專利名稱：呈現(xiàn)射在非平面表面上的圖像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于車輛中的顯示器件，更具體地，涉及用于汽車中的抬頭顯示器(HUD)。
技術(shù)背景由圖像射到(impinge upon)其上的襯底的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的失真長 期以來是成像產(chǎn)業(yè)所擔(dān)憂的。結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)進(jìn)行了許多努力來 校正由于采用的呈像技術(shù)而在圖像中產(chǎn)生的失真。美國專利號(hào)3422306公開了 一種用于在磁偏轉(zhuǎn)的陰極射線管中消除 失真的失真校正電路。在相關(guān)的部分，未校正的偏轉(zhuǎn)信號(hào)以與陰極射線 管造成的失真相反的方式經(jīng)過預(yù)失真，以產(chǎn)生校正的偏轉(zhuǎn)信號(hào)。當(dāng)施加 到偏轉(zhuǎn)放大器時(shí)，校正的偏轉(zhuǎn)信號(hào)在陰極射線管中的偏轉(zhuǎn)沒有枕形和非 線性失真。美國專利號(hào)4658246公開了 一種用于通過液晶單元或其他矩陣元件 的矩陣模擬可視圖像的顯示的系統(tǒng)，并在諸如元素大小、有效區(qū)域比和 信噪內(nèi)容之類的顯示特性的選擇上提供靈活性的系統(tǒng)。該顯示器采用陰 極射線管并使用軟件信號(hào)處理。美國專利號(hào)5302964公開了一種用于航空飛行器的抬頭顯示器，其 包括數(shù)字圖像發(fā)生器、陰極射線管(CRT)和光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)將 在CRT屏上形成的表示航空飛行器運(yùn)行狀態(tài)的圖像以傾斜的角度投影 到全息反射鏡組合器。該組合器對(duì)于飛行員通過航空飛行器擋風(fēng)玻璃的 直視是透明的，但是產(chǎn)生疊加到直視上的CRT屏的反射圖像。CRT中 的枕形失真和由斜投影角度造成的幾何失真由數(shù)字查找表存儲(chǔ)器校 正，數(shù)字查找表存儲(chǔ)器以與失真相反的方式改變最初正交的CRT水平 和垂直偏轉(zhuǎn)信號(hào)，以便飛行員看到的組合器上的圖像看起來是非失真 的。美國專利號(hào)6532113公開了在車輛中使用的顯示器件，在車中圖像 被投影到車輛的擋風(fēng)玻璃上，以便即使當(dāng)駕駛員的座位位置和體型發(fā)生 變化且擋風(fēng)玻璃的形狀變化時(shí)也能同時(shí)準(zhǔn)確看到車輛的前景和用于疊 加的圖像的虛像。顯示在車?yán)飪x表盤中的顯示單元的顯示表面上的用于 疊加的逆像的光線被投影到擋風(fēng)玻璃上，這樣駕駛員通過擋風(fēng)玻璃看到 了可見的前景，并同時(shí)看到反射到視點(diǎn)前的擋風(fēng)玻璃上的用于疊加的逆 像的虛像，該逆像是用于疊加的原始圖象的虛像。為了消除當(dāng)用于疊加 的逆像的光線反射在擋風(fēng)玻璃上時(shí)出現(xiàn)的失真，響應(yīng)于存儲(chǔ)在控制單元中提供的外部ROM的內(nèi)容預(yù)先使顯示在顯示單元上的用于疊加的逆像 失真，該外部ROM可以用存儲(chǔ)不同內(nèi)容的另一個(gè)ROM替換。因此，存在提供改進(jìn)的光學(xué)成像技術(shù)的需要，其中由圖像射到 (impinge叩on)其上的光學(xué)性質(zhì)引入的失真被消除或至少減弱。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對(duì)一種呈現(xiàn)圖像的方法和系統(tǒng)，所述圖像射在(impinge upon)非平面表面上，特征在于將圖像作為多個(gè)間隔開的平面單元映射 到非平面表面的坐標(biāo)上，每個(gè)單元包括圖像的多個(gè)像素。在最小化該多 個(gè)單元的每一個(gè)相對(duì)于表面坐標(biāo)的距離的同時(shí)將單元之間的距離最小 化，并將該多個(gè)平面單元射到非平面表面上。通過這些步驟，在最小化 觀察者所感知的失真時(shí)，可以呈現(xiàn)經(jīng)歷由于射到非平面表面導(dǎo)致的失真 的圖像。可以通過使用圖像呈現(xiàn)設(shè)備投影同樣的圖像來呈現(xiàn)圖像，使得 在非平面表面上以最小失真呈現(xiàn)圖像，或與非平面表面分隔開呈現(xiàn)。