增強顯示顏色的投影系統及其方法

2023-06-02 14:47:46

專利名稱：增強顯示顏色的投影系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種投影機，特別是涉及一種通過動態調整光源的微波脈衝以增強投 影顯示顏色的方法和裝置。
背景技術：
已在近年內不斷的改進將圖像投影到物體表面的技術，相關從業人員也不斷地尋 求將圖像顯示顏色增強的方法。因此，追求更鮮豔的投影機圖像顏色或影片顏色是一個長 期存在的需求。一般已知的增強投影顏色顯示表現的方法包括諸如發明人為Miyazawa，公開號為 US2008/0106703 Al的申請中提供的方法。然而，僅管有許多適合的方法，關於增強投影機 顏色顯示表現的方法仍有許多進步的空間。因此，提供增強投影表面上的靜態圖像顏色或 動態影片顏色的方法與裝置仍是一個長期存在的需求。此處所引用的所有參考專利、申請及參考文獻均參考其整體性。此外，如在參考 案中所提及術語的定義和用法與本案中提供的定義不一致或相反，該術語使用本案中的定 義，而不使用由參考文獻中定義。本發明試圖滿足一個或多個前述的期望解決的問題。雖 然本發明可解決一個或多個前述的期望解決的問題，然而，必須了解的是，本發明的某些實 施例並不需要完全解決所有問題。

發明內容
由於現有技術中存在如上的問題，本發明的一個目的是提供一種投影系統，所述 投影系統根據圖像分析結果通過改變光源的輸入微波脈衝(Microwave)信號來達到增強 投影顯示顏色的效果。根據本發明的目的，提出一種輸出視覺顏色的投影系統，所述系統包括殼體，色 輪、光源、設置在殼體內的處理器、用於與處理器進行通信的存儲器和存儲在存儲器內的指 示程序，所述指示程序用於執行圖像數據分析。此外，圖像數據分析可在輸入圖像數據的至 少一個單一畫面的多個區域中檢測三原色色調。更進一步，指示程序還可在輸入圖像數據的至少一個單一畫面中執行圖像亮度灰 度分布計算。投影系統還可包括存儲在存儲器中的微波脈衝算法。本發明的投影系統還包括模數解碼器(analog-to-digital decoder)，在殼體內 具有定標器(scaler)和指示程序，所述指示程序指揮模數解碼器以執行圖像數據分析或 賦予其執行圖像數據分析的能力。另一方面，指示程序指揮定標器或賦予其執行圖像亮度 灰度分布運算的能力。此外，投影系統還可包括存儲在存儲器中的微波脈衝表，所述微波脈衝表包括微 波脈衝選項以優化視覺輸出的顏色鮮豔度。所述微波脈衝選項中的每一個微波脈衝改變光 源，這樣光源與光輪一起工作，以集中在選擇的顏色區域/群組。根據本發明的目的，還提出一種增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法。在此實施例中，所述方法包括提供具有色輪和燈具的投影系統，輸入圖像數據，提供邏輯電 路以執行動態模式，執行圖像數據的內容分析和選擇動態微波脈衝。另外，在此實施例中， 增強的視覺輸出可以是靜止圖像或影片/動作圖像。此外，所述方法動態地調整或改變光源的微波脈衝，以根據輸入圖像的內容形式 和內容數據增強顏色鮮豔度。在通過色輪前，調整微波脈衝的行為主動地控制光源的輸出， 以選擇性地改變某些顏色的亮度。此外，增強的視覺輸出形式可以是靜止圖像或影片/動 作圖像。本發明的另一實施例的增強顏色的方法包括執行內容分析，其包括通過模數解碼 器傳遞VGA信號(video graphics array signal)，以檢測圖像數據的單一畫面中的三原 色(紅、綠、藍)色調。在此過程中，所述單一畫面在檢測窗口中進行分析，其中，所述檢測 窗口通過極板網柵(Grid)分割為多個檢測區域。