投影系统及其投影拼接方法与流程

本发明是有关于一种投影技术，且特别是有关于一种投影系统及其投影拼接方法。

背景技术：

随着商业行为多元化的发展，投影装置也被应用于各类型的展场之中。为了追求更新颖、突破装置限制的视觉效果，常见的投影装置多具有影像拼接的功能，以使多个投影装置形成整体的投影系统，投影出一个拼接后的影像。借此，以提升使用者设计影像尺寸的弹性。

然而，在多个投影装置拼接画面的过程中，投影装置的投影范围会有所重叠。为了使最终呈现的画面保持连续性，投影装置具备影像变形的功能。投影装置能够透过影像变形的功能对齐影像重叠区域的影像。然而，在整个投影系统中，在整个投影系统中，所有的投影装置投影的影像会作影像变形来对齐重叠区域，变形量越大影像品质会越差。倘若投影系统中的投影装置两两重叠范围的大小不一样，对齐重叠区域后，投影装置的变形量也会因此而不一样，导致画面内容有不均匀的情形发生并降低了观赏画面的品质。

此外，在影像拼接的应用，若使用显示卡，显示卡具有输出埠，而每一个输出埠的重叠区比例需要相同。此外，投影装置架设时需要注意到位置需要符合重叠区比例相同的要求，因此降低投影装置架设位置的弹性。

技术实现要素：

本发明提供一种投影装置及其投影拼接方法，以分配影像的部分至各个投影装置，以在影像拼接的过程中仍保持影像观看的品质。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例的投影系统具有多个投影装置及处理装置。投影装置依据布设位置分别投影多个子投影画面。相邻的子投影画面分别具有重叠区域，且多个子投影画面形成组合投影画面。处理装置连接投影装置，并输出对应多个子投影画面的影像信号流至投影装置，使得多个投影装置投射出组合投影画面。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例提供了投影拼接方法。此投影拼接方法适用于投影系统，且投影系统具有多个投影装置及处理装置。此投影拼接方法具有下列步骤：由投影装置依据布设位置分别投影多个子投影画面，相邻的子投影画面分别具有重叠区域，且多个子投影画面会形成组合投影画面；由处理装置输出对应多个子投影画面的影像信号流至多个投影装置，使得多个投影装置投射出组合投影画面。

基于上述，本发明的投影系统及影像拼接方法会分别依据各个投影装置之间的重叠范围对影像进行分割，以分配影像的部分至各个投影装置，并保持整体画面的均匀度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1a绘示本发明一实施例投影系统的示意图。

图1b绘示已知的投影系统投射画面的示意图。

图1c为图1b的投影系统投射组合投影画面的示意图。

图1d绘示本发明一实施例的投影系统投射画面的示意图。

图1e为图1d的投影系统投射组合投影画面的示意图。

图2绘示本发明一实施例投影拼接方法的流程示意图。

图3绘示本发明一实施例布设位置的示意图。

图4绘示本发明一实施例组合投影画面的示意图。

具体实施方式

图1a绘示本发明一实施例投影系统的示意图。请参照图1a，在本发明的实施例中，投影系统具有多个投影装置110a、110b、110c，例如多台投影机。每一个投影装置110a、110b、110c分别投射子投影画面sa1、sa2、sa3。当将多个投影装置110a、110b、110c运用于呈现拼接画面(组合投影画面)时，基于多个投影装置110a、110b、110c的摆放位置，使得每一个投影装置110a、110b、110c投射的子投影画面sa1、sa2、sa3形成相邻的子投影画面sa1、sa2以及另一相邻的子投影画面sa2及sa3分别具有重叠区域，如图1a标示的斜线区块。相邻的子投影画面sa1、sa2及sa3会共同形成组合投影画面(拼接画面)，即图1a中由子投影画面sa1的左端至子投影画面sa3的右端，后续再详细说明。须先说明的是，图1a所绘示的投影装置110a～110c的配置、子投影画面的范围、重叠区域的范围等皆为示意，本发明并不局限于此。

