投影装置及投影方法.pdf

本发明提供一种投影装置，包含：投影单元、N个影像撷取单元以及处理单元。该投影单元用以朝投影方向投射出投影影像；每一该影像撷取单元用以朝该投影方向撷取参考影像，以使得该N个影像撷取单元撷取N张参考影像，N为正整数；该处理单元电性连接于该投影单元与该N个影像撷取单元，该处理单元用以分析该N张参考影像以获得深度资讯，根据该深度资讯决定具有相同深度的投影平面，且控制该投影单元将该投影影像投射于该投影平面上。

权利要求书
1.  一种投影装置，其特征在于，包含：
投影单元，用以朝投影方向投射出投影影像；
N个影像撷取单元，每一该影像撷取单元用以朝该投影方向撷取参考影像，以使得该N个影像撷取单元撷取N张参考影像，N为正整数；以及
处理单元，电性连接于该投影单元与该N个影像撷取单元，该处理单元用以分析该N张参考影像以获得深度资讯，根据该深度资讯决定具有相同深度的投影平面，且控制该投影单元将该投影影像投射于该投影平面上。

2.  如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，N大于或等于2，该投影影像包含图案，该图案由多个标记组成，该N张参考影像包含该图案，该处理单元计算该多个标记的绝对坐标作为该深度资讯，以该多个标记的其中之一作为基准点，自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，且以与该基准点具有相同深度的该多个标记决定该投影平面。

3.  如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，该处理单元以对应该投影影像的长宽比的矩形框自该基准点向四周延伸，以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，使得该投影平面的长宽比等于该投影影像的长宽比。

4.  如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，N等于1，该处理单元自该参考影像中找出消失线，且根据该消失线获得该深度资讯。

5.  如权利要求4所述的投影装置，其特征在于，该影像撷取单元撷取包含该投影平面与该投影影像的目前影像，该处理单元分析该目前影像以判断该投影影像是否超出该投影平面，若该投影影像超出该投影平面，该处理单元控制该投影单元将该投影影像调整至该投影平面中。

6.  一种投影方法，其特征在于，包含下列步骤：
朝投影方向投射出投影影像；
朝该投影方向撷取N张参考影像，N为正整数；
分析该N张参考影像以获得深度资讯；
根据该深度资讯决定具有相同深度的投影平面；以及
将该投影影像投射于该投影平面上。

7.  如权利要求6所述的投影方法，其特征在于，N大于或等于2，该投影影像包含图案，该图案由多个标记组成，该N张参考影像包含该图案；分析该N张参考影像以获得该深度资讯的步骤包括：
计算该多个标记的绝对坐标，并将该多个标记的绝对坐标作为该深度资讯；
根据该深度资讯决定具有相同深度的该投影平面的步骤包括：
以该多个标记的其中之一作为基准点；
根据该深度资讯自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记；以及
以与该基准点具有相同深度的该多个标记决定该投影平面。

8.  如权利要求7所述的投影方法，其特征在于，根据该深度资讯自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记的步骤包括：
根据该深度资讯以对应该投影影像的长宽比的矩形框自该基准点向四周延伸，以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，且使得该投影平面的长宽比等于该投影影像的长宽比。

9.  如权利要求6所述的投影方法，其特征在于，N等于1，分析该N张参考影像以获得深度资讯的步骤包括：
自该参考影像中找出消失线；
根据该消失线获得该深度资讯。

10.  如权利要求9所述的投影方法，其特征在于，将该投影影像投射于该投影平面上的步骤包括：
撷取包含该投影平面与该投影影像的目前影像；
分析该目前影像以判断该投影影像是否与该投影平面相符；
若该投影影像与该投影平面不符，控制该投影单元将该投影影像调整为与该投影平面相符。

