專利名稱：提供要在屏幕上顯示的圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提供顯示在屏幕上的圖像的方法和裝置，特別是在根據(jù)權(quán)利要求1、12和16前序部分的電視屏幕或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上。
這種方法和裝置在本領(lǐng)域是已知的。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)圖像顯示在屏幕上時(shí)，根據(jù)觀察者觀看屏幕的當(dāng)前位置，可能會(huì)發(fā)生透視失真，這也是已知的。現(xiàn)在參考圖3詳細(xì)地解釋這種現(xiàn)象。
圖3是基于這樣的假設(shè)，即三維景物的二維圖像由攝像機(jī)如電視攝影機(jī)拍攝或由計(jì)算機(jī)圖形程序如計(jì)算機(jī)游戲生成。此外，還假設(shè)原始圖像的投影P和矩形視窗S的中心位置，其中P和S涉及原始圖像生成的位置，例如，攝像機(jī)，但不一定涉及以后由觀察者觀看的位置。設(shè)想P和S構(gòu)成如圖3所示虛構(gòu)的第一棱錐。在圖像由攝像機(jī)拍攝的情況下，P是攝像機(jī)的光學(xué)中心，S是其感光區(qū)域。在圖像由計(jì)算機(jī)圖形程序生成的情況下，參數(shù)P和S可以認(rèn)為是虛擬攝像機(jī)的參數(shù)。
通過(guò)使用本領(lǐng)域已知的不同變換，可以由攝像機(jī)或計(jì)算機(jī)程序生成原始圖像所述變換的一個(gè)實(shí)例是觀察點(diǎn)的改變，從該觀察點(diǎn)通過(guò)實(shí)際的或虛擬的攝像機(jī)觀看一個(gè)特定的景物。
這種變換的另一個(gè)實(shí)例是以下用于計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用程序中校正紋理映射的一個(gè)變換。這種變換可以根據(jù)以下的等式來(lái)描述xy=au+bv+cdu+ev+f/(gu+hv+i)---(1)]]>其中(gu+hv+i)項(xiàng)代表每像素的一個(gè)分度；u、v是變換前圖像一個(gè)像素的坐標(biāo)；x、y是圖像變換后該像素的坐標(biāo)；及a、b、c、d、e、f、g、h和i是由圖形程序個(gè)別定義的變量系數(shù)。
然而，不考慮原始圖像是否通過(guò)實(shí)施這種變換來(lái)生成或圖像是由攝像機(jī)或計(jì)算機(jī)程序生成，在圖像生成以后被觀看的位置就只有一個(gè)空間位置Q，即在顯示圖像的屏幕10的前面，從這個(gè)位置觀察者可以觀看沒(méi)有任何透視失真的屏幕圖像。
所述位置Q與屏幕10的位置有固定關(guān)系，而且能夠根據(jù)本領(lǐng)域已知的方法從上面提到的參數(shù)P和S計(jì)算得到。
位置Q在圖3中示為第二虛構(gòu)棱錐的頂點(diǎn)，該位置被圖像顯示在屏幕10上時(shí)的矩形區(qū)域A限制。當(dāng)?shù)诙摌?gòu)的棱錐相似于第一棱錐時(shí)獲得所述觀察者的理想位置Q。
更具體而言，如果以下兩個(gè)條件同時(shí)滿足，第一棱錐相似于第二棱錐a)Q位于與所顯示圖象區(qū)域A正交并通過(guò)A中心的直線L上；并且b)Q與A中心之間的距離使得兩個(gè)棱錐的頂角相等。
如果條件a)不滿足，將有一個(gè)傾斜的第二棱錐；如果條件b)不滿足，將在看不見(jiàn)的情況下有錯(cuò)誤的透視縮短，即原始三維景物的不同對(duì)象得到錯(cuò)誤的相對(duì)清晰度。對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)，條件a)不滿足的情況比條件b)不滿足的情況更令人煩惱。
換言之，如果觀察者觀看屏幕10上圖像的當(dāng)前位置O不等于位置Q，即在所述位置Q和O之間有一個(gè)距離|Q-O|，觀察者將看到有透視失真的圖像。一個(gè)大的距離|Q-O|能夠?qū)е滤@示圖象的可視性下降和更糟文字可讀性。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知一種不是最理想的方法來(lái)克服這些缺點(diǎn)，即通過(guò)使所顯示的圖像適應(yīng)觀察者的當(dāng)前位置。更具體而言，這種方法的目的在于通過(guò)手動(dòng)或電子馬達(dá)來(lái)旋轉(zhuǎn)物理顯示器，因此條件a)被滿足；例如Bang&Olufsen出售帶馬達(dá)用于旋轉(zhuǎn)屏幕的電視。
