DE102021121476B3 - Projection device, motor vehicle with a projection device and method for adjusting a projection parameter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Projektionsparameters und eine zugehörige Projektionsvorrichtung (10), mit einer Projektionseinheit (12), die zum Projizieren eines Projektionsbildes auf eine Projektionsfläche (14) mittels zumindest eines Projektionsparameters (P1, P2) ausgebildet ist, und mit einer Bilderfassungseinrichtung (16) mit einer vorgegebenen Mindestauflösung, die zum Erfassen zumindest eines Projektionshintergrundparameters (b1, b2) für jeden Pixel eines Projektionshintergrundes (18) der Projektionsfläche (14) ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die Projektionsvorrichtung (10) eine Steuereinheit (20), die dazu ausgebildet ist, den Projektionsparameter (P1, P2) in Abhängigkeit von dem Projektionshintergrundparameter (b1, b2) pixelweise anzupassen.The invention relates to a method for adjusting a projection parameter and an associated projection device (10), having a projection unit (12) which is designed to project a projection image onto a projection surface (14) using at least one projection parameter (P1, P2), and having a Image acquisition device (16) with a predetermined minimum resolution, which is designed to acquire at least one projection background parameter (b1, b2) for each pixel of a projection background (18) of the projection surface (14). Furthermore, the projection device (10) comprises a control unit (20) which is designed to adapt the projection parameter (P1, P2) pixel by pixel as a function of the projection background parameter (b1, b2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Projektionsvorrichtung und ein Verfahren zum Anpassen mindestens eines Projektionsparameters.The invention relates to a projection device, a motor vehicle with such a projection device and a method for adjusting at least one projection parameter.
Projektionsvorrichtungen haben üblicherweise eine feste maximale Helligkeit, die durch Leuchtmittel, beispielsweise LED oder Laser, und einer Effizienz beziehungsweise Transmission des optischen Aufbaus bestimmt wird. Dabei wird die Helligkeit üblicherweise durch einen Benutzer geregelt, wobei die Helligkeit immer eine Gesamtprojektion, das heißt alle Bildbereiche gleichmäßig betrifft.Projection devices usually have a fixed maximum brightness, which is determined by lighting means, for example LEDs or lasers, and an efficiency or transmission of the optical structure. In this case, the brightness is usually controlled by a user, with the brightness always affecting an overall projection, ie all image areas uniformly.
Nachteilig dabei ist, dass Projektionsparameter, wie beispielsweise die Helligkeit, immer manuell geregelt werden müssen. Es geschieht keine automatische Anpassung auf Basis der Umgebung. Ein Benutzer ist sich dieser Option nicht immer bewusst, oder regelt nicht konstant nach. Das heißt, der optimal erreichbare Projektionsparameter, wie beispielsweise ein erreichbarer Kontrast zwischen einer Helligkeit der Umgebung und einer Helligkeit der Projektionsvorrichtung läuft über die Zeit weg. Regelt der Benutzer nach, betrifft das immer das gesamte Bild und einzelne Schatten/Lichtbereiche auf der Projektionsfläche werden nicht berücksichtigt. Außerhalb geschlossener Räume ist dazu eine gleichmäßige Projektionsfläche nahezu nie gegeben.The disadvantage here is that projection parameters, such as brightness, always have to be regulated manually. There is no automatic adjustment based on the environment. A user is not always aware of this option, or does not constantly adjust it. This means that the optimally achievable projection parameter, such as an achievable contrast between a brightness of the surroundings and a brightness of the projection device, runs away over time. If the user makes adjustments, this always affects the entire image and individual shadows/light areas on the projection surface are not taken into account. Outside of closed rooms, there is almost never a uniform projection surface.
Aus der
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsvorrichtung mit einer verbesserten Anpassung von Projektionsparametern bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a projection device with improved adaptation of projection parameters.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Figuren offenbart.This object is solved by the independent patent claims. Advantageous developments are disclosed in the dependent patent claims, the following description and the figures.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass ein Projektionsparameter, insbesondere eine Helligkeit eines Projektionsbildes, automatisch anhand eines Projektionshintergrundes angepasst wird, wobei die Regelung pixelgenau durchgeführt wird. Hierdurch kann beispielsweise eine Kontrastregelung stattfinden, welche die Helligkeit der Projektionseinheit nur in hellen Bereichen auf der Projektionsfläche erhöht. In Bereichen, welche weniger von Fremdlicht betroffen sind, wird dagegen die Helligkeit der Projektionseinheit nicht erhöht, wodurch eine unnötige Blendung verhindert werden kann. Zudem kann basierend auf dem Umgebungslicht sowie Projektionshintergrund das Projektionsbild vorteilhaft angepasst werden.The invention is based on the idea that a projection parameter, in particular a brightness of a projection image, is automatically adjusted using a projection background, with the regulation being carried out with pixel accuracy. In this way, for example, contrast regulation can take place, which increases the brightness of the projection unit only in bright areas on the projection surface. On the other hand, in areas that are less affected by extraneous light, the brightness of the projection unit is not increased, which means that unnecessary glare can be prevented. In addition, the projection image can advantageously be adjusted based on the ambient light and the projection background.