當(dāng) 與非平面表面隔開呈現(xiàn)時(shí)，可以安排呈現(xiàn)區(qū)域，使其位于非平面表面和 圖像呈現(xiàn)設(shè)備之間，或者使其處在這樣的位置，使得在圖像呈現(xiàn)設(shè)備和 呈現(xiàn)的圖像之間有非平面表面。為此，映射包括將圖像的像素與多個(gè)多 邊形相關(guān)聯(lián)，該多個(gè)多邊形的每一個(gè)定義該多個(gè)間隔開的單元之一，并 且包括具有初始空間關(guān)系的多個(gè)頂點(diǎn)。將頂點(diǎn)映射到非平面表面的坐 標(biāo)，生成映射的多邊形。從映射的多邊形的頂點(diǎn)中產(chǎn)生失真系數(shù)矩陣。 失真系數(shù)定義了非平面表面上的像素間的相對(duì)空間關(guān)系。從失真矩陣產(chǎn) 生具有多個(gè)與其相關(guān)的變換系數(shù)(invertingcoefficient)的逆矩陣。圖像 呈現(xiàn)設(shè)備將像素射到非平面表面上，每個(gè)映射的多邊形的像素間的相對(duì) 空間關(guān)系由變換系數(shù)定義，生成了轉(zhuǎn)化了的多邊形(inverted polygon)。以這種方式，通過將根據(jù)轉(zhuǎn)化了的多邊形映射的圖像射到 (impinge upon)非平面表面上基本消除了由非平面表面引入的失 真。在第一可選實(shí)施例中，可以通過采用最小二乘擬合將相鄰轉(zhuǎn)化了 的多邊形的邊擬合到位于這些邊之間的 一 個(gè)或多個(gè)線性函數(shù)來提高呈 現(xiàn)的圖像的質(zhì)量。在第二可選實(shí)施例中，將多邊形映射到非平面表面的 區(qū)域，其中在與多邊形之一相關(guān)的部分圖像上曲率半徑的變化最小。下 面將更充分地描述這些以及其他實(shí)施例。


結(jié)合附圖參考以下說明可以最好地理解本發(fā)明及其更多的目的和優(yōu)勢，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的圖示。圖2單元的平面圖，是每個(gè)單元中都包含對(duì)應(yīng)于圖像不同子部分的 信息，根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例圖像的不同子部分被映射到非平面表 面。圖3是根據(jù)本發(fā)明將圖像與多個(gè)單元聯(lián)系起來的平面圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明將圖2所示的單元的頂點(diǎn)映射到非平面表面的平 面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明將圖3所示的單元之一的頂點(diǎn)映射到圖4所示的 非平面表面的詳細(xì)平面圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二可選實(shí)施例將圖2所示的單元擬合到映射到非平面表面的網(wǎng)格的平面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三可選實(shí)施例的圖像呈現(xiàn)系統(tǒng)的圖示。 圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四可選實(shí)施例的圖像呈現(xiàn)系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
參考圖l，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)10包括諸如投影儀之類 的圖像呈現(xiàn)設(shè)備12,其與處理器14進(jìn)行數(shù)椐通信，處理器14可以是通 用處理器、有限狀態(tài)機(jī)，或任何其他能夠操縱這里所討論的圖像數(shù)椐的 電路。存儲(chǔ)器16與處理器14進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。圖像呈現(xiàn)設(shè)備12位于車 輛中，諸如汽車、摩托車、航空飛行器等，使得用戶18能夠在視覺上 感知在觀察區(qū)域20生成的圖像。圖像呈現(xiàn)設(shè)備12起抬頭顯示器(HUD) 的作用。為此，圖像呈現(xiàn)設(shè)備12用于在區(qū)域20中呈現(xiàn)需要的儀器的圖 像，區(qū)域20位于正常操作車輛的用戶18的視野范圍內(nèi)儀器群(未示 出)的圖像通常呈現(xiàn)在儀表板22中。