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CN114827555B - 显示环景影像的显示系统及其操作方法 - Google Patents

显示环景影像的显示系统及其操作方法 Download PDF

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CN114827555B CN202110116771.7A CN202110116771A CN114827555B CN 114827555 B CN114827555 B CN 114827555B CN 202110116771 A CN202110116771 A CN 202110116771A CN 114827555 B CN114827555 B CN 114827555B
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Abstract

本发明提供一种显示环景影像的显示系统及其操作方法。显示环景影像的显示系统包括N个投影器以及控制器。N个投影器分别依据N个影像资料投射出N个子影像，以形成环景影像。各子影像具有子影像重叠区域，以使N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。控制器复制原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至原始影像的相对于第一边缘的第二边缘，以产生对应子影像重叠区域的延伸影像。控制器对包含原始影像与延伸影像的调整后影像进行切分以产生N个影像资料。本发明的系统及方法可以提供无拼接缝隙的环景影像。

Description

显示环景影像的显示系统及其操作方法
技术领域
本发明有关一种显示系统，特别是关于显示环景影像的显示系统及其操作方法。
背景技术
在现阶段，环景影像可透过一带状拼接的融合方式来形成。此种环景影像显示系统需要建立全景坐标系，故通常以有线或无线方式将多个投影器连接，以利用拼接系统产生各投影器对应全景影像讯息的坐标系。对应全景影像讯息的坐标系可利用多个摄像器取像后经由系统计算而得到。一般来说，影像的开头与结尾是透过并排(Side-by-side)的切割方式来进行影像切割，即影像的相对两端的其中一边与另一边的画面为并排拼接。然而，此头尾拼接方式常会因使用时投影机相对位置偏移等因素，造成拼接处画面无法完整衔接。因此，可能产生无影像画面的拼接缝隙，影响使用者观看品质。
“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本领域技术人员所知道的现有技术。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本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种显示环景影像的显示系统及其操作方法，以提供无拼接缝隙的环景影像。
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。
为达到上述的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显示环景影像的显示系统，包括N个投影器以及控制器。N个投影器分别依据N个影像资料投射出N个子影像，使N个子影像依序串接并形成一环景影像，其中N是大于1的正整数。各子影像具有子影像重叠区域，以使N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。控制器接收原始影像。控制器并复制原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至原始影像的相对于第一边缘的第二边缘，以产生对应子影像重叠区域的延伸影像。控制器对包含原始影像与延伸影像的调整后影像进行切分以产生该N个影像资料。控制器将N个影像资料分别传送至N个投影器，其中各影像资料具有对应于子影像重叠区域的重叠区域影像资料。
为达到上述的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显示环景影像的显示系统的操作方法。其中，显示系统包括N个投影器以及控制器。操作方法包括：由控制器接收原始影像，再由控制器复制原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至原始影像的相对于第一边缘的第二边缘，以产生延伸影像；由控制器对包含原始影像与延伸影像的调整后影像进行切分以产生N个影像资料；由控制器将前述N个影像资料分别传送至N个投影器；以及由N个投影器分别依据N个影像资料投射出N个子影像。N个子影像依序串接并形成环景影像。各子影像具有子影像重叠区域，以使N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。延伸影像对应子影像重叠区域，各影像资料具有对应于子影像重叠区域的重叠区域影像资料。
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。本发明借由控制器接收原始影像，并复制该原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至原始影像的相对于第一边缘的第二边缘，以产生延伸影像。再由控制器对包含原始影像与延伸影像的调整后影像进行切分以产生N个影像资料。控制器并将N个影像资料分别传送至N个投影器，使N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。借此，可避免因投影机相对位置偏移等因素造成在拼接处画面无法完整衔接，而产生无影像画面的拼接缝隙的问题。并且，本发明可进一步提升使用者观看品质。
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
图1绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的方块示意图。
图2绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的应用情境示意图。
图3绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的投射影像示意图。
图4绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的控制器调整原始影像的示意图。
图5绘示为本发明另一实施例的显示环景影像的显示系统的方块示意图。