Durch die Erfindung ist eine Projektionsvorrichtung bereitgestellt, mit einer Projektionseinheit, die zum Projizieren eines Projektionsbildes auf eine Projektionsfläche mittels zumindest eines Projektionsparameters ausgebildet ist, und mit einer Bilderfassungseinrichtung, die eine vorgegebene Mindestauflösung aufweist, wobei die Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Projektionshintergrundparameters für jeden Pixel eines Projektionshintergrundes der Projektionsfläche ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die Projektionsvorrichtung eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Projektionsparameter in Abhängigkeit von dem Projektionshintergrundparameter pixelweise anzupassen.The invention provides a projection device with a projection unit that is designed to project a projection image onto a projection surface by means of at least one projection parameter, and with an image acquisition device that has a predetermined minimum resolution, the image acquisition device for acquiring at least one projection background parameter for each pixel Projection background of the projection surface is formed. Furthermore, the projection device comprises a control unit which is designed to adapt the projection parameter pixel by pixel as a function of the projection background parameter.
Mit anderen Worten weist die Projektionsvorrichtung eine Bilderfassungsvorrichtung auf, die pixelweise Projektionshintergrundparameter für einen Projektionshintergrund einer Projektionsfläche bestimmt, wobei eine Steuereinheit Projektionsparameter einer Projektionseinheit zum Projizieren eines Projektionsbildes auf die Projektionsfläche auf Basis des für jeden Pixel gemessenen Projektionshintergrundparameters pixelweise anpasst. Das heißt, jeder Pixel des Projektionsbildes wird anhand jeweiliger Pixel der Bilderfassungseinrichtung eingestellt.In other words, the projection device has an image acquisition device that determines pixel-by-pixel projection background parameters for a projection background of a projection surface, wherein a control unit adjusts pixel-by-pixel projection parameters of a projection unit for projecting a projection image onto the projection surface on the basis of the projection background parameter measured for each pixel. That is, each pixel of the projection image is adjusted based on respective pixels of the image capture device.
Die Bilderfassungseinrichtung kann vorzugsweise eine Kamera sein, die eine vorgegebene Mindestauflösung aufweist. Das bedeutet, dass ein Bildsensor der Bilderfassungseinrichtung eine vorgegebene Auflösung aufweist, durch die die Pixel des Projektionshintergrundes definiert sind. Eine Mindestauflösung kann vorzugsweise an eine Auflösung der Projektionseinheit zum Projizieren des Projektionsbildes angepasst sein und beispielsweise mindestens eine Auflösung von 640x480 Bildpunkten oder mehr aufweisen. Vorzugsweise kann die Bilderfassungseinrichtung eine hochauflösende Kamera aufweisen, die eine höhere Auflösung bereitstellt als die Auflösung der Projektionseinheit. Das heißt, dass falls die Projektionseinheit eine kleinere Auflösung als die Bilderfassungseinrichtung aufweist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass für die pixelweise Anpassung der Projektionsparameter ein Skalieren der Pixel der Bilderfassungseinrichtung auf die Projektionseinheit durchgeführt wird, wobei beispielsweise mehrere Projektionshintergrundparameter nebeneinanderliegender Pixel zusammengefasst, beispielsweise gemittelt werden können, um auf eine Auflösung der Projektionseinheit herunterzuskalieren.The image acquisition device can preferably be a camera that has a predetermined minimum resolution. This means that an image sensor of the image capturing device has a predefined resolution, which defines the pixels of the projection background. A minimum resolution can preferably be adapted to a resolution of the projection unit for projecting the projection image and can have a resolution of at least 640×480 pixels or more, for example. Preferably, the image capturing device can have a high-resolution camera that provides a higher resolution than the resolution of the projection unit. This means that if the projection unit has a lower resolution than the image acquisition device, provision can preferably be made for the pixels of the image acquisition device to be scaled to the projection unit for the pixel-by-pixel adaptation of the projection parameters, with several projection background parameters of adjacent pixels being combined, for example, being averaged to scale down to a resolution of the projection unit.