说明书投影装置及投影方法
技术领域
本发明关于一种投影装置及投影方法，尤指一种可将投影影像投射于具有相同深度的投影平面上的投影装置及投影方法。
背景技术
近来，投影机的应用愈来愈广泛。投影机除了用在一般办公室的会议报告外，由于具备视听播放功能，亦经常于各种专题讨论或学术课程中使用。请参阅图1，图1为先前技术的投影机将投影影像10投射于具有不同深度的平面12a、12b、12c上的示意图。如图1所示，当投影机(未显示)的投影方向存在具有不同深度的平面12a、12b、12c时，投影机投射出的投影影像10便有可能同时落在具有不同深度的平面12a、12b、12c上，使得投影影像10产生扭曲变形，进而影响使用者的观感。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可将投影影像投射于具有相同深度的投影平面上的投影装置及投影方法，以解决上述问题。
第一方面，本发明提供一种投影装置，包含：
投影单元，用以朝投影方向投射出投影影像；
N个影像撷取单元，每一该影像撷取单元用以朝该投影方向撷取参考影像，以使得该N个影像撷取单元撷取N张参考影像，N为正整数；以及
处理单元，电性连接于该投影单元与该N个影像撷取单元，该处理单元用以分析该N张参考影像以获得深度资讯，根据该深度资讯决定具有相同深度的 投影平面，且控制该投影单元将该投影影像投射于该投影平面上。
较佳的，N大于或等于2，该投影影像包含图案，该图案由多个标记组成，N张该参考影像包含该图案，该处理单元计算该多个标记的绝对坐标作为该深度资讯，以该多个标记的其中之一作为基准点，自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，且以与该基准点具有相同深度的该多个标记决定该投影平面。
较佳的，该处理单元以对应该投影影像的长宽比的矩形框自该基准点向四周延伸，以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，使得该投影平面的长宽比等于该投影影像的长宽比。
较佳的，N等于1，该处理单元自该参考影像中找出消失线，且根据该消失线获得该深度资讯。
较佳的，该影像撷取单元撷取包含该投影平面与该投影影像的目前影像，该处理单元分析该目前影像以判断该投影影像是否超出该投影平面，若该投影影像超出该投影平面，该处理单元控制该投影单元将该投影影像调整至该投影平面中。
第二方面，本发明提供一种投影方法，包含以下步骤：
朝投影方向投射出投影影像；
朝该投影方向撷取N张参考影像，N为正整数；
分析该N张参考影像以获得深度资讯；
根据该深度资讯决定具有相同深度的投影平面；以及
将该投影影像投射于该投影平面上。
较佳的，N大于或等于2，该投影影像包含图案，该图案由多个标记组成， 该N张参考影像包含该图案；分析该N张参考影像以获得该深度资讯的步骤包括：
计算该多个标记的绝对坐标，并将该多个标记的绝对坐标作为该深度资讯；
根据该深度资讯决定具有相同深度的该投影平面的步骤包括：
以该多个标记的其中之一作为基准点；
根据该深度资讯自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记；以及
以与该基准点具有相同深度的该多个标记决定该投影平面。
较佳的，根据该深度资讯自该基准点向四周延伸以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记的步骤包括：
根据该深度资讯以对应该投影影像的长宽比的矩形框自该基准点向四周延伸，以找出与该基准点具有相同深度的该多个标记，且使得该投影平面的长宽比等于该投影影像的长宽比。
较佳的，N等于1，分析该N张参考影像以获得深度资讯的步骤包括：
自该参考影像中找出消失线；
根据该消失线获得该深度资讯。
较佳的，将该投影影像投射于该投影平面上的步骤包括：
撷取包含该投影平面与该投影影像的目前影像；
分析该目前影像以判断该投影影像是否与该投影平面相符；
若该投影影像与该投影平面不符，控制该投影单元将该投影影像调整为与该投影平面相符。
与现有技术相比，本发明利用影像撷取单元朝投影方向撷取参考影像，再 分析参考影像以获得深度资讯。接着，即可根据深度资讯决定具有相同深度的投影平面，进而控制投影单元将投影影像投射于具有相同深度的投影平面上。藉此，即使投影装置的投影方向存在具有不同深度的平面，本发明仍可确保投影影像投射于具有相同深度的投影平面上，以避免投影影像产生扭曲变形。
附图说明
图1为先前技术的投影机将投影影像投射于具有不同深度的平面上的示意图；
图2为根据本发明一实施例的投影装置的示意图；
图3为图2中的投影装置的功能方块图；
图4为自基准点向四周延伸以找出与基准点具有相同深度的标记的示意图；
图5为投影影像投射于具有相同深度的投影平面上的示意图；
图6为根据本发明一实施例的投影方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图2至图5，图2为根据本发明一实施例的投影装置3的示意图，图3为图2中的投影装置3的功能方块图，图4为自基准点P向四周延伸以找出与基准点P具有相同深度的标记362的示意图，图5为投影影像40投射于具有相同深度的投影平面38a上的示意图。
如图2与图3所示，投影装置3包含投影单元30、N个影像撷取单元32以及处理单元34，其中处理单元34电性连接于投影单元30与N个影像撷取单元32，且N为正整数。图2与图3的实施例是绘示两个影像撷取单元32(亦即，N等于2)，然而，影像撷取单元32的数量并不以两个为限，亦可根据实际应用而 设计为两个以上(亦即，N可大于2)。于实际应用中，投影装置3可为投影机或其它具有投影功能的电子装置；投影单元30可为投影镜头；影像撷取单元32可为包含电荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感测器或互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感测器的相机模组；处理单元34可为具有资料处理功能的处理器或控制器。一般而言，投影装置3中还会设有运作时必要的软硬件元件，如记忆体、电源供应器、应用程式、通讯模组等，视实际应用而定。