图6绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的操作流程示意图。
图7绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统于初始化阶段的操作流程示意图。
附图标记列表
100、500：显示环景影像的显示系统
110：控制器
120_1、120_2…120_N：投影器
210：环形投影幕
310_1、310_2…310_N：子影像
320_0、320_1…320_N：子影像重叠区域
410：原始影像
420：第一边缘区域影像
430：延伸影像
440：第一边缘
450：第二边缘
510_1、510_2…510_N：摄像器
S610～S640、S710～S720：步骤
IMD1～IMDN：影像资料
CIM1～CIMN：撷取影像。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选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。
图1绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的方块示意图。请见图1，显示系统100包括N个投影器120_1、120_2…120_N以及控制器110。控制器110耦接N个投影器120_1、120_2…120_N。N为大于1的正整数。
图2绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的应用情境示意图。图3绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的投射影像示意图。请同时参见图1至图3。如图2所示，显示环景影像的显示系统100中的N个投影器120_1、120_2…120_N排列为环形，并且彼此之间以有线或无线的方式连接。N个投影器120_1、120_2…120_N分别与控制器110耦接。显示环景影像的显示系统100中的N个投影器120_1、120_2…120_N分别依据N个影像资料IMD1～IMDN投射出N个子影像至环形投影幕210，使得N个子影像依序串接并在环形投影幕210形成一环景影像。
请参考图1及图3，当显示环景影像的显示系统100中的N个投影器120_1、120_2…120_N分别依据N个影像资料IMD1～IMDN投射出N个子影像至环形投影幕210时，各子影像310_1、310_2…310_N具有子影像重叠区域320_0、320_1…320_N。以子影像310_2为例，子影像310_2具有子影像重叠区域320_1与320_2，且子影像重叠区域320_1与320_2分别与子影像310_1及310_3的部分影像重叠。子影像310_2、310_3…310_(N-1)中相邻的二子影像部分地重叠。子影像310_N不仅与子影像310_(N-1)部分地重叠于子影像重叠区域320_N-1，也与子影像310_1部分地重叠于子影像重叠区域320_N。于实际投射时，子影像重叠区域320_0与320_N具有相同的影像资料。
图4绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的控制器调整原始影像的示意图。请见图1及图4，在显示环景影像的显示系统100中的N个投影器120_1、120_2…120_N进行投射之前，控制器110接收欲投射的原始影像410。控制器110并复制原始影像410的第一边缘440的第一边缘区域影像420至原始影像410的相对于第一边缘440的第二边缘450，以产生对应子影像重叠区域(如图3所示子影像重叠区域320_N)的延伸影像430。控制器110对包含原始影像410与延伸影像430的调整后影像进行切分，以产生N个影像资料IMD1～IMDN。前述N个影像资料IMD1～IMDN分别传送至N个投影器120_1、120_2…120_N。其中，各影像资料具有对应于子影像重叠区域320_0、320_1…320_N的重叠区域影像资料。
在本发明的一实施例中，控制器110还用以调整重叠区域影像资料的亮度信息，以使各子影像310_1、310_2…310_N在对应的子影像重叠区域320_0、320_1…320_N的亮度朝各子影像的边缘方向递减，以使子影像重叠区域320_0、320_1…320_N的亮度在投影时与其余未重叠部分的亮度一致。在本发明的一实施例中，各子影像310_1、310_2…310_N的子影像重叠区域可以占各子影像的20％。
图5绘示为本发明另一实施例的显示环景影像的显示系统的方块示意图。请见图5，图5所示显示系统500除包括N个投影器120_1、120_2…120_N以及控制器110外，更包括N个摄像器510_1、510_2…510_N。N个摄像器510_1、510_2…510_N分别对应设置于N个投影器120_1、120_2…120_N。其中，N个投影器120_1、120_2…120_N彼此之间以有线或无线的方式连接。N个投影器120_1、120_2…120_N与N个摄像器510_1、510_2…510_N分别与控制器110耦接。N个摄像器510_1、510_2…510_N用以分别依据朝对应的投影器的投射方向进行拍摄，以产生N个撷取影像CIM1～CIMN，其中各撷取影像CIM1～CIMN中包括对应各投影器120_1、120_2…120_N所投射出的子影像310_1、310_2…310_N。
在显示系统500的初始化阶段，控制器110可控制N个投影器120_1、120_2…120_N投射N个测试影像。控制器110并控制N个摄像器510_1、510_2…510_N对N个测试影像进行拍摄。借由所拍摄到分别包含N个测试影像的N个撷取影像CIM1～CIMN，可确定N个投影器120_1、120_2…120_N之投射范围相互重叠区域，以获取子影像重叠范围信息。控制器110用以依据子影像重叠范围信息来切分调整后影像以产生N个影像资料IMD1～IMDN，并将N个影像资料IMD1～IMDN分别传输给N个投影器120_1、120_2…120_N来进行投射。
以四台投影器(即N等于4)为例，控制器110可控制4个投影器120_1、120_2、120_3、120_4分别投射4个阵列式格点影像(假设投影画面的像素皆为1920*1080)。控制器110并控制4个摄像器510_1、510_2、510_3、510_4对4个阵列式格点影像进行拍摄。控制器110依据所拍摄到的4个分别包含阵列式格点影像的撷取影像，可确定4个投影器120_1、120_2、120_3、120_4之投射范围相互重叠区域，并可得知两投影器所投射出的子影像的相互重叠区域与子影像的比例。前述比例例如是20％，亦即子影像310_2与子影像310_3的重叠区域320_2占子影像310_2的20％。其余子影像的重叠比例可以此类推。在本实施例中，两投影器所投射出的子影像的相互重叠区域与子影像的比例是20％，也就是说，重叠区域实际所占像素为384(1920*20％)。