Die Projektionseinheit kann einen Projektor umfassen, insbesondere einen LCD-Projektor, DLP-Projektor, LED-Projektor oder einen Laserprojektor. Üblicherweise können die Projektionsfläche und der Projektionshintergrund auf einer gleichen Fläche liegen, wobei der Projektionshintergrundparameter in diesem Fall für jeden Pixel der Projektionsfläche bestimmt wird. Bei einer semitransparenten Projektionsfläche kann der Projektionshintergrund hinter dieser semitransparenten Projektionsfläche liegen, wodurch der Projektionshintergrund und die Projektionsfläche unterschiedliche Flächen darstellen. So kann beispielsweise der Projektionshintergrund durch die Projektionsfläche hindurchscheinen und somit das Projektionsbild beeinflussen. Der Projektionshintergrundparameter kann beispielsweise eine Helligkeit, eine Farbe, eine Farbtemperatur und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit des Projektionshintergrundes bereitstellen und der Projektionsparameter kann einen Ansteuerparameter für die Projektionseinheit bereitstellen, der eine Helligkeit, eine Farbtemperatur und/oder eine Farbe der Projektionseinheit regelt.The projection unit can include a projector, in particular an LCD projector, DLP projector, LED projector or a laser projector. The projection surface and the projection background can usually lie on the same surface, in which case the projection background parameter is determined for each pixel of the projection surface. In the case of a semi-transparent projection surface, the projection background can lie behind this semi-transparent projection surface, as a result of which the projection background and the projection surface represent different surfaces. For example, the projection background can shine through the projection surface and thus influence the projection image. The projection background parameter can provide, for example, a brightness, a color, a color temperature and/or a surface quality of the projection background and the projection parameter can provide a control parameter for the projection unit, which controls a brightness, a color temperature and/or a color of the projection unit.
Die Steuereinheit kann ein Prozessor, insbesondere ein Mikroprozessor der Projektionsvorrichtung sein, der basierend auf dem gemessenen Projektionshintergrundparameter für jeden Pixel bestimmen kann, wie der jeweilige Projektionsparameter für eine Einstellung des Projektionsbildes angepasst wird. Eine geeignete Anpassung kann vorbestimmt sein, zum Beispiel kann bei einem dunklen, in einem Schatten liegenden Bereich der Projektionsfläche, eine Helligkeit der Projektionseinheit reduziert werden und in einem hellen Bereich die jeweiligen Pixel in ihrer Helligkeit erhöht werden. Somit kann der Projektionshintergrund ausgeglichen werden, was ein verbessertes Projektionsbild bereitstellt.The control unit can be a processor, in particular a microprocessor of the projection device, which can determine for each pixel, based on the measured projection background parameter, how the respective projection parameter is adapted for an adjustment of the projection image. A suitable adjustment can be predetermined, for example in a dark area of the projection surface lying in a shadow, the brightness of the projection unit can be reduced and in a bright area the brightness of the respective pixels can be increased. Thus, the projection background can be leveled out, providing an improved projection image.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Projektionsvorrichtung effizient betrieben werden kann, da nur so viel nachgeregelt werden muss, wie benötigt. Des Weiteren kann in jeder Situation eine bestmögliche Bildqualität des Projektionsbildes, insbesondere in Helligkeit, Kontrast und Farbe bereitgestellt werden. Insgesamt kann somit eine Projektionsvorrichtung mit einer verbesserten Anpassung von Projektionsparametern bereitgestellt werden.The advantage resulting from the invention is that the projection device can be operated efficiently since only as much readjustment has to be made as is required. Furthermore, the best possible image quality of the projection image, in particular in terms of brightness, contrast and color, can be provided in every situation. Overall, a projection device with an improved adaptation of projection parameters can thus be provided.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Projektionsfläche eine zumindest teilweise transparente Projektionsfläche ist, wobei die Projektionseinheit dazu ausgebildet ist, das Projektionsbild auf die zumindest teilweise transparente Projektionsfläche zu projizieren, wobei der Projektionshintergrund in einer Betrachtungsrichtung auf die Projektionsfläche hinter der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche ist. Mit anderen Worten weist die Projektionsvorrichtung eine zumindest teilweise transparente Projektionsfläche auf und der Projektionshintergrund ist der Bereich, der hinter der semitransparenten Projektionsfläche hindurch sichtbar ist. Mit zumindest teilweise transparent ist gemeint, dass Licht durch die Projektionsfläche hindurchtreten kann und/oder dass ein Projektionshintergrund durch die Projektionsfläche hindurch sichtbar ist. Eine Projektion auf die Projektionsfläche kann beispielsweise über eine Reflektion erreicht werden, indem die Projektionseinheit dazu ausgebildet ist, das Projektionsbild in einem vorgegebenen Winkel auf die Projektionsfläche zu projizieren, so dass das Projektionsbild auf der semitransparenten Projektionsfläche reflektiert wird und sichtbar ist. Vorzugsweise kann die zumindest teilweise transparente Projektionsfläche durch Materialien und/oder Folien für eine gerichtete Reflektion ausgebildet sein, beispielsweise mittels streuender Folien, diffraktiver Folien oder holographisch-optischer Elemente. Hierdurch kann vorzugsweise eine Strahllenkung für das Projektionsbild erreicht werden. In dieser Ausführungsform fällt der Projektionshintergrund nicht mit der Projektionsfläche zusammen, sondern ist in einem Bereich hinter der Projektionsfläche. Durch die Bilderfassungseinrichtung wird also der Projektionshintergrundparameter für den Bereich hinter der Projektionsfläche