較佳地是，對每一個檢測區域進行分析， 以得到每一檢測區域的三原色色調。值得注意的是，「檢測窗口」是概念，並且較佳的是非實 體窗口，其表示單一畫面以區塊或區域劃分後，區塊或區域被分別偵測。進一步，增強顏色的方法可包括利用定標器計算圖像數據的統計計算。即，在較佳 實施例中，所述方法還包括這樣的步驟，該步驟通過比較由內容分析中提取的第一數值和 由統計計算提取的第二數值，和進一步比較以上所述的數據和微波選擇算法後，選擇與圖 像數據對應的微波脈衝指數。以上方法較佳的是，包括從存儲在處理器中的存儲器中的微波脈衝數據表中選 擇對應的微波脈衝，以增強視覺輸出的顏色鮮豔度。通過參照附圖進行的以下實施方式的描述，將會更加明確本發明的各種目的、特 點、觀念和及優點，其中，相同編號表示相同對象。


圖1是本發明的數字光處理投影機的組件的分解圖；圖2是本發明的數字光處理的色輪和燈微波脈衝的示意圖；圖3是本發明的增強顯示顏色的投影系統的示意圖；圖4A是本發明的通過極板柵網將檢測窗口分割為九個檢測區域的示意圖；圖4B是本發明的通過極板柵網將檢測窗口分割為十六個檢測區域的示意圖；圖5是本發明的增強顯示顏色的投影系統的流程圖。主要組件符號說明100為投影機，101為進入光，102為光源，103為狹縫，104為 色輪，105為勻光杆，106為光學鏡片，107為數字微鏡裝置，108為投射鏡片，109為視覺輸 出，200為屏幕，130為處理器，140為存儲器，150為指示程序/邏輯電路，160為微波脈衝選 擇算法，170為微波脈衝數據表，110為殼體，112為模數解碼器，114為定標器，301為圖像數 據，302為前端模數解碼器三原色色調，303為後端定標器圖像亮度灰度分布計算，305為 微波脈衝數據表，306為圖像顯示，304為微波脈衝選擇算法。
具體實施例方式可通過下列較佳實施例來更好地理解本發明及其各種實施方式，其中，以權利要 求範圍定義的詳細描述範例來表示實施例。此處必須了解的是，如同權利要求範圍定義的
5本發明可以具有比下列實施例更寬的範圍，同樣，必須了解的是，本說明書的附圖僅是簡化 後的附圖，其並非以精確的尺寸表示。在此為了方便和清楚地公開本發明，將描述方向的用語，例如，頂部、底部、左、右、 上、下、超過、低於、在其之下、後、前、末梢以及近側的，用於描述附圖。這些描述方向性的用 語不應以各種方式用於限制本發明的範圍。在較佳發明中，投影系統提供顏色視覺輸出，其中，增強顏色鮮豔度和視覺輸出表 現。所述顏色視覺輸出可包括靜止圖像和影片圖像。圖1詳細描述數字光處理投影機。從白光產生視覺輸出的顏色，穿過狹縫103和 色輪104的光源(例如，燈光10 產生所述白光。通過旋轉所述色輪104，入射光101被 過濾為各種顏色(青色、洋紅色、黃色和白色)。入射光101還穿過勻光杆105和光學鏡片 106。經過濾光後的入射光從數字微鏡裝置107 (Digital Micromirror Device)的表面反 射，並通過投射鏡片108投射至表面(如，屏幕200)。本發明目的的重要特徵是通過動態地控制光源102來增強光學表現。本發明目的的另一重要特徵是根據輸入圖像內容進行系統的電源管理。本發明期望達到的投影系統及其方法使投影機100自動地決定輸入圖像數據的 內容(如靜止圖像或影片圖像)。以及根據輸入數據的內容，投影機100可控制色調以選擇 性地增強視覺輸出109的顏色，視覺輸出109就是投影圖像。在進一步期望達到的實施例 中，根據輸入圖像數據的內容，以及根據圖像數據畫面中不同區域的檢測值，投影機100自 動地和選擇性地調整投影燈的交流電壓微波脈衝，以提供圖像內容。投影機100基本上自 動地和動態地調整色輪104中每一色塊的亮度，以增強視覺輸出的顏色鮮豔度。