控制器110先计算待投射环景影像要切割的像素数。经计算可以得知，第1台投影器120_1要投射像素1～1920的画面。考虑到20％的重叠，第2台投影器120_2要投射像素1536～3456的画面，第3台投影器120_3要投射像素3072～4992的画面。第4台投影器120_4因要投射第1台投影器120_1要投射画面的20％，所以剩下的像素(1920-384)要投射剩余的影像，亦即剩余影像的范围在像素4608～6144之间。因此，待投射环景影像要切割待投射环景影像的画面为像素6144*1080，借此投射出环景影像。控制器110将切割后的待投射环景影像中在第一边缘440的像素1～384的影像(即第一边缘区域影像420)复制到第二边缘450，以产生对应子影像重叠区域的延伸影像430。之后，控制器110将切割后的待投射环景影像像素1～1920、像素1536～3456、像素3072～4992、像素4608～6144以及像素1～384的影像做为影像资料IMD1～IMD4分别传送至投影器120_1、120_2、120_3、120_4。
虽然在上述的例子中，投影器120_1、120_2、120_3、120_4是投射阵列式格点影像做为测试影像。但投影器120_1、120_2、120_3、120_4亦可投射其他影像做为测试影像。于其他实施例中，只要测试影像的边缘区域具有至少一个测试图案就可使控制器110借由所拍摄到分别包含N个测试影像的撷取影像CIM1～CIMN，来确定N个投影器120_1、120_2…120_N之投射范围相互重叠区域，进而获取子影像重叠范围信息。
在此，特别要说明的是，由于N个摄像器510_1、510_2…510_N对N个测试影像进行拍摄时可能会有影像变形的情况。因此，控制器110还可以用以对各撷取影像CIM1～CIMN执行变型校正，但子影像重叠区域320_0、320_1…320_N不包括因执行变型校正所产生的黑画面区域。
图6绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统的操作流程示意图。请同时参见图1～6，于步骤S610中，由控制器110接收原始影像410，并复制原始影像410的第一边缘440的第一边缘区域影像420至原始影像410的相对于第一边缘440的第二边缘450，以产生延伸影像。于步骤S620中，由控制器110对包含原始影像410与延伸影像的调整后影像进行切分以产生N个影像资料IMD1～IMDN，并将N个影像资料IMD1～IMDN分别传送至N个投影器120_1～120_N。其中，N是大于1的正整数。于步骤S630中，由N个投影器120_1～120_N分别依据N个影像资料IMD1～IMDN投射出N个子影像，其中N个子影像依序串接并形成环景影像，并且各子影像具有子影像重叠区域，以使N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠。于步骤S640中，使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。其中，延伸影像对应子影像重叠区域，各影像资料具有对应于子影像重叠区域的重叠区域影像资料。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统100的操作方法还包括由控制器110调整重叠区域影像资料的亮度信息，以使各子影像310_1、310_2…310_N在对应的子影像重叠区域320_0、320_1…320_N的亮度朝各子影像的边缘方向递减。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统100的操作方法的各子影像310_1、310_2…310_N的子影像重叠区域320_0、320_1…320_N占各子影像310_1、310_2…310_N的20％。
图7绘示为本发明一实施例的显示环景影像的显示系统于初始化阶段的操作流程示意图。请见图1～7，于步骤S710中，显示系统500提供分别对应N个投影器120_1、120_2…120_N被设置的N个摄像器510_1、510_2…510_N。于步骤S720中，由N个摄像器510_1、510_2…510_N分别依据朝对应的投影器的投射方向进行拍摄，以产生N个撷取影像，其中各撷取影像中包括对应各投影器120_1、120_2…120_N所投射出的子影像。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统500初始化阶段操作方法还包括由控制器110在显示阶段依据子影像重叠范围信息来切分调整后影像以产生N个影像资料。操作方法还包括由控制器110在一初始化阶段透过使N个投影器120_1、120_2…120_N投射N个测试影像以及使N个摄像器510_1、510_2…510_N进行拍摄，以经由分析N个撷取影像来获取子影像重叠范围信息。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统500初始化阶段操作方法中各测试影像的边缘区域具有至少一测试图案。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统500初始化阶段操作方法中各测试影像具有一阵列式格点。
在本发明的一实施例中，前述显示环景影像的显示系统500初始化阶段操作方法还包括由控制器110对各撷取影像执行变型校正，其中子影像重叠区域320_0、320_1…320_N不包括因执行变型校正所产生的黑画面区域。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明借由控制器复制原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至原始影像的相对于第一边缘的第二边缘以产生延伸影像，可使N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠。借此，可避免因投影机相对位置偏移等因素造成在拼接处画面无法完整衔接，而产生无影像画面的拼接缝隙的问题。并且，本发明可进一步提升使用者观看品质。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照本发明权利要求书及发明说明书内容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达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索，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。