投影装置110a～110c用以接收相应影像的信号流，以依据个别影像的信号流投射子投影画面至投影表面。投影表面例如为墙壁或投影幕。在本发明的实施例中，任何能够用以投影影像，并支持影像拼接功能的投影机，皆可被运用于本发明中。

在本发明的实施例中，投影系统包括处理装置120，处理装置120连接投影装置110a～110c，用以输出对应子投影画面sa1～sa3的影像信号流至投影装置110a～110c，以使投影装置110a～110c依据影像的信号流投影影像。值得一提的是，在本发明的一实施例中，倘若处理装置120与投影装置110a～110c处于拼接模式时，处理装置120具有对影像画面切割的功能，当对影像画面进行切割后，再依据不同投影装置110a～110c所负责的影像画面的部分，进而将每一个影像画面的部分所对应的影像信号流分别传送至负责的投影装置110a～110c中。在本发明的一实施例中，处理装置120至少具有处理单元、信号输入单元以及信号输出单元的各式硬件所实作。处理单元例如为分割器(croppingdevice)、中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、可编程控制器、可编程逻辑装置(programmablelogicdevice，pld)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。信号输入单元用以接收影像的信号流。举例来说，信号输入单元为接收数字信号的连接接口，例如，rs-232接口、通用串行总线(universalserialbus，usb)、数据显示通道(displaydatachannelcommandinterface)、无线保真界面(wirelessfidelity，wifi)、rj45接口、高画质多媒体界面(英语：highdefinitionmultimediainterface，简称hdmi)、数字视讯界面(digitalvisualinterface，dvi)等。又或者是，信号输入单元会接收类比信号，例如s端子、av端子、vga端子(videographicsarrayconnector)等。又或者是，信号输入单元可以为选自上述多个接口的组合，本发明不限于此。信号输出单元用于连接至投影装置110a～110c，以输出影像信号至投影装置110a～110c。不论是利用有线连接或无线连接。信号输出单元可以采用类似信号输入单元的硬件所实现，本发明不加以限制。

值得一提的是，在本发明的一实施例中，控制装置120具有通讯单元(例如，wifi晶片、蓝牙晶片或者是采用rj45接口以及支持有线网络的网络晶片等)，使用者能够通过手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑等终端装置而与控制装置120相连。借此，各类的设定命令能够被传送至控制装置120，本发明不加以限制。

图1b绘示已知的投影系统投射画面的示意图。图1c为图1b的投影系统投射组合投影画面的示意图。请参照图1、图1b与图1c，在已知的投影系统中，如图1中每一个投影装置110a、110b、110c分别投射子投影画面sa1、sa2、sa3，基于多个投影装置110a、110b、110c的摆放位置产生两两投影装置之间的间距不同，使得每一个投影装置110a、110b、110c投射的子投影画面sa1、sa2、sa3形成重叠区域，如图1a标示的斜线区块，例如相邻的子投影画面sa1、sa2的重叠区域以及另一相邻的子投影画面sa2及sa3的重叠区域，其中两个重叠区域面积不同，也就是重叠区域的比例不同，举例而言，相邻的子投影画面sa1、sa2的重叠区域的比例为20％，而另一相邻的子投影画面sa2及sa3的重叠区域的比例为50％。多个投影装置110a、110b、110c投射具有相同尺寸大小的影像画面，其中所谓的重叠区域的比例为重叠区域占原始影像画面(例如投影装置原先投射的影像画面)的比例。

当控制装置101与多个投影装置110a、110b、110c投射出组合投影画面c(处于拼接模式时)，控制装置101接收到来自影像源的原始影像画面，影像源例如是手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑等终端装置)，控制装置101分割原始影像画面分别提供影像信号流给对应的多个投影装置110a、110b、110c。如图1b，控制装置101提供第一影像画面i1、第二影像画面i2以及第三影像画面i3分别给投影装置110a、110b、110c而投射出子投影画面sa1～sa3。其中，第一影像画面i1、第二影像画面i2以及第三影像画面i3具有相同的分辨率与影像投射的尺寸。当控制装置101对于重叠区域比例的设定皆为一定值，则在已知技术中的控制装置101仅能设定一种重叠比例来做影像画面重叠的缩放(scaling)，控制装置101依据最小重叠比例(例如设定每区域的重叠比例皆为20％)来设定进行切割，则在具有重叠比例为50％的重叠区域中，控制装置101为了对齐重叠区域，则会压缩子投影画面sa3而导致影像的内容变形，使得组合投影画面c1的整体的内容比例造成不均匀，如图1c所示。进一步说明，从图1b中可对比子投影画面sa3与第三影像画面i3可得到子投影画面sa3被压缩而导致变形的结果，也就是子投影画面sa3中的变形画面p_sa3(虚线框所示)。