在一些實施例中，光源102可通過主動地改變光照度強度定義的微波脈衝(AC pulse waveform)，以將能量集中在色輪104的不同部分。另一期望達到的目的是通過調整 微波脈衝，來達到視覺輸出109的特殊需求。例如，為了增加投影機視覺輸出109中白色的 亮度，將大多數微波脈衝集中在色輪104的白色部分。另一示例中，為了增加顏色鮮豔度， 將大量的微波脈衝焦注在色輪104的特殊顏色部分。換句話說，投影機100主動地調整微 波脈衝，以控制通過色輪104的光源輸出，從而選擇性地改變某些顏色的亮度。在一些更進一步的實施例中，多個驅動微波脈衝控制光源102或光發射組件，以 動態地製造不同顏色強度。最佳的是，依照微波脈衝選擇算法，從所述多個驅動微波脈衝動 態地選擇適當的驅動微波脈衝，以增強不同顏色強度。在本領域中具有通常知識的技術人員一般可知的，穩定物可用於調整亮度和顏 色圖像的顏色表現。此外，燈驅動器可根據某些驅動微波脈衝以驅動燈泡，如公開號為 US2009/0251667 Al的美國申請所公開的內容，其中在此參考其整體性。圖2是示出本發明的數字光處理投影機的色輪和燈微波脈衝的示意圖。在圖2中， 上方是投影機分色的色輪(color wheel)，下方是燈泡微波脈衝(waveform)。如圖所示，本 發明可在某些特定顏色區段加強微波脈衝，或在某些特定顏色區段降低微波脈衝，以動態 地增強不同輸出顏色強度。在圖1和圖3的較佳實施例中，投影系統100具有殼體110，並且在殼體110中設 置有色輪104、燈的光源102和處理器130。此投影系統100進一步包含與處理器130進行 通信的存儲器140，在此存儲器中存儲有指示程序或邏輯電路150。所述指示程序使投影系統100執行輸入圖像數據的圖像數據分析。在操作過程中，至少圖像數據的單一畫面首先被分析。此分析包括通過位於殼體 110的模數解碼器112 (analog-to-digital decoder)，檢測三原色色調。此外，檢測窗口檢 測每一個圖像畫面，並且所述檢測窗口被極板柵網(grid)分割為多個檢測區域，如圖4A和 圖4B。圖4A示出，檢測窗口 120具有極板柵網定義的九個檢測區域。圖4B示出，檢測窗口 120具有極板柵網定義的十六個檢測區域。這樣，可通過分析每一個檢測區域來獲得每一個檢測區域122的三原色色調，此 數據經收集並被紀錄。例如，當該輸入圖像由模擬接口 VGA信號組成時，前端模數(ADC)解 碼器將執行三原色信號源的模數轉換過程，即，紅、綠和藍(RGB)。在轉換過程中，在每一個單一畫面中檢測三原色信號的最大值和最小值。接著，該 輸入畫面將根據信號檢測窗口被分割為九個區域，因此，三原色檢測程度將被記錄為(Rmax、 6_、8 山_9和OLpG^AJ^。通過微波脈衝選擇算法160找出相關的參數，可計算相對 應的圖像數據的微波脈衝。在圖4A示出的實施例中，檢測窗口被分割為九個區域，這樣，三原色檢測程度被 收集並被記錄為(Rmax、Gmax、Bmax)
1-9 和 min、Gmin、Bmin) 1-9°如具有通常知識者可以理解的，可由特殊化及改良的需求被容易地變更(減少或 增加)這些檢測窗口 120中的檢測區域122的數量。例如，在圖4B示出的實施例中，檢測 窗口被分割為十六個區域，這樣，三原色檢測程度被接收並被記錄為(Rmax、Gfflax, Bfflax)工 16和
Γ R、