根據(jù)這種方法，響應(yīng)觀察者位置O和固定位置Q之間的距離|O-Q|，控制屏幕的旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)旋轉(zhuǎn)屏幕對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)不方便，而用馬達(dá)旋轉(zhuǎn)既昂貴又易損壞。此外，用這種方法不能滿足條件b)。
見(jiàn)于該現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是改進(jìn)一種提供用于在屏幕上顯示的圖像的方法和裝置，該方法的應(yīng)用對(duì)圖像的用戶或觀察者來(lái)說(shuō)更加方便。
所述目的由根據(jù)權(quán)利要求1的方法來(lái)解決，該方法包括以下步驟估算觀察者當(dāng)前空間位置O和預(yù)先固定位置Q之間的關(guān)系，Q代表屏幕前一個(gè)觀察點(diǎn)，從該觀察點(diǎn)可以觀看沒(méi)有任何透視失真的圖像；并且響應(yīng)所述估算的觀察者當(dāng)前位置O，通過(guò)對(duì)原始生成的圖像應(yīng)用可變透視變換提供圖像。
有利的是，所述透視變換使得觀察者在屏幕前任何當(dāng)前空間位置O都可以觀看沒(méi)有透視失真的屏幕上的圖像。相應(yīng)地，所顯示圖像的可視性，尤其是所顯示文字的可讀性都得到了改善。
所述變換對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)是方便的，因?yàn)楫?dāng)他觀看屏幕上的圖像時(shí)不會(huì)注意到變換的應(yīng)用。沒(méi)有象現(xiàn)有技術(shù)中一樣屏幕的物理移動(dòng)。
此外，變換的實(shí)施可以很便宜地實(shí)現(xiàn)，而且通常不需要維護(hù)。
所述方法的應(yīng)用對(duì)大屏幕電視或大監(jiān)視器尤其有用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，原始圖像的透視變換方便地包括原始生成圖像的至少一個(gè)像素坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)和/或轉(zhuǎn)換。那樣能夠?qū)崿F(xiàn)從觀察者位置到理想位置Q的精確變換，而且可以完全消去透視失真。
優(yōu)選地，估算觀察者位置O是通過(guò)跟蹤觀察者的頭或眼睛進(jìn)行的。
可選地，所述估算是通過(guò)估算觀察者用來(lái)控制屏幕的遙控器的當(dāng)前位置獲得的。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明方法的方法步驟是實(shí)時(shí)執(zhí)行的，因?yàn)槿绻悄菢拥脑?，?dāng)觀察者觀看屏幕上的圖像時(shí)，不會(huì)從視覺(jué)上被干擾。
根據(jù)本發(fā)明方法的更多有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的目的通過(guò)一種根據(jù)權(quán)利要求12的裝置進(jìn)一步得到解決。所述裝置的優(yōu)點(diǎn)與以上列舉的關(guān)于本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)一致。
有利地，估算單元和/或校正單元包括在電視機(jī)或可選地，在計(jì)算機(jī)中。在這些情況下，不需要其它單元，否則，這些單元必須置于離電視機(jī)或計(jì)算機(jī)很近的位置。
本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求16中的主題進(jìn)一步得到解決，其優(yōu)點(diǎn)與以上描述裝置的優(yōu)點(diǎn)一致。
