个校正区rg的每一个的至少一个色值。在步骤s240中，处理装置130可以更新多个校正区rg的每一个的至少一个色增益值，以使这些校正区rg的每一个的至少一个色值趋近至少一个目标值。处理电路130可以对比所述目标值与这些校正区rg的每一个的色值，以决定是否结束色彩校正操作。
33.依照实际设计，上述处理电路130的实现方式可以是硬件(hardware)、固件(firmware)、软件(software，即程序)或是前述三者中的多者的组合形式。以硬件形式而言，处理电路130可以实现于集成电路(integrated circuit)上的逻辑电路。处理电路130的相关功能可以利用硬件描述语言(hardware description languages，例如verilog hdl或vhdl)或其他合适的编程语言来实现为硬件。举例来说，处理电路130的相关功能可以被实现于一或多个微控制器、微处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、场可程序逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)及/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。
34.以软件形式及/或固件形式而言，处理电路130的相关功能可以被实现为编程码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如c、c 或汇编语言)或其他合适的编程语言来实现处理电路130的相关功能。所述编程码可以被记录/存放在“非临时的计算机可读取媒体(non-transitory computer readable medium)”中。在一些实施例中，所述非临时的计算机可读取媒体例如包括只读存储器(read only memory，rom)、带(tape)、碟(disk)、卡(card)、半导体内存、可程序设计的逻辑电路以及(或是)存储装置。所述存储装置包括硬盘(hard disk drive，hdd)、固态硬盘(solid-state drive，ssd)或是其他存储装置。中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器或微处理器可以从所述非暂时性计算机可读取介质中读取并执行所述编程码，从而实现处理电路130的相关功能。在其他实施例中，处理电路130例如是智能型手机或计算机。
35.处理电路130用以通过摄像装置120取得投影目标上的校正投影画面img中每一个校正区rg的rgb色值(红、绿、蓝色值)，并指定步骤s240所述目标值去更新这些校正区rg的色增益值，以自动调整全画面的颜色均匀度。处理电路130可以通过迭代的方式重复进行摄像装置120取值与调整校正的动作，直到处理电路130判断画面的rgb色值比例与指定目标值比例为最接近时，即完成色彩校正流程。迭代的方式是重复反馈过程的活动，为了接近并到达所需的目标或结果。重复的处理过程称为迭代，而每一次迭代得到的结果会被用来作为下一次迭代的初始值。
36.步骤s240所述目标值的决定方式可以依照实际设计来安排。举例来说，在一些实施例中，投影系统100可以具有用户接口(未图示于图1)，用以提供操作接口以输入所述目标值。用户接口耦接至处理电路130，以提供所述目标值。
37.图3是依照本发明一实施例说明用户接口300所提供目标值选取方式的示意图。在图3所示实施例中，“r”表示红色目标值，“g”表示绿色目标值，以及“b”表示蓝色目标值。图3所示用户接口300可以提供操作接口，使得用户可以手动输入指定的rgb目标值的比例。或是，使用者可先利用其他测量工具(或程序)得知目标区域(校正投影画面img中的一个校正区rg)的rgb色值比例后，再手动输入此rgb色值比例至图3所示用户接口300。
38.图4是依照本发明另一实施例的一种校正投影画面img_a的示意图。图4所示校正投影画面img_a可以参照图1所示校正投影画面img的相关说明加以类推。在图4所示实施例中，校正投影画面img_a可以具有33个校正区rg，排列方式如图4所示。投影系统100可以具有用户接口(未图示于图1)，用以提供操作接口以从图4所示这些校正区rg中选择一个作为参考校正区rrg。用户接口耦接至处理电路130，以提供选择结果。处理电路130可以计算参考校正区rrg中的至少一个色值(例如rgb色值)。依照实际设计，在一些实施例中，处理电路130可以使用参考校正区rrg中的色值作为所述目标值。使用者可以通过选择的方式决定画面均匀度表现(色值)要像哪一个校正区rg的色值。图4所示实施例能符合实际场域的应用需求，进而提升使用的体验。