aufgenommen und damit der Projektionsparameter angepasst. Die zumindest teilweise transparente Projektionsfläche kann vorzugsweise eine Fahrzeugscheibe sein, auf die das Projektionsbild projiziert werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Darstellung von einem Projektionsbild auf einer zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche verbessert werden kann.Provision is also made for the projection surface to be an at least partially transparent projection surface, with the projection unit being designed to project the projection image onto the at least partially transparent projection surface, with the projection background being behind the at least partially transparent projection surface in a viewing direction onto the projection surface. In other words, the projection device has an at least partially transparent projection surface and the projection background is the area that is visible behind the semi-transparent projection surface. By at least partially transparent is meant that light can pass through the projection surface can pass through and/or that a projection background is visible through the projection surface. Projection onto the projection surface can be achieved, for example, via reflection, in that the projection unit is designed to project the projection image onto the projection surface at a predetermined angle, so that the projection image is reflected on the semi-transparent projection surface and is visible. The at least partially transparent projection surface can preferably be formed by materials and/or foils for a directed reflection, for example by means of scattering foils, diffractive foils or holographic-optical elements. In this way, beam steering for the projection image can preferably be achieved. In this embodiment, the projection background does not coincide with the projection surface but is in an area behind the projection surface. The projection background parameter for the area behind the projection surface is thus recorded by the image acquisition device and the projection parameter is thus adjusted. The at least partially transparent projection surface can preferably be a vehicle window onto which the projection image can be projected. This results in the advantage that a representation of a projection image on an at least partially transparent projection surface can be improved.
Ferner ist vorgesehen, dass die Bilderfassungseinrichtung einen Abstandssensor aufweist, insbesondere eine TOF-Kamera (time of flight-Kamera). Der Abstandssensor, der einen Abstand mittels einer Lichtlaufzeit messen kann, insbesondere über einen Laser, einen Lidar oder eine TOF-Kamera, kann vorzugsweise einen Abstand zwischen der Projektionsvorrichtung und der Projektionsfläche bestimmen, wodurch eine bessere pixelweise Anpassung der Projektionsparameter durchgeführt werden kann. Des Weiteren wird bei Verwendung einer zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche ein Abstand der Projektionsvorrichtung zu der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche und auch zu einem Projektionshintergrund ermittelt, wodurch der Projektionshintergrundparameter genauer bestimmt wird. Hierdurch wird ein Parallaxeneffekt besser berücksichtigt. Somit ergibt sich der Vorteil, dass die Anpassung der Projektionsparameter verbessert werden kann.Furthermore, it is provided that the image acquisition device has a distance sensor, in particular a TOF camera (time of flight camera). The distance sensor, which can measure a distance by means of a light propagation time, in particular via a laser, a lidar or a TOF camera, can preferably determine a distance between the projection device and the projection surface, as a result of which the projection parameters can be better adapted pixel by pixel. Furthermore, when using an at least partially transparent projection surface, a distance of the projection device from the at least partially transparent projection surface and also from a projection background is determined, as a result of which the projection background parameter is determined more precisely. As a result, a parallax effect is better taken into account. This results in the advantage that the adaptation of the projection parameters can be improved.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that result in additional advantages.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Projektionshintergrundparameter und der Projektionsparameter ein Helligkeitswert ist. Mit anderen Worten kann die Projektionsvorrichtung eine Helligkeit regeln, wodurch ein Kontrast eingestellt werden kann. Insbesondere kann ein Projektionshintergrund verschiedene Bereiche aufweisen, welche von Fremdlicht betroffen beziehungsweise weniger betroffen werden, wobei Bereiche, die weniger oder nicht von Fremdlicht betroffen sind, in ihrer Helligkeit weniger nachgeregelt werden, als Bereiche mit viel Fremdlicht. Somit kann pixelgenau eine Helligkeit und damit ein Kontrast des Projektionsbildes pixelgenau angepasst werden, was zu einer besseren Darstellung des Projektionsbildes führt.An embodiment provides that the projection background parameter and the projection parameter is a brightness value. In other words, the projection device can regulate a brightness, as a result of which a contrast can be set. In particular, a projection background can have different areas that are affected or less affected by extraneous light, with areas that are less or not affected by extraneous light having their brightness readjusted less than areas with a lot of extraneous light. A brightness and thus a contrast of the projection image can thus be adjusted pixel-precisely, which leads to a better representation of the projection image.