以下將參考附圖描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1示出了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的一種裝置；圖2說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明對(duì)屏幕上圖像不帶透視失真的觀看；及圖3說(shuō)明了本領(lǐng)域已知的從理想位置Q對(duì)屏幕上圖像不帶任何透視失真的觀看。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種裝置1。它包括估算單元20，用于估算觀察者在屏幕10前的當(dāng)前空間位置O與預(yù)先固定位置Q的關(guān)系，Q代表了屏幕前的一個(gè)觀察點(diǎn)，從該觀察點(diǎn)可以觀看沒(méi)有任何透視失真的所提供的圖象，而且用于輸出一個(gè)相應(yīng)的定位信號(hào)。
裝置1還包括校正單元30，用于響應(yīng)所述估算的當(dāng)前位置O，通過(guò)校正原始生成圖像的透視失真提供圖像，并且用于輸出一個(gè)代表所提供圖像對(duì)屏幕10不帶透視失真的圖像信號(hào)。
校正單元30通過(guò)對(duì)原始圖像，如攝像機(jī)中或由計(jì)算機(jī)圖形程序生成的圖像，應(yīng)用一個(gè)可變透視變換實(shí)現(xiàn)對(duì)透視失真的校正。
該變換由上述本領(lǐng)域已知的公式(1)來(lái)表示。所述變換的應(yīng)用不改變固定位置Q，從該固定位置可以觀看不帶任何透視失真的圖像。
原始圖像生成的位置和以后從電視屏幕或監(jiān)視器上觀看該圖像的位置通常是不相同的，注意到這一點(diǎn)是很重要的。當(dāng)原始圖像生成的時(shí)候，觀察者在屏幕前觀看圖像的當(dāng)前或真正位置O還不知道，因而在生成原始圖像時(shí)無(wú)法考慮。
基于這種情況，本發(fā)明提出根據(jù)等式1的已知變換的另一種應(yīng)用。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明，所述變換用于使觀察者不僅從位置Q，而且從屏幕10前的任何位置O觀看圖像都只有最小的透視失真。在原始圖像已經(jīng)通過(guò)實(shí)施變換被生成的情況下，本發(fā)明提出所述變換的另一個(gè)或第二應(yīng)用以便生成所顯示圖像。
更具體而言，根據(jù)本發(fā)明，響應(yīng)觀察者的當(dāng)前估算位置O，修改所述變換的變量系數(shù)a、b、c、d、e、f、g、h和i。帶有這樣已修改的系數(shù)的變換隨后應(yīng)用到原始圖像以便提供將在屏幕上顯示的圖像。觀察者可以從屏幕10前的任何位置觀看沒(méi)有透視失真的所述顯示圖像。
現(xiàn)在參考圖2詳細(xì)解釋實(shí)現(xiàn)這種修改的方法。圖2中示出了一種情況，其中觀察者從位置O觀看屏幕10，O與理想位置Q不相同。圖2中參數(shù)A、L、S、O、P、Q的意義分別與上面參考圖3解釋過(guò)的意義一致。該方法包括以下步驟1、定義一個(gè)以Q為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，其中x軸位于水平方向，y軸位于垂直方向，而且z軸也位于水平方向，從位置Q開(kāi)始穿過(guò)顯示在屏幕10上的圖像區(qū)域A的中心。
2、根據(jù)等式(1)用于該變換的參數(shù)u和v只與原點(diǎn)在區(qū)域A中心的二維歐幾里得坐標(biāo)系有關(guān)系。為了以后能夠計(jì)算變換的系數(shù)a-i，根據(jù)以下等式，坐標(biāo)u和v從所述二維歐幾里得空間轉(zhuǎn)換到以Q為原點(diǎn)的三維歐幾里得空間uv↔uvLd---(2)]]>其中Ld是位置Q和圖像區(qū)域A中心之間的距離。
3、根據(jù)uv↔uvLd↔uvLd1---(3)]]>所顯示圖像在三維歐幾里得空間中的坐標(biāo)(u，v，Ld)進(jìn)一步被轉(zhuǎn)換到以Q為原點(diǎn)的三維投影空間。
4、隨后，計(jì)算一個(gè)歐幾里得變換T以改變坐標(biāo)系，由此觀察者位置O成為新坐標(biāo)系的中心。通常所述歐幾里得變換T是根據(jù)0001=R11R12R13txR21R22R23tyR31R32R33tz0001x0y0z01=Tx0y0z01---(4)]]>計(jì)算得到的。