图1d绘示本发明一实施例的投影系统投射画面的示意图。图1e为图1d的投影系统投射组合投影画面的示意图。请参照图1、图1d与图1e，在本发明一实施例中，投影系统的控制装置120根据实际重叠区域比例对原始影像画面作切割，在本实施例中，重叠区域比例分别设定为20％与50％。值得一提的是，在本发明中，重叠区域的重叠比例不相同且两者的比例差距为10％以上，可达到的均匀的效果最佳。

当控制装置120与多个投影装置110a、110b、110c投射出组合投影画面c(处于拼接模式时)，控制装置120接收到来自影像源的原始影像画面，控制装置120分割原始影像画面分别提供影像信号流给对应的多个投影装置110a、110b、110c。如图1d，依据原始影像画面，控制装置120提供第一影像画面i1、第二影像画面i2以及第三影像画面i3分别给投影装置110a、110b、110c而投射出子投影画面sa1～sa3。其中，第一影像画面i1、第二影像画面i2以及第三影像画面i3具有相同的分辨率与影像投射的尺寸。当控制装置120对于重叠区域比例的设定为不同值，则在本实施例中的控制装置120仅能分别设定不同的重叠比例来做影像画面重叠的缩放(scaling)，控制装置120依据个别的重叠比例(例如相邻的子投影画面sa1、sa2的重叠区域的比例为20％，而另一相邻的子投影画面sa2及sa3的重叠区域的比例为50％。)为设定并进行切割。如图1e，投影内容的均匀度因切割比例可以依照影像画面比例来切割，所以影像画面的均匀度可以趋近一致。进一步说明，从图1d中可对比子投影画面sa3与第三影像画面i3可得到子投影画面sa3不会被压缩而导致变形的结果。值得一提的是经切割的原始影像画面的分辨率可以相同，也可以不相同于多个投影装置的分辨率。

图2绘示本发明一实施例投影拼接方法的流程示意图。此实施例的投影拼接方法至少用于图1a的投影系统，因此，以下将通过图1a及图2说明投影系统运行的细节以及投影拼接方法的细部流程。

在步骤s210，由投影装置110a～110c依据布设(放置)位置(layout)分别投影多个子投影画面。在本发明的实施例中，是由控制装置120控制每一个投影装置110a～110c输出的影像画面，以使投影装置110a～110c依据布设位置分别投影多个子投影画面。

详细地说，布设位置是用以表示影像被切割成的子影像的布设方式，并可以依据使用者的选择而有所调整。在本实施例中，使用者在控制装置120中设定布设位置，布设位置可以被表示为mxn，m为列(row)的数量，n为行(column)的数量，也就是多少台投影装置的数量且摆设的方式。为了更清楚的理解，请参照图3，图3绘示本发明一实施例布设位置的示意图。在图3的实施例中，在控制装置120中，布设位置例如为1x1、1x2、1x3、2x1，且每一个区块表示由一个投影装置所投影。除此之外，频道1、2、3分别表示控制装置120输出影像信号流到不同的投影装置，但频道的数量不加以限制。控制装置120不仅会依据使用者所设定的布设位置而对影像进行分割，还会进一步将切割后的影像画面的部分分别分配至投影装置110a、110b、110c并由投影装置110a、110b、110c所输出。

举例来说，倘若布设位置为1x1，表示影像画面没有经过切割。在此实施例中，倘若布设位置为1x1，控制装置120会控制所有的投影装置110a、110b、110c皆在各自相应的子投影画面投影相同的影像画面。