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Projektionshintergrundparameter und der Projektionsparameter ein Farbtemperaturwert ist. Mit anderen Worten kann die Farbtemperatur ortsaufgelöst (pixelweise) für den Projektionshintergrund bestimmt werden, wobei die Projektionseinheit durch Anpassung des Projektionsparameters an den gemessenen Farbtemperaturwert angepasst werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Projektionseinheit auf ein Umgebungslicht angepasst werden kann, was eine homogenere Erscheinung des Projektionsbildes ermöglicht.A further embodiment provides that the projection background parameter and the projection parameter is a color temperature value. In other words, the color temperature can be determined in a spatially resolved manner (pixel by pixel) for the projection background, it being possible for the projection unit to be adapted to the measured color temperature value by adapting the projection parameters. This results in the advantage that the projection unit can be adapted to an ambient light, which enables a more homogeneous appearance of the projection image.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Projektionshintergrundparameter und der Projektionsparameter ein Farbwert ist. Mit anderen Worten kann die Bilderfassungseinrichtung als Projektionshintergrundparameter einen Farbwert, das bedeutet eine Farbe, bestimmen. So kann beispielsweise der Projektionshintergrund mehrfarbig ausgestaltet sein, und die Steuereinheit kann den Projektionsparameter anhand des Farbwertes anpassen. Insbesondere bei einer Projektion, die die gleiche Farbe aufweist wie der Hintergrund, kann ein Bild beziehungsweise eine Schrift im Hintergrund untergehen. Daher ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Steuereinheit den Projektionsparameter derart ansteuert, dass eine Kontrastfarbe oder eine Komplementärfarbe angezeigt wird, sodass das Projektionsbild in den entsprechenden Pixeln sichtbar ist. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein zumindest teilweises Vermischen des Projektionsbildes mit dem Hintergrund vermieden werden kann und somit eine verbesserte Anzeige des Projektionsbildes ermöglicht wird.A further embodiment provides that the projection background parameter and the projection parameter is a color value. In other words, the image acquisition device can determine a color value, ie a color, as a projection background parameter. For example, the projection background can be multicolored, and the control unit can adjust the projection parameter based on the color value. An image or text in the background can be lost, particularly in the case of a projection that has the same color as the background. It is therefore preferably provided that the control unit controls the projection parameter in such a way that a contrasting color or a complementary color is displayed, so that the projection image is visible in the corresponding pixels. This embodiment results in the advantage that at least partial mixing of the projection image with the background can be avoided and thus an improved display of the projection image is made possible.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Projektionsvorrichtung eine Blickerfassungseinrichtung aufweist, die zum Erfassen einer Blickrichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist die Projektionsvorrichtung eine Vorrichtung zum „Eye-Tracking“ auf. Des Weiteren kann eine Position eines Benutzers bestimmt werden, wobei zusammen mit der erfassten Blickrichtung ein Projektionshintergrund bestimmt werden kann, der von dem Benutzer der Projektionsvorrichtung wahrgenommen wird. Insbesondere bei der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche kann somit verbessert der Projektionshintergrundparameter bestimmt werden, den der Benutzer durch die zumindest teilweise transparente Projektionsfläche hindurch sieht, wodurch der Projektionsparameter verbessert auf den Projektionshintergrundparameter angepasst werden kann.A further embodiment provides that the projection device has a gaze detection device, which is designed to detect a viewing direction. In other words, the projection device has a device for “eye tracking”. Furthermore, a position of a user can be determined, in which case a projection background which is perceived by the user of the projection device can be determined together with the recorded viewing direction. In particular in the case of the at least partially transparent projection surface, the projection background parameter can thus be determined in an improved manner, which the user uses through the at least partially transparent rente projection surface sees through, whereby the projection parameter can be better adapted to the projection background parameter.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Projektionseinheit dazu ausgebildet ist, ein Kalibrierungsbild zum Kalibrieren der Projektionsvorrichtung auf die Projektionsfläche zu projizieren. Beispielsweise kann das Kalibrierungsbild ein Gitternetz bereitstellen, mittels dem eine Pixelgröße festgelegt werden kann, die von der Bilderfassungseinrichtung erfasst wird, was eine Abstandsbestimmung verbessern kann. Durch das Kalibrierungsbild können vorzugsweise Unebenheiten einer Projektionsfläche erkannt werden, wobei die Steuereinheit zusätzlich dazu ausgebildet sein kann, die Projektionsparameter derart anzupassen, dass das Projektionsbild mittels eines Projektionsmapping („Projection Mapping“) auf die unebene Projektionsfläche angepasst wird.It is preferably provided that the projection unit is designed to project a calibration image for calibrating the projection device onto the projection surface. For example, the calibration image can provide a grid by means of which a pixel size that is captured by the image capturing device can be defined, which can improve a distance determination. The calibration image can preferably be used to detect unevenness in a projection surface, and the control unit can also be designed to adapt the projection parameters in such a way that the projection image is adapted to the uneven projection surface using projection mapping.