39.图5是依照本发明又一实施例的一种校正投影画面img_b的示意图。图5所示校正投影画面img_b可以参照图4所示校正投影画面img_a的相关说明加以类推。不同于图4所示校正投影画面img_a之处在于，在图5所示实施例中，校正投影画面img_b可以具有9*7个校正区rg。使用者可以通过选择的方式决定画面均匀度表现(色值)要像哪一个校正区rg的色值。图5所示实施例亦能符合实际场域的应用需求，进而提升使用的体验。
40.此色彩校正操作的调整颜色均匀度功能可以通过屏幕显示(on-screen display，osd)或是应用程序来自动操作。在此以osd选择校正目标区的方式为例，osd选单可以具有“目标选择”与“校正”等选项。先进入“目标选择”后，投影装置110可以投影校正投影画面img给使用者选择其中一个校正区rg作为参考校正区。依照实际设计，在一些实施例中，每一校正区rg为非实心几何区。举例来说(但不限于此)，每一校正区rg的外框形状可以是圆形或方形。在此假设(但不限于此)，校正投影画面img的背景色可以为白色，这些校正区rg的外框颜色可以为黑色，以及这些校正区rg的颜色可以为白色。在其他实施例中，每一校正区rg可以是以小范围的实心格点。用户可以操作操作接口的上下左右键来移动(切换)欲选择的校正区rg。使用者选择其中一个校正区rg表示，此校正区rg被选择做为参考校正区。亦即，此参考校正区内的rgb色值(红、绿、蓝色值)的比例可以作为校正目标值。举例来说，在
一些实施例中，处理电路130可以计算出此参考校正区内的红色值的平均值、绿色值的平均值与蓝色值的平均值，然后求得这三个平均值的比例作为校正目标值。
41.接着，进入osd选单的选项“校正”后，投影装置110可以投影校正投影画面img，摄像装置120拍摄校正投影画面img。在此假设(但不限于此)，校正投影画面img的背景色可以为黑色，以及这些校正区rg的颜色可以为白色。上述的校正投影画面img是具有两个功能，一为处理电路130可通过在摄像装置120的坐标系统中这些校正区rg(位于投影目标的校正投影画面img中)的坐标映射(mapping)到投影装置110的坐标系统，二为通过黑背景画面可以使摄像装置120清楚抓取到这些校正区rg内的rgb色值(红、绿、蓝色值)的比例，并再迭代校正逼近目标值。若校正完成的话osd会出现窗口告知用户。若是无法逼近目标值(可能原因为调整不到目标差异值内，或是取像时有部分区域无法取像到)，则osd会显示警告信息(例如校正失败的信息)供用户参考，此时使用者可调整后再重新进行一次自动色彩校正流程。
42.在一实施例中，在做自动色彩校正前，也就是投影装置110投影校正投影画面img之前。投影系统100可以选择性地先进行摄像装置120(例如相机)的参数设定，以在使不同环境下的取像一致。依照实际设计，相机参数包含曝光时间、白平衡以及(或是)其他参数。例如，每一次相机取像所得到的rgb色值(红、绿、蓝色值)的比例与预先设定的目标值一致。相机参数设定流程如图6所示。
43.图6是依照本发明一实施例的一种摄像装置120的参数设定方法的流程示意图。请同时参照图1与图6。在步骤s610中，投影装置110可以投影出一个白画面作为投影画面(projected image)，摄像装置(相机)120拍摄投影目标上的投影画面，处理电路130可以对摄像装置120的相机参数进行迭代设定(步骤s620)。在所述迭代设定结束后，可以存储相机参数于摄像装置120或处理电路130中(步骤s630)。处理电路130可以进行色彩校正操作(例如图2或图7所示色彩校正操作)，以校正所述投影画面的色彩均匀度。
44.在图6所示实施例中，步骤s620可以包括步骤s621、步骤s622、步骤s623以及步骤s624。在步骤s621中，处理电路130可以驱动摄像装置120拍摄投影目标上的投影画面。在步骤s622中，处理装置130可以确认所述投影画面的色值。处理装置130可以更新摄像装置120的至少一个相机参数，以使所述投影画面的至少一个色值趋近至少一个目标条件，目标条件例如是用户预定的色值条件。在步骤s623中，处理电路130可以对比所述目标条件与所述投影画面的色值，以决定是否结束迭代设定。当所述投影画面的色值不吻合所述目标条件时(步骤s623的判断结果为“不吻合”)，处理电路130可以进行步骤s624。在步骤s624中，处理装置130可以更新摄像装置120的相机参数。在步骤s624完成后，处理装置130可以回到步骤s621以进行迭代设定。当所述投影画面的色值吻合所述目标条件时(步骤s623的判断结果为“吻合”)，处理电路130可以进行步骤s630。