在本实施例中，布设位置为1x3，表示三台投影装置摆设成一排。影像画面分隔为三块区域，因此产生了相应影像画面的三个子影像画面。此时，控制装置120会控制投影装置110a～110c分别投影不同的子影像画面即子投影画面sa1、sa2与sa3。详细而言，使用者设定控制装置120的频道1输入最左边投影画面的信号并做画面切割，频道2输入中间投影画面的信号并做画面切割，频道3输入最右边投影画面的信号并做画面切割。

除此之外，在本发明的一实施例中，使用者也可以自行定义不同的布设位置，本发明并不以图3所呈现的布设位置为限。在此实施例中将以布设位置为1x3的方式进行说明，然本发明不限于此。并且，须说明的是，在下述实施例所讨论的投影装置110a～110c、重叠区域皆以已启用的投影装置作为基准。倘若使用者所设定的布设位置会导致任一投影装置关闭，则关闭的投影装置因没有对影像进行投影，处理装置120将不对关闭的投影装置进行处理。

在步骤s220，由处理装置120依据布设位置、投影装置110a～110c的分辨率及重叠区域的重叠比例获取组合投影画面c的分辨率及每一子投影画面在组合投影画面c的起始坐标。图4绘示本发明一实施例组合投影画面的示意图。图4所绘示的组合投影画面是依据图1a的投影装置110a～110c所投出的子投影画面sa1～sa3所组合而成的，并且，组合投影画面c会依据不同投影装置110a～110c的布设方式以及重叠区域的重叠比例而有所不同，此处仅用以示意，本发明不限于此。以下将同时参照图1a及图4说明步骤s220的细节。

在本发明的一实施例中，处理装置120会获取布设位置、每一投影装置110a～110c的分辨率及重叠区域的重叠比例。具体来说，由于在拼接投影影像的过程中，使用者会设定影像的布设位置，以决定投影装置110a～110c的子投影画面sa1～sa3的拼接方式。此外，处理装置120并通过使用者的终端装置(例如，手机、电脑等)提供输入界面，以提供使用者对重叠区域的重叠比例进行设定或者直接于处理装置120中加以设定。因此，处理装置120能够依据使用者的设定获取每一投影装置110a～110c的布设位置及重叠区域的重叠比例。

处理装置120还会获取每一投影装置110a～110c的分辨率。例如，处理装置120亦可以提供设定界面，以让使用者对重叠区域的重叠比例进行设定。又或者是，处理装置120也可以通过与投影装置110a～110c的资讯交换，而获取来自投影装置110a～110c的分辨率。本发明不以前述获取布设位置、重叠区域的重叠比例以及每一投影装置110a～110c的分辨率的方式为限。在此实施例中，举例而言，每一投影装置110a～110c的分辨率的宽与高设定皆为1920x1080pixels(像素)，如图1a，子投影画面sa1与子投影画面sa2的重叠比例为20％、子投影画面sa2与sa3的重叠比例为50％，然本发明不限于此。

在本发明的一实施例中，在处理装置120获取布设位置、投影装置110a～110c的分辨率、布设位置以及重叠区域的重叠比例后，会依据布设位置及投影装置110a～110c的分辨率决定投影装置110a～110c的分辨率总值，并依据布设位置及相应重叠区域的重叠比例排除属于重叠区域部分的分辨率，以获取组合投影画面c的分辨率。

具体来说，由于本实施例所采用的布设位置为1x3，也就是说，投影装置110a～110c所获取的分辨率总值即为(1x1080)x(3x1920)，即1080x5760pixels。并且，由于投影装置110a～110c所对应的列只有一个，因此，子投影画面sa1～sa3在列的部分不存影像在高度之间重叠的情形。基此，以下仅针对子投影画面sa1～sa3在宽度之间重叠的问题进行讨论。