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen mindestens eines Projektionsparameters, mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch eine Bilderfassungseinrichtung ein Projektionshintergrundparameter für jeden Pixel eines Projektionshintergrundes einer Projektionsfläche erfasst wird, wobei die Projektionsfläche eine zumindest teilweise transparente Projektionsfläche ist und die Projektionseinheit das Projektionsbild auf die zumindest teilweise transparente Projektionsfläche projiziert, wobei der Projektionshintergrund in einer Betrachtungsrichtung auf die Projektionsfläche hinter der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche ist, wobei die Bilderfassungseinrichtung einen Abstandssensor aufweist, der einen Abstand der Projektionsvorrichtung zu der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche und zu dem Projektionshintergrund bestimmt, wobei durch eine Steuereinheit ein Projektionsparameter eines Projektionsbildes in Abhängigkeit von dem Projektionshintergrundparameter pixelweise angepasst wird, wobei der Projektionsparameter unter Berücksichtigung eines durch den Abstand der Projektionsvorrichtung zu der zumindest teilweise transparenten Projektionsfläche und zu dem Projektionshintergrund ermittelten Parallaxeneffekts angepasst wird, wobei durch eine Projektionseinheit das Projektionsbild mit dem angepassten Projektionsparameter auf die Projektionsfläche projiziert wird. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei der Projektionsvorrichtung.A further aspect of the invention relates to a method for adjusting at least one projection parameter, with a projection device according to one of the preceding claims, wherein a projection background parameter for each pixel of a projection background of a projection surface is detected by an image acquisition device, the projection surface being an at least partially transparent projection surface and the projection unit projects the projection image onto the at least partially transparent projection surface, with the projection background being in a viewing direction onto the projection surface behind the at least partially transparent projection surface, with the image detection device having a distance sensor that measures a distance between the projection device and the at least partially transparent projection surface and the projection background determined, wherein a projection parameter of a projection by a control unit image is adjusted pixel by pixel as a function of the projection background parameter, the projection parameter being adjusted taking into account a parallax effect determined by the distance of the projection device from the at least partially transparent projection surface and from the projection background, the projection image with the adjusted projection parameter being projected onto the projection surface by a projection unit becomes. This results in the same advantages and possible variations as in the projection device.
Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen bereitgestellt. Bei dem Kraftfahrzeug kann die Projektionseinheit dazu ausgebildet sein, ein Projektionsbild auf einer Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs mittels zumindest eines Projektionsparameters zu projizieren, wobei die Fahrzeugscheibe zumindest teilweise transparent ausgebildet sein kann, wobei eine Bilderfassungseinrichtung der Projektionsvorrichtung eine vorgegebene Mindestauflösung aufweist, wobei die Bilderfassungseinrichtung ferner zum Erfassen zumindest eines Projektionshintergrundparameters für jeden Pixel eines Projektionshintergrundes durch die Projektionsfläche hindurch ausgebildet ist, und wobei eine Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den Projektionsparameter in Abhängigkeit von dem Projektionshintergrundparameter pixelweise anzupassen. Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Projektionsbild auf eine Fahrzeugscheibe projiziert wird, beispielsweise für ein Head-up-Display, kann sich der Projektionshintergrund während einer Fahrt laufend ändern. Mittels der Bilderfassungseinrichtung kann der veränderliche Projektionshintergrund kontinuierlich aufgenommen und für jeden Pixel der Projektionshintergrundparameter bestimmt werden, der anschließend für die Anpassung der Projektionsparameter auf die Fahrzeugscheibe verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.According to the invention, a motor vehicle is also provided with a projection device according to one of the preceding embodiments. In the motor vehicle, the projection unit can be designed to project a projection image onto a vehicle window of the motor vehicle using at least one projection parameter, in which case the vehicle window can be designed to be at least partially transparent, with an image capturing device of the projection device having a predetermined minimum resolution, with the image capturing device also being used for capturing at least one projection background parameter is formed for each pixel of a projection background through the projection surface, and wherein a control unit is formed to adapt the projection parameter pixel by pixel as a function of the projection background parameter. In a motor vehicle in particular, in which a projection image is projected onto a vehicle window, for example for a head-up display, the projection background can change continuously while driving. The changing projection background can be recorded continuously by means of the image acquisition device and the projection background parameter can be determined for each pixel, which can then be used for the adjustment of the projection parameters onto the vehicle window. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.The invention also includes the control device for the motor vehicle. The control device can have a data processing device or a processor device that is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the projection device according to the invention and/or the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention thus also includes implementation ments each having a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments have been described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 eine schematisch dargestellte Projektionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
2 ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
-
1 a schematically illustrated projection device according to an exemplary embodiment; -
2 a motor vehicle shown schematically with a projection device according to an exemplary embodiment.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.