Claims (16)

1.一种显示环景影像的显示系统，其特征在于，所述显示环景影像的显示系统包括N个投影器以及一控制器；其中，
所述N个投影器分别依据N个影像资料投射出N个子影像，其中所述N个子影像依序串接并形成环景影像，并且各所述N个子影像具有子影像重叠区域，以使所述N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使所述N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠；以及
所述控制器接收原始影像，复制所述原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至所述原始影像的相对于所述第一边缘的第二边缘，以产生对应所述子影像重叠区域的延伸影像，所述控制器对包含所述原始影像与所述延伸影像的调整后影像进行切分以产生所述N个影像资料，所述N个影像资料分别传送至所述N个投影器；
其中，各所述N个影像资料具有对应于所述子影像重叠区域的重叠区域影像资料，并且N是大于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，所述控制器还用以调整所述重叠区域影像资料的亮度信息，以使各所述N个子影像在对应的所述子影像重叠区域的亮度朝各所述N个子影像的边缘方向递减。
3.根据权利要求1所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，各所述N个子影像的所述子影像重叠区域占各所述N个子影像的20％。
4.根据权利要求1所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，所述显示环景影像的显示系统还包括：
N个摄像器，分别对应所述N个投影器被设置，用以分别依据朝对应的所述投影器的投射方向进行拍摄，以产生N个撷取影像，其中各所述N个撷取影像中包括对应各所述投影器所投射出的所述子影像。
5.根据权利要求4所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，所述控制器还用以：
在显示阶段，依据子影像重叠范围信息来切分所述调整后影像以产生所述N个影像资料；以及
在初始化阶段，透过使所述N个投影器投射N个测试影像以及使所述N个摄像器进行拍摄，以经由分析所述N个撷取影像来获取所述子影像重叠范围信息。
6.根据权利要求5所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，各所述N个测试影像的边缘区域具有至少一测试图案。
7.根据权利要求5所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，各所述N个测试影像具有阵列式格点。
8.根据权利要求5所述的显示环景影像的显示系统，其特征在于，所述控制器还用以对各所述N个撷取影像执行变型校正，其中所述子影像重叠区域不包括因执行所述变型校正所产生的黑画面区域。
9.一种显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，所述显示系统包括N个投影器以及一控制器，所述操作方法包括：
由所述控制器接收原始影像，并复制所述原始影像的第一边缘的第一边缘区域影像至所述原始影像的相对于所述第一边缘的第二边缘，以产生延伸影像；
由所述控制器对包含所述原始影像与所述延伸影像的调整后影像进行切分以产生N个影像资料，所述N个影像资料分别传送至所述N个投影器；以及
由所述N个投影器分别依据所述N个影像资料投射出N个子影像，其中所述N个子影像依序串接并形成环景影像，并且各所述N个子影像具有子影像重叠区域，以使所述N个子影像中相邻的二子影像部分地重叠，以及使所述N个子影像中的第一子影像与第N子影像部分地重叠；
其中，所述延伸影像对应所述子影像重叠区域，各所述N个影像资料具有对应于所述子影像重叠区域的重叠区域影像资料，并且N是大于1的正整数。
10.根据权利要求9所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：
由所述控制器调整所述重叠区域影像资料的亮度信息，以使各所述N个子影像在对应的所述子影像重叠区域的亮度朝各所述N个子影像的边缘方向递减。
11.根据权利要求9所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，各所述N个子影像的所述子影像重叠区域占各所述N个子影像的20％。
12.根据权利要求9所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，所述显示系统还包括分别对应所述N个投影器被设置的N个摄像器，并且所述操作方法还包括：
由所述N个摄像器分别依据朝对应的投影器的投射方向进行拍摄，以产生N个撷取影像，其中各所述N个撷取影像中包括对应各所述投影器所投射出的所述子影像。
13.根据权利要求12所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：
由所述控制器在显示阶段依据子影像重叠范围信息来切分所述调整后影像以产生所述N个影像资料；以及
由所述控制器在初始化阶段透过使所述N个投影器投射N个测试影像以及使所述N个摄像器进行拍摄，以经由分析所述N个撷取影像来获取所述子影像重叠范围信息。
14.根据权利要求13所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，各所述N个测试影像的边缘区域具有至少一测试图案。
15.根据权利要求13所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，各所述N个测试影像具有阵列式格点。
16.根据权利要求12所述的显示环景影像的显示系统的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：
由所述控制器还对各所述N个撷取影像执行变型校正，其中所述子影像重叠区域不包括因执行所述变型校正所产生的黑画面区域。
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