其中向量[x0，y0，z0，1]表示在以Q為原點(diǎn)的三維投影空間中觀察者位置O的坐標(biāo)，Rij表示用于旋轉(zhuǎn)該坐標(biāo)，例如通過(guò)的旋轉(zhuǎn)矩陣的坐標(biāo)，其中i＝1-3及j＝1-3，tx、ty和tz構(gòu)成表示坐標(biāo)變換的變換向量，及向量
表示與觀察者位置O一致的新坐標(biāo)系的原點(diǎn)。xTRyTRzTR1=R11R12R13txR21R22R23tyR31R32R33tz0001uvLd1=TuvLd1---(5)]]>基礎(chǔ)變換T應(yīng)用到矩形區(qū)域A的所有像素，即應(yīng)用到所顯示圖像的像素坐標(biāo)。
等式5表示屏幕顯示圖像從以Q為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的像素坐標(biāo)[u，v，Ld，1]到以觀察者位置O為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中所述圖像變換的像素坐標(biāo)[xTR，yTR，zTR，1]的一種變換。向量[u，v，Ld，1]和[xTR，yTR，zTR，1]都位于三維投影空間。
6、在下一方法步驟中，由等式5得到的變換的像素位置是通過(guò)對(duì)它們應(yīng)用透視圖像變換而變換的。所述透視圖像變換用于變換三維投影空間中已變換的坐標(biāo)[xTR，yTR，zTR，1]到二維投影空間中的坐標(biāo)[unew，vnew，wnew]，根據(jù)unewvnewwnew=Ld0000Ld000010xTRyTRLd1---(6I)]]>=Ld0000Ld000010R11R12R13txR21R22R23tyR31R32R33tz0001uvLd1;---(6II)]]>=Ld0000Ld000010·R11u+R12v+R13Ld+txR21u+R22v+R23Ld+tyR31u+R32v+R33Ld+tz1---(6III)]]>=R11Ldu+R12Ldv+R13Ld2+LdtxR21Ldu+R22Ldv+R23Ld2+LdtyR31u+R32v+R33Ld+tz---(6IV)]]>=LdR11LdR12Ld2R13+LdtxLdR21LdR22Ld2R23+LdtyR31R32LdR33+tzuv1---(6V)]]>⇔unewvnewwnew=abcdefghiuv1---(6VI)]]>7、根據(jù)unewvnewwnew→unewlwnewynewlwnew=xy---(7)]]>二維投影空間中的向量[unew，vnew，wnew]可以變換到二維歐幾里得空間中的向量[x，y]。
8、這樣，等式6VI可以在考慮等式7的情況下變換到二維歐幾里得空間，根據(jù)xy=abcdefuv1/ghiuv1---(8I)]]>=au+bv+cdu+ev+f/[gu+hv+i]---(8II)]]>注意等式8II與等式1一致，這是很重要的?。?、從而，根據(jù)等式1的變換的變量系數(shù)a-i可以通過(guò)比較等式6VI和等式6V得到，根據(jù)abcdefghi=LdR11LdR12Ld2R13+LdtxLdR21LdR22Ld2R23+LdtyR31R32LdR33+tz,---(9)]]>
方法步驟1至9，并且尤其是等式9在本領(lǐng)域中通常有別于計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用中的紋理圖。
然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)等式9的系數(shù)a-i是特別從估算的電視機(jī)或監(jiān)視器屏幕10前觀察者的當(dāng)前位置O計(jì)算得到的。
等式9表示通常包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)和一個(gè)轉(zhuǎn)換的精確變換，因而對(duì)觀察者的任何位置O給予補(bǔ)償。
更具體而言，Ld是固定的，而且參數(shù)Rij、tx、ty和tz可以從屏幕10上原始圖像區(qū)域A、位置Q和觀察者的估算位置O計(jì)算得到。此外，在已經(jīng)計(jì)算過(guò)等式9的右邊后，也就知道了等式9左邊透視變換的系數(shù)a-i。