典型地，呈現(xiàn)在區(qū)域20的圖像的 內(nèi)容是采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)可以獲得的汽車運(yùn)行的實(shí)時(shí)表示。為此，可以在區(qū) 域20中呈現(xiàn)速度計(jì)(未示出)、轉(zhuǎn)速表(未示出)、時(shí)鐘(未示出)、 羅盤(未示出)、油壓表(未示出)等的圖像?？梢栽趨^(qū)域20呈現(xiàn)儀 器群呈現(xiàn)的信息，而不呈現(xiàn)儀器群(未示出)或其中包含的各個(gè)儀表的 圖像?？蛇x地，同樣可能的是在區(qū)域20中呈現(xiàn)的圖像包括儀器群(未 示出)沒有表現(xiàn)的關(guān)于車輛運(yùn)行特性的信息，例如一些汽車并沒有提供 轉(zhuǎn)速表(未示出)；然而，在車輛中也許存在轉(zhuǎn)速表信號(hào)?？梢圆捎帽?發(fā)明，以在區(qū)域20中呈現(xiàn)相應(yīng)于轉(zhuǎn)速表信號(hào)的圖像。結(jié)果，本發(fā)明對(duì) 于現(xiàn)有車輛的后向兼容性是理想的，因?yàn)樗峁┝嗽黾佑脩?8可感知 的關(guān)于車輛運(yùn)行特性的信息的功能。在本實(shí)例中，用戶18和區(qū)域20與擋風(fēng)玻璃24隔開，并且如此定 位使得區(qū)域20在用戶18透過擋風(fēng)玻璃24觀看的視野內(nèi)。這是通過圖 像呈現(xiàn)設(shè)備12將圖像作為如射線26所示的多個(gè)像素進(jìn)行投影，以射到 擋風(fēng)玻璃24上而實(shí)現(xiàn)的，圖像呈現(xiàn)設(shè)備12、處理器14和存儲(chǔ)器16安 裝在儀表板22內(nèi)，擋風(fēng)玻璃24從儀表板延伸出來。如圖所示，通過使 像素從擋風(fēng)玻璃24的表面28上反射，如射線30所示在區(qū)域20生成原 始圖像的虛像，圖象呈現(xiàn)設(shè)備12在區(qū)域20中產(chǎn)生圖像。參考圖1和2,在區(qū)域20呈現(xiàn)圖像，或虛像，遇到的問題是補(bǔ)償表 面28引起的失真。如所公知，汽車、摩托車、航空飛行器、船等的大 多數(shù)擋風(fēng)玻璃是非平面的，典型的是彎曲的，表面28就是彎曲的。表 面28的非平面性在其上呈現(xiàn)的和/或從其反射并在區(qū)域20中呈現(xiàn)的圖像 上引入了失真。為了消除或至少減弱由表面28引入的失真，本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例將射線26代表的圖像作為多個(gè)隔開的單元31-39映射到表面 28的坐標(biāo)40 (coordiante),單元31-39的每一個(gè)都包含圖像的多個(gè)像 素23。單元31-39的每一個(gè)代表由坐標(biāo)40對(duì)應(yīng)的區(qū)域或表面28所代表 的失真的逆，應(yīng)理解的是坐標(biāo)是在校準(zhǔn)過程中得到的，所述校準(zhǔn)過程在 共同未決的美國專利申請?zhí)?未分配)，代理人案號(hào)為VP247中描迷， 此處全文引入以供參考。圖像呈現(xiàn)設(shè)備12將該多個(gè)單元31-39射到表面28上，去除了表面 28造成的失真，因此減弱了在位置20呈現(xiàn)的結(jié)果圖像中的失真。在可 選實(shí)施例中，在最小化該多個(gè)單元31-39的每一個(gè)相對(duì)于坐標(biāo)40的空間 位置的變化時(shí)，最小化相鄰單元31-39之間的距離。下面對(duì)這兩個(gè)實(shí)施 例展開進(jìn)一步的討論。
參考圖2和3，將圖像的像素23映射到單元31-39包括將圖像的像 素23與多個(gè)多邊形例如正方形41-49相關(guān)聯(lián)。在本實(shí)例中，為了便于討 論，示出了九個(gè)隔開的正方形。正方形41-49的每一個(gè)具有多個(gè)頂點(diǎn) 50-53,即四個(gè)頂點(diǎn)。頂點(diǎn)50-53具有由正方形41-49的形狀所定義的初 始相對(duì)空間關(guān)系。對(duì)于正方形41，初始空間關(guān)系描述為每對(duì)相鄰頂點(diǎn)共 線，并且相互隔開等于每個(gè)剩余的頂點(diǎn)對(duì)的頂點(diǎn)隔開的距離。每個(gè)正方 形41 -49的頂點(diǎn)50-53作為定義多個(gè)映射的多邊形61 -69的頂點(diǎn)54-57映 射到表面28,如圖4所示。