min、^jIiiinΛ ^min^ 1 16 0預計達成本發明效果的指示程序150還可利用位於殼體110中的定標器 (scaler) 114來執行圖像亮度灰度分布計算或賦予其執行圖像亮度灰度分布計算的能力。預計達成本發明功效的定標器114可修改圖像數據的三原色比例。定標器114可 執行圖像處理和數據計算，例如，計算圖像亮度灰度分布。圖像亮度灰度分布是一種統計分 析，其處理圖像色調分布的圖像表現。所述統計分析對每一色調值內的像素數量進行規劃。 所述特殊圖像計算統計分析提供圖像整體色調分布的概觀。較佳的是，定標器114可計算灰度統計計算分布，以代表信號亮度的分布Hc^ 255⑴。最佳的是，定標器114可分析三原色信號的亮度分布，如Hc^ 255 (R)、H0^ 255 (G)、H。
255 Φ) ο當從三原色分析和圖像亮度灰度分布計算得到結果後，微波脈衝選擇算法160用 於尋找對應的微波脈衝曲線。較佳的是，可將微波脈衝選擇算法160存儲在存儲器140並 且指示程序150執行所述微波脈衝選擇算法160。如下面的更詳細的解釋，在本發明的一些 實施例中，指示程序150將微波脈衝選擇算法160的應用程式指示到從三原色分析和圖像 亮度灰度分布計算獲得的結果。較佳的是，根據三原色程度和圖像亮度灰度分布尋找適當 的微波脈衝指數。預計達到本發明效果的投影系統具有存儲在存儲器140中的微波脈衝數據表 170，所述微波脈衝數據表170具有微波脈衝選擇以優化投影機視覺輸出的顏色鮮豔度。所 述微波脈衝數據表170可包含以下數據1)在具有大量白色區域的圖像中，增加白色區域的微波脈衝；2)在顏色靜止圖像中，將微波脈衝平均地分配給所有顏色靜止區域；
3)在影片圖像中，將微波脈衝平均地分配給三原色區域並降低白色區域的微波脈 衝；4) a.在具有大量暖色區域的圖像中，增加紅色和黃色區域的微波脈衝；b.在具有大量青綠色和綠色區域的圖像中，增加綠色區域的微波脈衝；c.在具有大量冷色區域的圖像中，增加藍色區域的微波脈衝。如本技術領域中公知的，暖色指的是紅色、橙色和黃色。冷色指的是藍色、綠色和 紫色。可如下解釋微波脈衝選擇過程當算法160應用於三原色色調和圖像亮度灰度分 布，並且三原色色調和圖像亮度灰度分布兩者均高時，此算法將執行指數1微波脈衝以增 加白色區域中的微波脈衝。三原色色調和圖像亮度灰度分布兩者均高與圖像具有大量白色 有關。實際上，光源102和色輪104共同工作，以集中在白色輸出，製造白色區域中增強的 鮮豔圖像。如果三原色色調平均地分布並且並無顯著地隨著時間變動，則將選擇指數2微波 脈衝，這樣，光源102和色輪104將微波脈衝平均地分布到所有區域。平均分布並無顯著地 隨著時間變動的三原色的影像，通常與靜止圖像和一般簡報圖像有關聯。如果檢測窗口 120中的上部區域IM和下部區域1 檢測到該三原色色調是低， 並且檢測窗口的中間區域125的三原色色調隨著時間變動，則算法160將會選擇指數3微 波脈衝。此模式通常與影片圖像有關聯。實際上，光源102和色輪104共同工作，以平均地 集中在紅色、綠色和藍色區域，降低白色區域的亮度以製造增強的鮮豔圖像。如果檢測到的三原色色調具有固定顏色模式(如，靜止圖像)，算法160將會選擇 指數^、4b或如微波脈衝以增強某些顏色群組。在實施例中，對於微波脈衝指數1至4，「大量」或「主要」定義為超過51% ；更佳 的是，大於70% ；甚至更佳的是大於85% ；最佳的是大於90%。當投影機從一個微波脈衝切換至另一微波脈衝時，出現圖像閃爍的不理想的狀 態，特別是影片圖像。因此，預計達到本發明的效果包括可利用軟體來控制切換以減少該閃 爍現象。預計達到本發明效果的目的也包含增強投影系統視覺輸出中光學顏色的方法，其 中，該視覺輸出包含靜態圖像和影片圖像。參照圖3和圖5，在一些較佳實施例中，實施本發明的方法300的步驟應用於具有 色輪和燈的投影系統；在步驟301中輸入圖像數據；提供邏輯電路150以執行動態模式；執 行圖像數據內容分析，如在步驟302中，通過前端模數解碼器獲得三原色色調；在步驟304 中選擇動態的微波脈衝。