在获取分辨率总值后，处理装置120还会进一步排除属于重叠区域部分的分辨率。诚如前述，子投影画面sa1与子投影画面sa2的重叠比例为20％，且子投影画面sa2与sa3的重叠比例为50％。也就是说，子投影画面sa1分辨率宽度的其中384pixel与子投影画面sa2重叠，且子投影画面sa2分辨率宽度的其中960pixel与子投影画面sa3重叠。排除掉重叠部分后，处理装置120能够获取组合投影画面c的分辨率宽度w为4416。

值得一提的是，在本发明的另一实施例中，处理装置120会依据布设位置以及重叠区域的重叠比例，而以累加的方式获取组合投影画面的分辨率宽度。举例来说，处理装置120会加总子投影画面sa1、sa2的分辨率宽度(即，3840pixel)，并排除重叠区域(即，384pixel)而获得由子投影画面sa1、sa2所组成的分辨率宽度w1+w2为3456pixel。接着，处理装置120会将子投影画面sa3的分辨率宽度(即，1920pixel)加入由子投影画面sa1、sa2所组成的分辨率宽度(即，3456pixel)，并排除子投影画面sa2与sa3重叠的部分(即，960pixel)，以获取由子投影画面sa1～sa3所组成的分辨率宽度w1+w2+w3为4416。

除此之外，处理装置120还会依据布设位置、投影装置110a～110c的分辨率及重叠区域的重叠比例获取每一子投影画面sa1～sa3在组合投影画面的起始坐标p1～p3。具体来说，处理装置120还以组合投影画面的一端点作为参考原点，例如，以图4的左端点作为参考原点。基此，处理装置120会由较靠近参考原点的子投影画面sa1依据布设位置的顺序以及投影装置110a～110c的分辨率及相应的重叠比例获取重叠区域的起始坐标，并将重叠区域的起始坐标设定为下一个相邻子投影画面的起始坐标。在此实施例中，依据布设位置与参考原点的位置关系，相应参考原点的子投影画面为sa1。因此，处理装置120会把参考原点设为子投影画面sa1的起始坐标p1。

接着，处理装置120会依据判断子投影画面sa1与子投影画面sa2的重叠比例判断投影画面sa1分辨率宽度的其中384pixel与子投影画面sa2重叠。并且，依据布设位置以及子投影画面sa1的分辨率，处理装置120能够判断在组合投影画面的分辨率宽度1536pixel处起后384pixel为重叠区域。基此，处理装置120会将重叠区域的起点，即1536pixel处设为子投影画面sa2的起始坐标p2。

相似地，处理装置120会判断子投影画面sa2的范围是自分辨率宽度1536pixel处起后加上1920pixel，且其中最后的分辨率宽度960pixel会与子投影画面sa3重叠。因此，处理装置120会将重叠区块的起点(即，1536+1960-960＝2496pixel)设为子投影画面sa3的起始坐标p3。处理装置120经计算后频道1～3所输出的位置坐标计算如下表一：

表一

在步骤s230，由处理装置120依据原始影像画面与组合投影画面的分辨率以及子投影画面的起始坐标切割影像。详细来说，处理装置120会依据子投影画面sa1～sa3在组合投影画面的起始坐标与组合投影画面的分辨率的比值及原始影像画面的分辨率的乘积获取每一子投影画面相应影像的投影内容，以切割影像。

举例来说，倘若原始影像画面的分辨率为1024x768。并且，承前述例子，组合投影画面的分辨率为4416，每一个投影装置110a～110c的分辨率皆为1920x1080。此时，处理单元120会获取子投影画面sa1在组合投影画面的起始坐标与组合投影画面的分辨率的比值，从另一个角度而言，此相当于子投影画面sa1的起始坐标相对于组合投影画面整体宽度位置的比例，即0/4416＝0。并且，处理单元120会进一步计算子投影画面sa1在组合投影画面的起始坐标与组合投影画面的分辨率的比值及原始影像画面分辨率宽度的乘积。从另外一个角度而言，此相当于获取子投影画面sa1的在组合投影画面上起始坐标对应到原始影像画面分辨率宽度时的坐标，即0x1024＝0。由于子投影画面sa1在组合投影画面的起始坐标为参考原点，相应至影像的分辨率宽度时的坐标亦为原点。