參考圖3、 4和5,每個(gè)正方形41-49的頂點(diǎn)50-53映射到表面28， 使得映射的多邊形61-69與正方形41-49之間——對(duì)應(yīng)。結(jié)果，正方形 41-49的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于不同于剩余正方形41-49所對(duì)應(yīng)的多邊形61-69的 多邊形61-69之一。因此，頂點(diǎn)50-53與頂點(diǎn)54-57之間——對(duì)應(yīng)，使 得頂點(diǎn)50映射到頂點(diǎn)54,頂點(diǎn)51映射到頂點(diǎn)55，頂點(diǎn)52映射到頂點(diǎn) 56,頂點(diǎn)53映射到頂點(diǎn)57。不過，表面28的形狀導(dǎo)致每個(gè)映射的多邊 形61-69的頂點(diǎn)54-57之間的空間關(guān)系不同于相應(yīng)的正方形41-49的頂 點(diǎn)50-53之間的初始空間關(guān)系。這被稱為圖像失真，是由表面28的非平 面性，如彎曲，造成的，這給頂點(diǎn)54-57提供了與頂點(diǎn)50-53的相對(duì)空 間位置偏移的相對(duì)空間位置。因?yàn)槊恳粚?duì)頂點(diǎn)54-57是共線的，前述的 頂點(diǎn)54-57的相對(duì)位置的偏移導(dǎo)致每個(gè)正方形41-49映射到的表面28的 區(qū)域具有四邊形的形狀。在本實(shí)例中，映射的多邊形61-69是四邊形 61-69。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是多邊形61-69可以是任意多邊形的形狀。前 述的偏移是從校準(zhǔn)過程導(dǎo)出的，所述校準(zhǔn)過程在共同未決的美國專利號(hào) (未分配)，代理人案號(hào)為VP247中進(jìn)行了描述。一旦得到頂點(diǎn)54-57的偏移值，與對(duì)應(yīng)的正方形41-49中的像素23 的初始相對(duì)位置相比較，確定與任意給定的四邊形61-69相關(guān)的像素23 的偏移。這可以采用眾所周知的4支術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如George Wolberg在 "Digital Image Warping" ， IEEE Society Press Monograph, 1990中描述 的那樣。具體地，通過解一組與其相關(guān)的頂點(diǎn)54-57的線性方程，為每 個(gè)四邊形61-69確定失真矩陣，方程如下所示(1) a" = xi - xo + ai3Xi(2) a2i = x3 - xo + a23 x3(3) a3| = xo(4) = yi -' yo+ai3yi(5) a22 = y3 - yo + a23 y3(6) a32 = y0其中，xo和yo是頂點(diǎn)54的x和y坐標(biāo)，x!和y！是頂點(diǎn)55的x和y坐標(biāo)， X2和y2是頂點(diǎn)57的x和y坐標(biāo)，x3和y3是頂點(diǎn)56的x和y坐標(biāo)。值 au、 a12、 an、 a2i、 a22、 a23、 a3i、 a32和a33是矩陣的系數(shù)，該矩陣的系 數(shù)定義了與其相關(guān)的四邊形61-69之一中的像素23的相對(duì)空間位置，矩 陣M如下所示3ll 8)2 313 M = a2i 822理23 331 832 833在利用方程U) - (6)得到系數(shù)au、 ai2、 a13、 a2i、 a22、 a23、 a31、 an和a33的矩陣后，利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)得到逆矩陣M_。參考圖2和4，當(dāng)對(duì)每個(gè)四邊形61-69得到矩陣M的逆矩陣M"時(shí)， 得到多個(gè)逆四邊形31-39,每個(gè)逆四邊形是與四邊形61-69相關(guān)的圖像的 每個(gè)子部分的像素23的逆排列或映射。具體來說，與四邊形31相關(guān)的 圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形41相關(guān)的圖像，并和與四邊形61相關(guān)的圖 像子部分的映射相比進(jìn)行了逆映射。與四邊形32相關(guān)的圖像子部分對(duì) 應(yīng)于與正方形42相關(guān)的圖像的子部分，并和與四邊形62相關(guān)的圖像子 部分的映射相比進(jìn)行了逆映射。