為了達到本發明的功效，動態模式動態地調整微波脈衝，以根據內容形式增強顏 色鮮豔度。同樣地，較佳的是，此方法應用於靜止圖像和影片圖像。關於執行內容分析的步驟，期望達到本發明效果的方法包括通過模數解碼器 112傳遞VGA信號，以檢測圖像數據中的至少一個單一畫面的三原色(紅、綠、藍)色調。這 樣，圖像數據的至少一個單一畫面在一個檢測窗口 120中被分析(參照附圖4A和4B)，其 中，所述檢測窗口具有極板網柵，以定義多個檢測區域，其中，通過分析所述多個偵測區域 中的每一個獲得每一個檢測區域的三原色色調，詳細描述如下。
此外，較佳實施例可進一步包含步驟303，其利用定標器114計算圖像數據的圖像 亮度灰度分布。此外，應被理解的是，可通過許多方式達到在此獲得三原色色調數據和圖像亮度 灰度分布的方法，也可通過其它已知或尚未發現的裝置或方法。雖然在此並沒有討論解 釋圖像亮度灰度分布的方法，具有一般知識的技術人員可理解解釋圖像亮度灰度分布的方 法。接著，此方法300包括，通過比較從內容分析提取的第一數值和從圖像亮度灰度 分布提取的第二數值，選擇與圖像數據對應的微波脈衝指數。其中，利用微波脈衝選擇算法 160得到第一和第二數值。此外，此方法包括從微波脈衝數據表170中選擇對應的微波脈衝 的步驟305，以增強視覺輸出的顏色鮮豔度。最終，在步驟306中，顯示增強顏色鮮豔度後的 圖像。最佳的是，存儲在存儲器140中的邏輯電路150，通過比較第一數值和第二數值， 執行與圖像數據的對應的微波脈衝指數的選擇，其中，利用存儲在存儲器140的微波脈衝 選擇算法160得到第一和第二數值。邏輯電路150還可從微波脈衝數據表170選擇對應的 微波脈衝。因此，通過微波脈衝增強投影顏色的方法和裝置，上述說明已清楚地公開其詳細 實施例和應用方式。然而，以上所述僅為示例性的，而不是限制性的。任何未脫離本發明的 精神和範圍，而對其進行的等效修改或變更，均應包含在權利要求範圍內。
權利要求
1.一種輸出視覺顏色的投影系統，其特徵在於，包括 殼體；色輪，設置在殼體內； 光源，設置在殼體內； 處理器，設置在殼體內； 存儲器，與處理器進行通信；指示程序，存儲在存儲器中，用於執行圖像數據分析，其中，所述圖像數據分析包括在 圖像數據的單一畫面中檢測三原色色調，所述指示程序還執行統計計算；以及微波脈衝選擇算法，存儲在存儲器中，所述微波脈衝選擇算法動態地和選擇性地將微 波脈衝應用到光源，以增強選擇的顏色。
2.如權利要求1所述的輸出視覺顏色的投影系統，還包括模數解碼器和定標器，所述 模數解碼器和定標器均設置在殼體內，其中，所述指示程序指示模數解碼器執行圖像數據 分析且指示定標器執行所述統計計算。
3.如權利要求2所述的輸出視覺顏色的投影系統，還包括存儲在存儲器中的微波脈 衝數據表，所述微波脈衝數據表包括微波脈衝選項，以優化視覺輸出顏色鮮豔度，其中，所 述微波脈衝選項包括下列至少一種方法a.在具有大量白色區域的圖像中，增加白色區域的微波脈衝；b.在顏色靜止圖像中，將微波脈衝平均地分配給所有顏色靜止區域；c.在影片圖像中，將微波脈衝平均地分配給三原色區域並降低白色區域的微波脈衝；d.在具有大量暖色區域的圖像中，增加紅色和黃色區域的微波脈衝；e.在具有大量青綠色和綠色區域的圖像中，增加綠色區域的微波脈衝；f.在具有大量冷色區域的圖像中，增加藍色區域的微波脈衝。
4.如權利要求3所述的輸出視覺顏色的投影系統，其中，在從所述微波脈衝選項選擇 至少一種微波脈衝之前，所述指示程序將所述微波脈衝選擇算法應用到所述統計計算中的 第一圖像數據分析值和第二圖像數據分析值。