如图2与图4所示，投影单元30用以朝投影方向D投射出投影影像36，其中投影方向D存在三个具有不同深度的平面38a、38b、38c。投影影像36可包含图案360，且图案360可由多个标记362组成。于此实施例中，标记362呈十字形，但不以此为限。本发明可根据实际应用将标记362设计成其它形状。
如图4所示，投影影像36同时落在具有不同深度的平面38a、38b、38c上。接着，每一个影像撷取单元32朝投影方向D撷取参考影像。于此实施例中，影像撷取单元32的数量等于2，因此，参考影像的数量亦等于2。接着，处理单元34分析两张参考影像以获得深度资讯。由于投影影像36包含由多个标记362组成的图案360，因此，每一个影像撷取单元32所撷取的参考影像亦包含由多个标记362组成的图案360。于此实施例中，处理单元34可计算所有标记362的绝对坐标，将所有标记362的绝对坐标作为上述的深度资讯。针对投影装置3，由于两个影像撷取单元32之间的距离以及两个影像撷取单元32的焦距为已知，本发明可根据两个影像撷取单元32之间的距离、两个影像撷取单元32的焦距以及标记362投射到两个影像撷取单元32的影像，藉由三角几何关系推导出标记362相对于投影装置3的绝对坐标。
在计算出所有标记362的绝对坐标后，处理单元34可以标记362的其中之一作为基准点P。如图4所示，处理单元34可自基准点P向四周延伸以找出与基准点P具有相同深度的标记362，且以与基准点P具有相同深度的标记362决定具有相同深度的投影平面。此处，相同深度的标记362指相对于投影装置3的绝对坐标相同的标记362。
如图4中的(A)至(D)所示，处理单元34可先判断基准点P四周的标记362的绝对坐标与基准点P的绝对坐标是否具有相同深度，若基准点P四周的标记362的绝对坐标与基准点P的绝对坐标皆具有相同深度，则以基准点P四周的标记362所形成的矩形框F自基准点P向四周延伸，以找出与基准点P具有相同深度的标记362。当矩形框F自基准点P向四周延伸至图4(D)所示的大小时，处理单元34即会判断标记362的深度资讯发生变化(亦即，与基准点P不具有相同深度)，此时，处理单元34即会根据图4(C)所示的矩形框F中的标记362的深度资讯决定具有相同深度的投影平面。于此实施例中，具有相同深度的投影平面即位于平面38a上，且其大小等于图4(C)所示的矩形框F的大小。接着，如图5所示，处理单元34即会控制投影单元30将投影影像40投射于具有相同深度的投影平面上。
藉此，即使投影装置3的投影方向D存在具有不同深度的平面38a、38b、38c，本发明仍可确保投影影像40投射于具有相同深度的投影平面上，以避免投影影像40产生扭曲变形。
于另一实施例中，本发明可将上述的矩形框F的长宽比设定为对应投影影像40的长宽比。换言之，处理单元34可以对应投影影像40的长宽比的矩形框F自基准点P向四周延伸，以找出与基准点P具有相同深度的标记362，使得投 影平面的长宽比等于投影影像40的长宽比。
需说明的是，本发明亦可不利用上述的矩形框F而直接自基准点P向四周延伸以找出与基准点P具有相同深度的标记362，进而决定具有相同深度的规则或不规则投影平面。
除了根据上述方式以两个或两个以上的影像撷取单元32决定具有相同深度的投影平面外，本发明亦可利用单一影像撷取单元32决定具有相同深度的投影平面(亦即，N等于1)。此时，处理单元34可自参考影像中找出消失线，且根据消失线获得深度资讯。处理单元34欲控制投影单元30将投影影像40投射于具有相同深度的投影平面上时，影像撷取单元32撷取包含投影平面与投影影像的目前影像；接着，处理单元34分析目前影像以判断投影影像是否超出投影平面；若投影影像超出投影平面，处理单元34即会控制投影单元30将投影影像调整至投影平面中。因此，上述的投影装置3可利用一个或多个影像撷取单元32来决定具有相同深度的投影平面，视实际应用而定。需说明的是，上述的消失线的演算法可由习知技艺的人轻易达成，在此不再赘述。
需说明的是，在决定具有相同深度的投影平面后，本发明会根据投影影像的长宽比缩放投影影像，以使投影影像的投影范围不超出具有相同深度的投影平面。此外，若投影影像存在梯形变形，本发明会以梯形校正将投影影像校正为矩形。
请参阅图6，图6为根据本发明一实施例的投影方法的流程图。图6中的投影方法可利用上述的投影装置3来实现。首先，执行步骤S10，朝投影方向D投射出投影影像36。接着，执行步骤S12，朝投影方向D撷取N张参考影像。接着，执行步骤S14，分析N张参考影像以获得深度资讯。接着，执行步骤S16， 根据深度资讯决定具有相同深度的投影平面。最后，执行步骤S18，将投影影像40投射于投影平面上。需说明的是，本发明的投影方法的详细实施例如上所述，在此不再赘述。
需说明的是，图6所示的投影方法的控制逻辑可以软件设计来实现。此软件可于任何具有投影功能的电子装置中执行。当然，控制逻辑中的各个部分或功能皆可通过软件、硬件或软硬件的组合来实现。
综上所述，本发明利用影像撷取单元朝投影方向撷取参考影像，再分析参考影像以获得深度资讯。接着，即可根据深度资讯决定具有相同深度的投影平面，进而控制投影单元将投影影像投射于具有相同深度的投影平面上。藉此，即使投影装置的投影方向存在具有不同深度的平面，本发明仍可确保投影影像投射于具有相同深度的投影平面上，以避免投影影像产生扭曲变形。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。