與四邊形33相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于 與正方形43相關(guān)的圖像的子部分，并和與四邊形63相關(guān)的圖像子部分 的映射相比進(jìn)行了逆映射。與四邊形34相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正 方形44相關(guān)的圖像的子部分，并和與四邊形64相關(guān)的圖像子部分的映 射相比進(jìn)行了逆映射。與四邊形35相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形 45相關(guān)的圖像的子部分，并和與四邊形65相關(guān)的圖像子部分的映射相 比進(jìn)行了逆映射。與四邊形36相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形46相 關(guān)的圖像的子部分，并和與四邊形66相關(guān)的圖像子部分的映射相比進(jìn) 行了逆映射。與四邊形37相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形47相關(guān)的 圖像的子部分，并和與四邊形67相關(guān)的圖像子部分的映射相比進(jìn)行了 逆映射。與四邊形38相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形48相關(guān)的圖像 的子部分，并和與四邊形68相關(guān)的圖像子部分的映射相比進(jìn)行了逆映 射。與四邊形39相關(guān)的圖像子部分對(duì)應(yīng)于與正方形49相關(guān)的圖像的子 部分，并和與四邊形69相關(guān)的圖像子部分的映射相比進(jìn)行了逆映射。對(duì)于每個(gè)單元31-39由矩陣M"所表示的要呈現(xiàn)的圖像的子部分的 逆映射存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中，如圖1所示。照這樣，當(dāng)圖像呈現(xiàn)設(shè)備12 在區(qū)域20中呈現(xiàn)圖像時(shí)，處理器14對(duì)存儲(chǔ)器16中的計(jì)算機(jī)可讀指令 和包含在其中構(gòu)成將要呈現(xiàn)在區(qū)域20中的圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并且 根據(jù)定義四邊形31-39的信息映射圖像。按照這種方式，圖像被投影到 表面28上，射到其上的圖像的每個(gè)子部分具有像素23的映射，與四邊 形61-69定義的映射相比對(duì)像素23進(jìn)行了反轉(zhuǎn)。表面28造成的失真消 除或基本上減弱了 ，根據(jù)矩陣M"映射每個(gè)四邊形31-39造成的失真。 應(yīng)當(dāng)注意的是在區(qū)域20中呈現(xiàn)的圖像可以包括視頻圖像流，其每一幀 都被映射到表面28上使得相應(yīng)地被預(yù)失真，以便表面28的非平面性基 本上全部消除或至少消除一些存在的失真。參考圖6，根據(jù)可選實(shí)施例，可以通過將相鄰的轉(zhuǎn)化了的四邊形 31-39的邊擬合到一個(gè)或多個(gè)位于四邊形31-39的邊85之間的線性函數(shù) 81、 82、 83和84來改進(jìn)在區(qū)域20中呈現(xiàn)的圖像中的失真。具體地，采 用最小二乘擬合方法，可以改變與四邊形31相關(guān)的圖像的子部分，以 改變其像素間的空間關(guān)系以便四邊形的邊向函數(shù)81移動(dòng)并中止于函數(shù) 81。類似地，可以改變與四邊形32相關(guān)的圖像的子部分，以改變其的 像素間的空間關(guān)系以便四邊形的邊向函數(shù)81移動(dòng)并中止于函數(shù)81。類 似地，可以改變與四邊形31相關(guān)的圖像的子部分，以改變其像素間的 空間關(guān)系以便四邊形的邊向函數(shù)84移動(dòng)，并且可以改變與四邊形34相 關(guān)的圖像的子部分，以改變其像素間的空間關(guān)系以便四邊形的邊向函數(shù) 84移動(dòng)。可以改變與四邊形32相關(guān)的圖像的子部分，以改變其像素間 的空間關(guān)系，這樣四邊形的邊向函數(shù)82移動(dòng)，并且可以改變與四邊形 35相關(guān)的圖像的子部分，以改變其像素間的空間關(guān)系以便四邊形的邊向 函數(shù)82移動(dòng)。重復(fù)這個(gè)過程直到與相鄰的四邊形31-39相關(guān)的圖像的 子部分之間存在的間隙被消除或至少被減小。按照這種方式，在最小