5.如權利要求2所述的輸出視覺顏色的投影系統，還包括具有極板網柵定義的多個 檢測區域的檢測窗口，在所述每個畫面的每一個檢測區域中執行所述圖像數據分析。
6.一種增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法，其特徵在於，包括下列步驟 提供具有色輪和光源的投影系統；輸入圖像數據；提供邏輯電路，以執行動態模式；執行所述圖像數據的內容分析；從微波脈衝數據表中選擇動態微波脈衝；以及將選擇的所述微波脈衝應用到光源；其中，從靜止圖像和動作圖像選擇所述視覺輸出。
7.如權利要求6所述的增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法，其中，邏輯電路 動態地改變所述微波脈衝，將所述微波脈衝從選擇的微波脈衝改變為另一選擇的微波脈 衝，根據圖像數據的內容形式增強顏色鮮豔度，其中，所述內容形式包括靜止圖像和運動圖
8.如權利要求7所述的增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法，其中，所述執行 所述圖像數據的內容分析的步驟包括通過模數解碼器傳遞視頻圖形陣列信號，以檢測至 少一個圖像數據的單一畫面的三原色色調，其中，在檢測窗口中分析所述至少一個單一畫 面，所述檢測窗口具有極板網柵，所述極板網柵用於定義多個檢測區域，通過分析所述多個 檢測區域中的每一個得到所述檢測區域中的每一個的三原色色調。
9.如權利要求8所述的增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法，還包括利用定 標器計算圖像數據的統計計算的步驟。
10.如權利要求9所述的增強投影系統中視覺輸出的光學顏色的方法，其中，所述選擇 的步驟還包括將微波脈衝選擇算法應用到從內容分析提取的第一數值和從圖像亮度灰度 分布提取的第二數值。
11.一種輸出視覺顏色的投影系統，其特徵在於，包括 殼體；發光組件，設置在殼體內； 色輪，設置在殼體內； 處理器，設置在殼體內； 存儲器，與處理器進行通信；指示程序，存儲在存儲器內，用於執行圖像數據分析；以及微波脈衝選擇算法，存儲在存儲器；其中，多個驅動光輪控制發光組件，以增強不同顏色的強度。
12.如權利要求11所述的投影系統，其中，根據所述微波脈衝選擇算法動態地選擇驅 動微波脈衝。
13.一種用於投影系統的輸出顏色調整方法，其特徵在於，包括下列步驟 在投影系統中，將多個驅動微波脈衝提供給發光組件；通過從所述多個驅動微波脈衝動態地選擇各種驅動微波脈衝，產生不同的顏色強度以 自動地調整不同顏色強度；以及投影系統根據不同顯示內容進行顏色增強。
14.如權利要求13所述的用於投影系統的輸出顏色調整方法，還包括執行圖像數據 分析的步驟，其中，所述圖像數據分析包括在圖像數據的單一畫面中的多個檢測區域中檢 測三原色色調。
全文摘要
本發明公開了一種增強顯示顏色的投影系統及其方法，其中，所述投影系統具有存儲在存儲器的執行圖像數據分析的指示程序。所述圖像數據分析包括三原色色調檢測和圖像亮度灰度分布計算。所述投投影系統利用微波脈衝選擇算法動態地比較數據，以動態地從存儲器中的微波脈衝數據表選擇適當的微波脈衝。其達成的效果為所述投影系統持續地改變驅動微波脈衝，以使用最適合投影圖像內容的光源。通過動態微波脈衝改變光源，選定顏色區域的亮度被增益，以用於增加投影圖像的鮮豔度。
文檔編號G03B21/14GK102109744SQ20101017034
公開日2011年6月29日 申請日期2010年4月30日 優先權日2009年12月24日
發明者蘇鎮港, 陳信宇 申請人:宏碁股份有限公司