In
Des Weiteren weist die Projektionsvorrichtung 10 eine Bilderfassungseinrichtung 16 auf, die als Kamera ausgebildet sein kann, vorzugsweise als eine TOF (time of flight)-Kamera. Auch die Bilderfassungseinrichtung 16 kann eine vorgegebene Mindestauflösung aufweisen, die vorzugsweise größer oder gleich wie die der Projektionseinheit ist. Durch die Bilderfassungseinrichtung 16 kann die Projektionsvorrichtung 10 einen Projektionshintergrund 18 aufnehmen und für jeden Pixel einen Projektionshintergrundparameter b1, b2 bestimmen. Ist die Projektionsfläche 14 opak, wie beispielsweise eine Leinwand, kann der Projektionshintergrund 18 und Projektionsfläche 14 identisch sein. Alternativ kann die Projektionsfläche eine zumindest teilweise transparente Projektionsfläche 14 sein, sodass der Projektionshintergrund 18 eine Fläche oder ein Bereich hinter der Projektionsfläche 14 sein kann.Furthermore, the
Der Projektionshintergrundparameter b1, b2, der durch die Bilderfassungseinrichtung 16 bestimmt wird, kann beispielsweise ein Helligkeitswert des Projektionshintergrundes 18 sein. Des Weiteren kann der Projektionshintergrundparameter b1, b2 einen Fahrttemperaturwert und/oder einen Farbwert für den jeweiligen Pixel des Projektionshintergrundes 18 umfassen. Beispielsweise kann der Projektionshintergrundparameter b2 einen dunkleren Helligkeitswert aufweisen als der Projektionshintergrundparameter b1. Das heißt, dass bei einer angenommenen homogenen Helligkeit der Projektionsparameter P1, P2 ein Kontrast für den Projektionshintergrund 18 im Bereich des Projektionshintergrundparameters b2 höher dargestellt werden würde als im Bereich b1.The projection background parameter b1, b2, which is determined by the
Um diesen Unterschied auszugleichen, weist die Projektionsvorrichtung 10 eine Steuereinheit 20 auf, die beispielsweise als Computer, insbesondere als Mikroprozessor, ausgebildet sein kann. Die Steuereinheit 20 kann die für jeden Pixel aufgenommenen Projektionshintergrundparameter b1, b2 erhalten und basierend auf den Projektionshintergrundparametern b1, b2 die Projektionsparameter P1, P2 für die Projektionseinheit 12 pixelweise anpassen, insbesondere mittels eines vorgegebenen Anpassungsalgorithmus, sodass ein verbessertes Projektionsbild erhalten wird.In order to compensate for this difference, the
Beispielsweise kann ein Helligkeitswert der Projektionsparameter P1, P2 angepasst werden, sodass der Projektionsparameter P2 in der Helligkeit gegenüber Projektionsparameter P1 reduziert ist, um einen gleichmäßigen Helligkeitseindruck zu schaffen. Beispielsweise kann durch die Steuereinheit 20 auch eine Farbtemperatur des Projektionsbildes an den Projektionshintergrund 18 angepasst werden, um ein gleiches Erscheinungsbild zu ermöglichen. Des Weiteren kann als Projektionsparameter und Projektionshintergrundparameter ein Farbwert erfasst und angepasst werden. Vorzugsweise kann die Steuereinheit 20 dazu ausgebildet sein, einen Farbwert als Projektionsparameter derart anzupassen, dass sich dieser von dem Projektionshintergrundparameter unterscheidet, insbesondere indem eine Kontrastfarbe verwendet wird. Das hat den Vorteil, dass insbesondere bei Textdarstellungen, der Text weiterhin sichtbar bleibt und sich von dem Hintergrund abhebt.For example, a brightness value of the projection parameters P1, P2 can be adjusted so that the brightness of the projection parameter P2 is reduced compared to the projection parameter P1 in order to create a uniform impression of brightness. For example, the
In