45.图7是依照本发明另一实施例的一种投影系统100的色彩校正方法的流程示意图。请同时参照图1与图6。在步骤s710中，投影装置110可以投影出校正投影画面img。校正投影画面img包含多个校正区rg。校正投影画面img的背景色可以为黑色，以及这些校正区rg的颜色可以为白色。在步骤s720中，摄像装置120可以拍摄校正投影画面img，并将拍摄结果(校正投影画面img)传送到处理电路130。因此，处理电路130可以定位在所述校正投影画面img中的这些校正区rg，亦即计算各校正区rg的位置。
46.在步骤s730中，处理电路130可以初始化这些校正区rg的每一个的色增益值，然后驱动投影装置110去投影出校正投影画面img。举例来说，校正区rg的红、绿、蓝色增益值可以被初始化为“1、1、1”。因此，处理电路130可以进行色彩校正操作(步骤s740)以校正所述校正投影画面img的色彩均匀度。校正投影画面img的背景色可以为黑色，以及这些校正区rg的颜色可以为白色。在步骤s740中，处理电路130可以驱动摄像装置120拍摄校正投影画面img。处理电路130可以对比目标值与这些校正区rg的每一个的色值，以决定是否结束色彩校正操作。在色彩校正操作(步骤s740)中，处理电路130可用这些校正区rg的色值，再用指定的参考校正区的色值作为目标值，然后依据目标值与这些校正区rg的色值之间的关系去设定各校正区rg的色增益值以修正颜色。所述色彩校正操作是以迭代的方式重复进行，直到各校正区rg的rgb色值的比例与目标值接近。
47.在图7所示实施例中，步骤s740可以包括步骤s741、步骤s742、步骤s743以及步骤s744。在步骤s741中，处理电路130可以驱动摄像装置120拍摄校正投影画面img。在步骤s742中，处理装置130可以对比目标值与校正区rg的色值。当校正区rg的色值吻合所述目标值时(步骤s742的判断结果为“吻合”)，处理电路130可以结束色彩校正操作并进行步骤s750。
48.步骤s742的判断方式可以依照实际设计来决定。举例来说，在一些实施例中，步骤s742的判断方式可以是“与固定预设值间的判定”。目标值可以设定为固定差值或是固定差异比例。以固定差异比例为例，处理电路130可以“判断各颜色与目标值间的差异方式”设定为固定的差异数值或是固定差异比例判定。例如，rgb固定差异比例为1％，或固定差值为2(二者择一)。若调整后取像(步骤s741的摄像)所得到的rgb色值的比例为r：g：b＝200：199：201，因此最大差值为2(换算成比例为2/200＝1％)。因此，处理电路130可以在步骤s742判断符合目标值，即可进行步骤s750的套用调整。
49.在另一些实施例中，步骤s742的判断方式可以是“动态调整判定”。目标值(差值或是差异比例)可以动态调整。依据特定次数(例如预设迭代5次)的迭代逼近结果来决定最佳的逼近结果作为最终调整的数值差值。每次的迭代逼近调整值与调整后的数值差值皆会被记录。进行预设的特定次数迭代调整后，处理电路130可以判断并比较每次的调整值是否会使得差异数值或比例变更小(即校正投影画面越均匀)。若迭代中的新的目标值有较先前目标值有更好的逼近结果，则套用新的目标值。若没有更好的逼近结果的话，则套用先前目标值。
50.当校正区rg的色值不吻合所述目标值时(步骤s742的判断结果为“不吻合”)，处理电路130可以进行步骤s743。在步骤s743中，处理装置130可以计算校正区rg的色增益值，以使校正区rg的色值趋近目标值。在步骤s744中，处理装置130可以套用校正区rg的色增益值。在步骤s744完成后，处理装置130可以回到步骤s741以进行迭代操作。
51.当色彩校正操作(步骤s740)结束后，处理电路130可以套用色增益值(步骤s750)。相邻两校正区rg之间的区域可以用线性梯度方式调整色增益值，使得调整后的投影装置110可投射出整个画面(image)与目标值几乎一致的颜色均匀度，以达到整个画面颜色的均匀度改善以及优化画面的效果。
52.综上所述，本发明实施例的投影系统可以通过投影装置投影校正投影画面，再利用摄像装置拍摄校正投影画面，并通过处理电路进行色彩校正操作以校正这个校正投影画
面的色彩均匀度。如此一来，投影系统可以自动且适应性地校正投影装置投射的画面(image)的色彩均匀度。
53.以上所述内容仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。