化像素23或單元31-39相對(duì)于表面的坐標(biāo)40之間的位置的變化時(shí)，四 邊形31-39的邊85擬合到線性函數(shù)。參考圖1和4，根據(jù)第二可選實(shí)施例，可以通過將多邊形41-49的 每一個(gè)與具有非平面性(例如曲率半徑)最小變化的表面28的區(qū)域相關(guān)來改進(jìn)圖像的質(zhì)量。此外，雖然討論的是九個(gè)多邊形41-49，但是可 以將圖像映射到任意數(shù)量和形狀的多邊形41-49。與任意給定單元相關(guān) 的像素的數(shù)量是表面28的曲率半徑的函數(shù)，應(yīng)理解的是曲率半徑越大 每個(gè)多邊形41-49的像素23越少；因此，在位于非平面表面28和用戶 18之間的區(qū)域20中呈現(xiàn)圖像所需要的多邊形41-49的數(shù)量越大。不過， 根據(jù)本發(fā)明的第三可選實(shí)施例，可能使像素130傳播穿過擋風(fēng)玻璃24 在觀察區(qū)域120中呈現(xiàn)圖像，這樣非平面表面28位于區(qū)域120和用戶 18之間，如圖7所示。參考圖8,在本發(fā)明的第四可選實(shí)施例中，系統(tǒng)110可以安裝在用 戶18的頭部上方，例如汽車的車頂124中。本發(fā)明包括諸如投影儀的 圖像呈現(xiàn)設(shè)備112，其與處理器14進(jìn)行數(shù)椐通信。存儲(chǔ)器U6與處理器 U4進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。圖像呈現(xiàn)設(shè)備U2使得用戶18能夠在視覺上感知由 此在位于非平面表面28和用戶之間的觀察區(qū)域20中產(chǎn)生的圖像。為 此，圖像呈現(xiàn)設(shè)備U2將要在區(qū)域120中呈現(xiàn)的圖像的像素126投影到 表面128,其中相同的像素從表面28反射并在區(qū)域20中呈現(xiàn)圖像。不 過，可能使像素230傳播穿過擋風(fēng)玻璃24在觀察區(qū)域220中呈現(xiàn)圖像， 這樣非平面表面28位于區(qū)域220和用戶18之間。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這些實(shí)例是說明性的而非限制性的。例如，本討論涉及將 圖像通過非平面表面進(jìn)行投影并且從非平面表面反射圖像。應(yīng)當(dāng)理解的 是本發(fā)明可以應(yīng)用到在非平面表面上呈現(xiàn)圖像，例如在作為電子儀表板 使用的曲面液晶顯示器上呈現(xiàn)圖像的情況。此外，可預(yù)見本發(fā)明的其他 實(shí)現(xiàn)方式，例如通過實(shí)施三次濾波(cubic filter)采用抗鋸齒4支術(shù)，以 最小化高分辨率信號(hào)中的表現(xiàn)為較低分辨率信號(hào)的噪聲。因此，本發(fā)明 不應(yīng)被限于此處給出的細(xì)節(jié)，而可以在隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行修 改。
權(quán)利要求
1.一種呈現(xiàn)射在非平面表面上的圖像的方法，所述方法包括將所述圖像作為多個(gè)間隔開的平面單元映射到所述非平面表面的表面坐標(biāo)，所述多個(gè)平面單元的每一個(gè)包括所述圖像的多個(gè)像素；以及在最小化所述多個(gè)平面單元的每一個(gè)相對(duì)于所述表面坐標(biāo)之間的距離的變化時(shí)，最小化所述多個(gè)平面單元之間的距離；以及將所述多個(gè)平面單元射到(impinge upon)所述非平面表面上。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中映射進(jìn)一步包括將所迷圖像的像素與 多個(gè)多邊形相關(guān)聯(lián)，每個(gè)多邊形對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)間隔開的平面單元之一 且包括多個(gè)具有初始空間關(guān)系的頂點(diǎn)，并將所述頂點(diǎn)映射到所述非平面 表面的坐標(biāo)，產(chǎn)生映射的多邊形，并從所述映射的多邊形的頂點(diǎn)生成失 真系數(shù)的矩陣，所迷失真系數(shù)定義了所述非平面表面上的所述像素之間 的相對(duì)空間關(guān)系；從所述失真矩陣生成具有多個(gè)與其相關(guān)的變換系數(shù)的 逆矩陣。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中最小化進(jìn)一步包括采用最小二乘擬合 將所述多個(gè)平面單元的相鄰平面單元的邊擬合到位于所述邊之間的線 性函H