Hierbei ist eine Darstellung und Sichtbarkeit des Projektionsbildes im Wesentlichen von dem Projektionshintergrund 18 abhängig, der sich hinter der Projektionsfläche 14 außerhalb des Kraftfahrzeugs 22 befinden kann. Um die Projektionshintergrundparameter zu bestimmen, kann die Bilderfassungseinrichtung 16 daher den Projektionshintergrund 18 aufnehmen, wobei vorzugsweise durch eine Blickerfassungseinrichtung 26 eine Blickrichtung des Fahrers 24 aufgenommen werden kann, um festzustellen, welche Pixel des Projektionshintergrundes 18 für die Anpassung des Projektionsparameters von dem Fahrer 24 gesehen werden. Des Weiteren kann die Bilderfassungseinrichtung 16 als eine TOF-Kamera ausgebildet sein, durch die ein Abstand der Projektionsfläche 14 und dem Projektionshintergrund 18 bestimmt werden kann, wodurch Parallaxeneffekte minimiert werden können.The presentation and visibility of the projection image is essentially dependent on the
Wurden für den Projektionshintergrund 18 die Projektionshintergrundparameter durch die Bilderfassungseinrichtung 16 pixelweise bestimmt, kann durch die Steuereinheit 20 unter Verwendung der Projektionshintergrundparameter die Projektionseinheit 12 zur pixelweisen Anpassung der Projektionsparameter angesteuert werden. Somit kann erreicht werden, dass mittels des relevanten/sichtbaren Hintergrunds eine Regelung der Projektionseinheit 12 für jeden Pixel des Projektionsbildes durchgeführt werden kann.If the projection background parameters for the
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform besteht ein Aspekt darin, dass die Steuereinheit 20 beziehungsweise Elektronikeinheit Algorithmen zur Regelung des jeweiligen Projektionsparameters aufweist. Als Inputparameter kann dafür eine Umgebungshelligkeit, die vorzugsweise pixelweise beziehungsweise ortsaufgelöst ist, ein Umgebungslicht, bei dem eine Fahrttemperatur ortsaufgelöst ist, und eine Farbe dienen, die ortsaufgelöst durch die Bilderfassungseinrichtung 16 erkannt werden kann. Des Weiteren können als Inputparameter für die Steuereinheit 20 Vorgaben, zum Beispiel von Lookup-Tabellen (LUT) für Kontrast, Helligkeit und/oder Blendung und ein Nutzerwunsch berücksichtigt werden.In a further exemplary embodiment, one aspect is that the
Als Output-Parameter für die Steuereinheit 20 kann eine Projektionshelligkeit ortsaufgelöst beziehungsweise pixelgenau angepasst werden, eine Farbtemperaturanpassung kann basierend auf Umgebungslicht durchgeführt werden und/oder eine Farbanpassung kann basierend auf einem Untergrund/Hintergrund durchgeführt werden.As an output parameter for the
Somit kann die Projektionsvorrichtung effizienter betrieben werden, da ein Verhältnis von Licht zu Leistung an eine benötigte Helligkeit angepasst werden kann und helle Bereiche nur so hell wie nötig und dunkle Bereiche nur so hell wie nötig dargestellt werden. Ein Benutzer kann in jeder Situation eine bestmögliche Bildqualität in Helligkeit, Kontrast und Farbe erhalten. Auch kann ein Übermüden der Augen, durch eine maximale Projektionshelligkeit bei Dunkelheit verhindert werden. Es kann eine Ablesbarkeit sichergestellt werden, indem für alle Lichtverhältnisse die bestmögliche Kontrasteinstellung verwendet wird.The projection device can thus be operated more efficiently since a ratio of light to power can be adapted to a required brightness and bright areas are only displayed as brightly as necessary and dark areas are only displayed as brightly as necessary. A user can get the best possible image quality in terms of brightness, contrast and color in any situation. Eye fatigue can also be prevented by maximum projection brightness in the dark. Readability can be ensured by using the best possible contrast setting for all lighting conditions.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine adaptive Projektionshelligkeit bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how an adaptive projection brightness can be provided by the invention.
Claims (9)
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