相似地，处理单元120会计算子投影画面sa2在组合投影画面的起始坐标与组合投影画面的分辨率的比值及其与原始影像画面分辨率宽度的乘积(即，1536/4416x1024≒356.173)。也就是说，对于子投影画面sa2的起始坐标应当相应于影像在分辨率宽度的356.173的内容。从另一个角度而言，影像在分辨率宽度位于0至356.173之间的子影像会属于子投影画面sa1的投影内容，但不包括与子投影画面sa2的重叠区域。

并且，相似地，处理装置120会计算子投影画面sa3在组合投影画面的起始坐标与组合投影画面的分辨率的比值及其与影像分辨率宽度的乘积(即，2496/4416x1024≒578.783)。也就是说，对于子投影画面sa2的起始坐标应当相应于影像在分辨率宽度的578.783的内容。从另一个角度而言，影像在分辨率宽度位于356.173至578.783之间的子影像会属于子投影画面sa2的投影内容，但不包括与子投影画面sa3的重叠区域。并且，在分辨率宽度578.783至1024之间的子影像则属于子投影画面sa3的投影内容。基此，处理装置120会依据每一子投影画面sa1～sa3相应影像的投影内容切割影像。

值得一提的是，此实施例仅为示意。在本发明的其他实施例中，处理装置120能够采用其他的参考原点。此时，处理装置120切割影像的过程会因应参考原点的位置而有所调整，惟不脱离本发明的技术精神下，本发明并不以前述切割影像的过程为限。

除此之外，在本发明的其他实施例中，处理装置120切割影像的过程也会因不同的布设位置而有所调整。特别是，倘若布设位置会相应多个列，例如2x1、3x1等，投影装置110a～110c会调整切割影像的过程，而以组合投影画面以及影像的分辨率高度进行分析及切割。以分辨率高度为依据，进行投影画面分析及影像切割的过程相似于前述以分辨率宽度为依据进行投影画面分析及影像切割的过程，于此不再赘述。

值得一提的是，在本发明的一实施例中，处理装置120会依据每一个投影装置110a～110c的起始坐标以及投影装置的分辨率对影像进行切割。举例来说，处理装置120会计算每一个子画面相应于整体影像的大小(即1920/4416x1024≒445.217)。基此，处理装置120会依据每一个子画面sa1～sa3的起始坐标切割分辨率宽度为445.217的影像，并分配至每一个子画面sa1～sa3。也就是说，经切割的原始影像画面的分辨率会相同于投影装置的分辨率的比例，并且经切割的影像相邻的内容重叠。但在其他实施例中，经切割的原始影像画面的分辨率不相同于多个投影装置的分辨率，且经切割的原始影像画面相邻的内容重叠。

在步骤s240，由处理装置120输出经切割的原始影像画面的影像信号流至对应的投影装置110a～110c。借此，投影装置110a～110c能够分别投影经切割的部分原始影像画面至子投影画面sa1～sa3上。

在本发明的一实施例中，处理装置120在切割原始影像画面后，还会控制投影装置110a～110c在不投影影像的其余部分投影黑色(例如，控制投影装置上相应的不投影影像部分的出光量)。借此，投影装置110a～110c投影而形成的组合投影画面能够维持画面的均匀。

须说明的是，前述实施例是采用三个投影装置110a～110c进行说明，本发明并不以投影装置110a～110c的数量为限。

综上所述，本发明的投影系统及影像拼接方法会分别依据各个投影装置之间的重叠范围对影像进行分割，以分配影像的部分至各个投影装置，并保持整体画面的均匀度。并且，对于使用者而言，在布设投影装置的位置时能够更弹性，不须考虑等距安装的议题。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

附图标记说明：

110a～110c：投影装置

101、120：处理装置

c：组合投影画面

i1：第一影像画面

i2：第二影像画面

i3：第三影像画面

p1～p3：起始坐标

p_sa3：变形画面

s210～s240：步骤

sa1～sa3：子投影画面

w、w1～w3：分辨率宽度。