4. 權(quán)利要求2的方法，其中映射進(jìn)一步包括通過三次濾波器對(duì)所 述失真系數(shù)進(jìn)行濾波以最小化噪聲的存在。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述圖像包括多個(gè)像素，每個(gè)像素具 有相對(duì)于所述圖像的剩余像素的初始相對(duì)位置，并且映射進(jìn)一步包括得 到校準(zhǔn)矩陣，該校準(zhǔn)矩陣定義了像素的第一和第二子組之間在所述初始 相對(duì)位置中的偏移并產(chǎn)生所述校準(zhǔn)矩陣的逆，定義了具有多個(gè)相關(guān)的變 換系數(shù)的逆矩陣，射到進(jìn)一步包括定義由所述變換系數(shù)定義的所述多個(gè) 平面單元的每一個(gè)的所述像素之間的相對(duì)空間關(guān)系。
6. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將所述圖像射到所述非平面表 面上且與所述非平面表面間隔開呈現(xiàn)所述圖像。
7. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將所述圖像射到所述非平面表 面上且在所述非平面表面上呈現(xiàn)所述圖像。
8. 權(quán)利要求l的方法，進(jìn)一步包括透射圖像通過所述非平面表面。
9. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括從所述非平面表面反射所述圖像。
10. —種與非平面表面間隔開呈現(xiàn)圖像的方法，所述方法包括 將所述圖像的像素與多個(gè)多邊形相關(guān)聯(lián)，每個(gè)多邊形包括具有初始空間關(guān)系的多個(gè)頂點(diǎn)；將所述頂點(diǎn)映射到所述非平面表面的坐標(biāo)，生成映射的多邊形； 從所述映射的多邊形的頂點(diǎn)產(chǎn)生失真系數(shù)的矩陣，所述失真系數(shù)定義了所述非平面表面上的所述像素之間的相對(duì)空間關(guān)系；從所述失真矩陣生成具有多個(gè)與其相關(guān)的變換系數(shù)的逆矩陣； 將所述映射的多邊形的像素射到所述非平面表面上，所述映射的多邊形的每一個(gè)的所述像素之間的相對(duì)空間關(guān)系由所述變換系數(shù)定義，生成轉(zhuǎn)化了的多邊形。
11. 權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括采用最小二乘擬合將相鄰的 轉(zhuǎn)化了的多邊形的邊擬合到位于所述邊之間的線性函數(shù)。
12. 權(quán)利要求10的方法，其中相關(guān)聯(lián)進(jìn)一步包括將所述圖像的像 素與多個(gè)正方形相關(guān)聯(lián)，并且映射進(jìn)一步包括將所述頂點(diǎn)映射到所述非 平面表面的坐標(biāo)，以便將所述多個(gè)正方形的每一個(gè)的像素與四邊形相關(guān) 聯(lián)。
13. 權(quán)利要求10的方法，通過三次濾波器對(duì)所述失真系數(shù)進(jìn)行濾 波以最小化噪聲的存在。
14. 權(quán)利要求10的方法，其中射到進(jìn)一步包括從所述非平面表面 反射所述圖像，以在與所述非平面表面間隔開的區(qū)域中呈現(xiàn)所述圖像。
15. 權(quán)利要求10的方法，其中相關(guān)聯(lián)進(jìn)一步包括將所述圖像的像 素與多個(gè)正方形相關(guān)聯(lián)，并且映射進(jìn)一步包括將所述頂點(diǎn)映射到所述非 平面表面的坐標(biāo)，以便將所述多個(gè)正方形的每一個(gè)的像素與四邊形相關(guān) 聯(lián)，所述非平面表面具有與其相關(guān)的曲率半徑且所述四邊形被映射到所 述非平面表面的區(qū)域，與所述四邊形的每一個(gè)相關(guān)的所述圖像的一部分 將射到所述非平面表面上，其在所述部分上具有所述曲率半徑的最小變 化，射到(impinging)進(jìn)一步包括通過所迷變換系數(shù)定義所述四邊形的 每一個(gè)的所述像素之間的相對(duì)空間關(guān)系，生成轉(zhuǎn)化了的四邊形，并且進(jìn) 一步包括采用最小二乘擬合將相鄰的轉(zhuǎn)化了的四邊形的邊擬合到位于 所述邊之間的線性函數(shù)。