接下來(lái)，提供了根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用該透視變換的兩個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，即計(jì)算系數(shù)a-i。
在第一個(gè)實(shí)例中，假定觀察者O停留在連接屏幕區(qū)域A中心與屏幕前位置Q的直線L上。如果是那樣的話，不需要旋轉(zhuǎn)將要顯示的圖像；只需要一個(gè)轉(zhuǎn)換變換。
用等式1和計(jì)算得到的系數(shù)a-i，可以對(duì)離區(qū)域A比位置Q近的直線L上觀察者的眼睛位置O做出補(bǔ)償，但如果是那樣的話接收到的圖像的有些外邊區(qū)域沒(méi)有顯示。或者可以對(duì)離區(qū)域A比位置Q遠(yuǎn)得多的直線L上觀察者的眼睛位置O做出補(bǔ)償，但如果是那樣的話屏幕的有些外邊區(qū)域沒(méi)有用到。
在第二個(gè)實(shí)例中，假定觀察者O沒(méi)有停留在直線L上，但是與區(qū)域A中心的距離等于Q與所述中心之間的距離。因此，等式9中的變換tx、ty和tz系數(shù)可以忽略，而且只需要考慮對(duì)水平旋轉(zhuǎn)的校正。所需的透視變換是根據(jù)以O(shè)為頂點(diǎn)且以通過(guò)觀察者位置O和屏幕中心的直線為中線的棱錐得到的。
根據(jù)圖2，當(dāng)位置O投影到穿過(guò)Q的水平面后，需要圍繞位置Q的旋轉(zhuǎn)得到觀察者在直線L上的位置O(這樣，忽略位置O的y坐標(biāo))。這給出 其中 其中x0和z0表示以Q為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中歐幾里得空間中的觀察者的坐標(biāo)。
圍繞Q的旋轉(zhuǎn)改變了到A中心的距離，但旋轉(zhuǎn)以后需要圖像的按比例縮放以避免轉(zhuǎn)換后圖像的一部分超出顯示屏幕或顯示屏幕的一大部分未使用 該比例因子可以通過(guò)要求原始矩形A四個(gè)角的透視投影落在矩形的四個(gè)邊上來(lái)計(jì)算xlefty=P(s,uleft,vbottom)---(13)]]>xybottom=P(s,uleft,vbottom)---(14)]]>xlefty=P(s,uleft,vtop)---(15)]]>xytop=P(s,uleft,vtop)---(16)]]>xrighty=P(s,uright,vbottom)---(17)]]>xybottom=P(s,uright,vbottom)---(18)]]>xrighty=P(s,uright,vtop)---(19)]]>xytop=P(s,uright,vtop)---(20)]]>以和從等式6VI導(dǎo)出等式8II一樣的方式，P(s，u，v)是從等式12右邊導(dǎo)出的一個(gè)有理透視變換。變量u和v是屏幕上位置的二維歐幾里得坐標(biāo)。
這給出了8個(gè)比例因子si，i＝1-8。最小的一個(gè)應(yīng)用作等式12中最后或最佳的比例因子以確保轉(zhuǎn)換后的圖像區(qū)域完全適合于將要顯示的屏幕區(qū)域。
等式13至20兩邊的坐標(biāo)x和y表示圖像區(qū)域A在二維歐幾里得空間中的坐標(biāo)。等式13至20表示圖像變換后新區(qū)域Anew的角的位置應(yīng)滿足的條件或需求。例如在等式13中要求以坐標(biāo)xleft和ybottom表示的原始矩形A的角的坐標(biāo)在變換后保持相同。
返回到等式1和圖2，應(yīng)該指出根據(jù)等式1對(duì)原始生成圖像進(jìn)行透視變換的應(yīng)用確保由位置Q和屏幕10上圖像原始區(qū)域A構(gòu)成的棱錐與由圖像變換后的區(qū)域Anew和觀察者的估算位置O構(gòu)成的棱錐相似。這在圖2中進(jìn)行了說(shuō)明。
所提議的解決方案可以在將來(lái)擴(kuò)充特殊圖形效果裝置的電視中實(shí)現(xiàn)，包括執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明所需計(jì)算的廉價(jià)硬件，只有很小的附加成本。
權(quán)利要求