16. —種與非平面表面間隔開呈現(xiàn)圖像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 圖像呈現(xiàn)設(shè)備；處理器，其與所述圖像呈現(xiàn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；存儲(chǔ)器，其與所述處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)由所述處 理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令包括使所述圖像的像 素與多個(gè)多邊形相關(guān)聯(lián)的代碼，每個(gè)多邊形包括具有初始空間關(guān)系的多 個(gè)頂點(diǎn)，將所述頂點(diǎn)映射到所述非平面表面的坐標(biāo)生成映射的多邊形的 代碼，從所述映射的多邊形的頂點(diǎn)產(chǎn)生失真系數(shù)的矩陣的代碼，其中所 述失真系數(shù)定義所述非平面表面上的所述像素之間的相對(duì)空間關(guān)系，從 所述失真矩陣生成具有多個(gè)與其相關(guān)的變換系數(shù)的逆矩陣的代碼，以及 將所述映射的多邊形的像素射到所述非平面表面上的代碼，其中所述映 射的多邊形的每 一 個(gè)的所迷像素之間的相對(duì)空間關(guān)系由所述變換系數(shù) 定義，生成轉(zhuǎn)化了的多邊形。
17. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括采 用最小二乘擬合將相鄰的轉(zhuǎn)化了的多邊形的邊擬合到位于所述邊之間 的線性函數(shù)的代碼。
18. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中用于相關(guān)聯(lián)的所述代碼進(jìn)一步包括 將所述圖像的像素與多個(gè)正方形相關(guān)聯(lián)的第一子程序，并且用于映射的 所述代碼進(jìn)一 步包括將所述頂點(diǎn)映射到所述非平面表面的坐標(biāo)以便將 所述多個(gè)正方形的每一個(gè)的像素與四邊形相關(guān)聯(lián)的第二子程序。
19. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括三次濾波器，用于對(duì)所述失 真系數(shù)進(jìn)行濾波，以最小化噪聲的存在。
20. 權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中用于相關(guān)聯(lián)的所述代碼進(jìn)一步包括 將所述圖像的像素與多個(gè)正方形相關(guān)聯(lián)的第一子程序，用于映射的所述 代碼進(jìn)一步包括將所述頂點(diǎn)映射到所述非平面表面的坐標(biāo)以便將所述 多個(gè)正方形的每一個(gè)的像素與四邊形相關(guān)的第二子程序，其中非平面表區(qū)域，與所述四邊形的每一個(gè)相關(guān)的所述圖像的一部分射到所述非平面 表面上，其在所述部分具有所述曲率半徑的最小變化，用于射到的所述 代碼進(jìn)一步包括用所述變換系數(shù)定義所述四邊形的每一個(gè)的所述像素 之間的相對(duì)空間關(guān)系、生成轉(zhuǎn)化了的四邊形的第三子程序，并且所述計(jì) 算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括采用最小二乘擬合將相鄰的轉(zhuǎn)化了的四邊形 的邊擬合到位于所述邊之間的線性函數(shù)的代碼。
全文摘要
本發(fā)明是針對(duì)一種呈現(xiàn)射在非平面表面上的圖像的方法和系統(tǒng)，以消除或至少減弱由該表面引起的失真，特征在于將圖像作為多個(gè)間隔開的平面單元映射到非平面表面的坐標(biāo)，以生成多個(gè)轉(zhuǎn)化了的平面單元，每個(gè)單元包括圖像的多個(gè)像素，在最小化該多個(gè)單元的每一個(gè)相對(duì)于表面坐標(biāo)的距離的變化時(shí)最小化單元之間的距離；以及將該多個(gè)平面單元映射到非平面表面上。
文檔編號(hào)H04N5/74GK101166247SQ20071018082
公開日2008年4月23日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者D·麥克法迪恩, T·P·卡丹特塞瓦 申請人:精工愛普生株式會(huì)社