1.提供要顯示在屏幕(10)上的圖像的方法，尤其是顯示在電視屏幕或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上，該方法的特征在于以下步驟估算相對(duì)于預(yù)先固定位置Q的觀察者當(dāng)前空間位置O，Q表示屏幕(10)前面的一個(gè)觀察點(diǎn)，從該觀察點(diǎn)能夠觀看沒(méi)有任何透視失真的所述圖像；并且響應(yīng)所述估算的觀察者當(dāng)前位置O，通過(guò)對(duì)原始生成的圖像應(yīng)用一個(gè)可變透視變換提供圖像，因而使在所述位置O的觀察者能夠觀看沒(méi)有透視失真的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于變換是根據(jù)以下公式實(shí)現(xiàn)的xy=au+bv+cdu+ev+f/(gu+hv+i)]]>其中u、v是變換前原始圖像一個(gè)像素的坐標(biāo)；x、y是所提供圖像在變換后該像素的坐標(biāo)；而且a、b、c、d、e、f、g、h和i是響應(yīng)估算的觀察者當(dāng)前位置O而定義變換并被修改的變量系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于圖像包括至少一個(gè)像素。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于變換包括至少一個(gè)圖像像素坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于變量系數(shù)a、b、c、d、e、f、g、h和i是根據(jù)abcdefghi=LdR11LdR12Ld2R13+LdtxLdR21LdR22Ld2R23+LdtyR31R32LdR33+tz]]>計(jì)算得到的。其中Ld是位置Q和圖像顯示在屏幕上時(shí)區(qū)域A中心之間的固定距離；Rij是用于旋轉(zhuǎn)像素的旋轉(zhuǎn)矩陣的系數(shù)，其中i＝1-3及j＝1-3；tx、ty和tz是轉(zhuǎn)換向量的系數(shù)；而且其中旋轉(zhuǎn)矩陣和轉(zhuǎn)換向量是根據(jù)估算的觀察者當(dāng)前空間位置O與位置Q的關(guān)系計(jì)算得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于在轉(zhuǎn)換被忽略且認(rèn)為旋轉(zhuǎn)只在由位置O、Q和連接Q并與屏幕上顯示圖像區(qū)域A正交的直線L定義的平面中發(fā)生的情況下，變量系數(shù)a、b、c、d、e、f、g、h和i是通過(guò) 計(jì)算得到的。其中R11＝R33＝cos，R13＝-sin，R31＝sin；并且tx＝ty＝tz＝0且其中x0和z0是以Q為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中觀察者位置的坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于計(jì)算變量系數(shù)a、b、c、d、e、f、g、h和i的步驟還包括以一個(gè)根據(jù) 的比例因子對(duì)系數(shù)的縮放。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于一個(gè)使所提供的圖像完全適合屏幕區(qū)域的最佳比例因子是通過(guò)執(zhí)行以下步驟確定的通過(guò)解以下8個(gè)線性等式系統(tǒng)計(jì)算初始比例因子si，i＝1-8xlefty=P(s,uleft,vbottom);]]>xybottom=P(s,uleft,vbottom)]]>xlefty=P(s,uleft,vtop);]]>xytop=P(s,uleft,vtop)]]>xrighty=P(s,uright,vbottom);]]>xybottom=P(s,uright,vbottom)]]>xrighty=P(s,uright,vtop);]]>xytop=P(s,uright,vtop)]]>其中所述線性系統(tǒng)中每一個(gè)右邊的x，y向量表示屏幕上原始圖像一個(gè)角的虛擬坐標(biāo)，其中左邊的x，y向量分別表示真正顯示在屏幕上的所提供圖像一個(gè)角的坐標(biāo)，而且其中坐標(biāo)xright、xleft，ybottom和ytop是預(yù)定義的；以及選擇所述計(jì)算得到的初始比例因子si中最小的一個(gè)作為最佳比例因子。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于估算是通過(guò)跟蹤觀察者的頭或眼睛實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項(xiàng)的方法，其特征在于位置O的估算是通過(guò)估算觀察者用來(lái)控制屏幕的遙控器的當(dāng)前位置實(shí)現(xiàn)的。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于方法的步驟是實(shí)時(shí)執(zhí)行的。
12.提供要顯示在屏幕(10)上的圖像的裝置(1)，尤其是顯示在電視機(jī)屏幕或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上，該裝置特征在于一個(gè)估算單元(20)，用于輸出表示對(duì)屏幕前觀察者當(dāng)前空間位置O與預(yù)先固定位置Q關(guān)系的估算的定位信號(hào)，Q表示一個(gè)觀察點(diǎn)，從該觀察點(diǎn)能夠觀看屏幕(10)上沒(méi)有任何透視失真的圖像；及一個(gè)校正單元(30)，用于響應(yīng)所述定位信號(hào)，將一個(gè)可變透視變換應(yīng)用到原始生成的圖像，從而使在位置O的觀察者能夠觀看沒(méi)有所述透視失真的圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于變換由以下公式表示xy=au+bv+cdu+ev+f/(gu+hv+i)]]>其中u、v是變換前原始圖像一個(gè)像素的坐標(biāo)；x、y是所提供圖像在變換后該像素的坐標(biāo)；及a、b、c、d、e、f、g、h和i是響應(yīng)估算的觀察者當(dāng)前位置O而定義變換并被修改的變量系數(shù)，從而使得在任何當(dāng)前空間位置O的觀察者都能夠觀看屏幕(10)上沒(méi)有透視失真的圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置(1)，其特征在于電視機(jī)中包含估算單元和/或校正單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置(1)，其特征在于計(jì)算機(jī)中包含估算單元和/或校正單元。
16.一個(gè)校正單元(30)，其特征在于該校正單元(30)用于將可變透視變換應(yīng)用到原始生成的圖像以便提供一個(gè)要在屏幕(10)上顯示的圖像，因而在屏幕(10)前任何當(dāng)前空間位置O的觀察者都能夠觀看屏幕(10)上沒(méi)有透視失真的所提供圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的校正單元(30)，其特征在于變換由以下公式表示xy=au+bv+cdu+ev+f/(gu+hv+i)]]>其中u、v是變換前原始圖像一個(gè)像素的坐標(biāo)；x、y是所提供圖像在變換后該像素的坐標(biāo)；及a、b、c、d、e、f、g、h和i是響應(yīng)估算的觀察者當(dāng)前位置O而定義變換并被修改的變量系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提供要在屏幕(10)上顯示的圖像的方法，從而使在屏幕(10)前面任何空間位置(O)的觀察者都能夠觀看只有最小透視失真的圖像。根據(jù)本發(fā)明，這是通過(guò)估算觀察者相對(duì)于預(yù)先固定位置(Q)的當(dāng)前空間位置(O)，以及通過(guò)響應(yīng)所述估算的觀察者當(dāng)前位置(O)，應(yīng)用一個(gè)可變透視變換到原始生成的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中Q代表屏幕(10)前的一個(gè)觀察點(diǎn)，從該觀察點(diǎn)可以觀看沒(méi)有任何透視失真的圖像，從而使在所述位置(O)的觀察者能夠觀看不帶透視失真的圖像。
文檔編號(hào)G06T15/20GK1397050SQ01804112
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月27日
發(fā)明者C·W·A·M·范奧弗維爾德, J·布魯伊恩斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司