Dispositivo de proyección panorámica, y procedimiento de ejecución en este dispositivo.

Procedimiento de proyección, que comprende:

- una proyección de una imagen madre ( 5 23) a lo largo de un eje de proyección (11),



- un reflejo de al menos una parte de la imagen madre realizado por un espejo convexo (3),

- una proyección sobre un entorno tridimensional (7, 8a, 8b) de la imagen madre reflejada por el espejo convexo,

- una adquisición de al menos una imagen del entorno tridimensional,

- una modelización del entorno tridimensional a partir de al menos una imagen del entorno tridimensional, y

caracterizado porque comprende además:

- una construcción de la imagen madre en función de una posición de un observador (22) y de la modelización delentorno tridimensional, de modo que el observador que observa desde su posición la proyección de la imagen madresobre el entorno observe una escena a partir de un punto de vista virtual (P).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11160401.

Solicitante: Universite Clermont 1.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 49 boulevard François Mitterrand 63000 Clermont-Ferrand FRANCIA.

Inventor/es: BRAY, MICHAEL, STEHLE,ROBERT ANDRÉ MARCEL, SARRY,LAURENT, ZEGHERS,ERIC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02B17/06 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 17/00 Sistemas con superficies reflectantes, con o sin elementos de refracción (microscopios G02B 21/00; telescopios, periscopios G02B 23/00; conformación del haz no prevista en otro lugar G02B 27/09; para dispersar o recomponer un haz luminoso G02B 27/10; para proyecciones ópticas G02B 27/18). › utilizando solamente espejos.
  • G03B37/04 G […] › G03 FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE UTILIZAN ONDAS DISTINTAS DE LAS ONDAS OPTICAS; ELECTROGRAFIA; HOLOGRAFIA.G03B APARATOS O DISPOSITIVOS PARA HACER FOTOGRAFIAS, PARA PROYECTARLAS O VERLAS; APARATOS O DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN TECNICAS ANALOGAS UTILIZANDO ONDAS DIFERENTES DE LAS ONDAS OPTICAS; SUS ACCESORIOS (partes ópticas de estos aparatos G02B; materiales fotosensibles para la fotografía o procedimientos fotográficos G03C; aparellaje para el tratamiento de materiales fotosensibles después de la exposición G03D). › G03B 37/00 Fotografía panorámica o en pantalla grande; Fotografía de superficies extensas, p. ej. para la geodesia; Fotografía de superficies internas, p. ej. de tuberías. › con aparatos o proyectores que permiten la yuxtaposición o el recubrimiento parcial de los campos de visión.
  • H04N1/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04N TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION. › Exploración, transmisión o reproducción de documentos o similares, p. ej. transmisión facsímil; Sus detalles.

PDF original: ES-2394588_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de proyección panorámica, y procedimiento de ejecución en este dispositivo

Campo de la técnica [0001] La invención presente se refiere a un dispositivo para proyectar una imagen, por ejemplo sobre las superficies de una sala. Se refiere también a un procedimiento de ejecución en este dispositivo.

El campo de la invención es más particularmente el de los videoproyectores para aplicaciones de realidad virtual o mixta.

Para una aplicación de realidad virtual, el dispositivo según la invención permite por ejemplo a un consumidor proyectar una imagen sobre las superficies de una sala, de modo que la imagen proyectada crea un entorno de realidad virtual, Y un observador que observa la imagen proyectada podrá observar una escena a partir de un punto de vista virtual.

Para una aplicación de realidad mixta, el dispositivo según la invención permite por ejemplo a un consumidor proyectar una imagen sobre las superficies de una sala, de modo que la imagen proyectada crea un entorno de realidad mixta por combinación con elementos reales de la sala.

Estado de la técnica anterior

La publicación GB 2 298 497 describe un dispositivo de proyección que incluye un proyector para proyectar una imagen madre, y un espejo para reflejar dicha imagen madre sobre una pantalla plana.

Las publicaciones, US 2003/081 952 y US 2004/246 333 representan dos ejemplos de sistemas de adquisición de una imagen de un entorno tridimensional.

Se conocen ejemplos de dispositivo de proyección de una secuencia de imágenes sobre un volumen, al comprender este dispositivo un proyector único. El proyector se coloca para proyectar una imagen en una dirección de proyección, y la imagen proyectada aumenta a medida que se propaga según un ángulo sólido de proyección centrado en la dirección de proyección. El volumen en el cual el dispositivo puede proyectar la imagen está limitado por la apertura del proyector, es decir, por el valor del ángulo sólido de proyección. Así, dicho dispositivo cuyo proyector se coloca en medio de una sala rectangular no puede proyectar una imagen simultáneamente sobre las cuatro paredes laterales de la sala.

Se conocen también dispositivos de proyección que comprenden varios proyectores en los que cada proyector alumbra una faceta o un objeto particular del volumen. Estos dispositivos tienen la desventaja de comprender varios proyectores, lo que representa un coste suplementario, y generalmente se deben coordinar las proyecciones de los proyectores.

El fin de la invención presente es proponer un dispositivo para proyectar una imagen a partir de un solo proyector, sin que el volumen o el entorno sobre el cual la imagen puede ser proyectada esté limitado por una apertura del proyector.

Exposición de la invención [0010] Este objetivo se alcanza con un dispositivo de proyección, según la reivindicación 13.

El espejo se llama convexo porque comprende una superficie convexa dispuesta para reflejar por lo menos en parte la imagen madre y proyectarla sobre el entorno.

De manera preferente, el proyector está dispuesto para proyectar sucesivamente diferentes imágenes madres, como por ejemplo imágenes madres sucesivas de un flujo de vídeo. Estas distintas imágenes madres pueden tener distintas medidas, y distintas posiciones en relación al eje de proyección.

El espejo puede ser un espejo convexo que tiene sensiblemente una simetría de revolución alrededor de un eje de revolución. En este caso, el eje de revolución del espejo y el eje de proyección se confunden preferentemente.

En este documento, se dice que dos ejes se confunden sensiblemente o bien cuando están exactamente confundidos, o cuando están confundidos con aproximadamente una imperfección a.

De manera preferente, el espejo está dispuesto para reflejar la imagen madre deformando la imagen madre. Por ejemplo, el proyector puede colocarse para proyectar la imagen madre en el primer ángulo sólido, y el espejo puede estar colocado para proyectar la imagen madre en el segundo ángulo sólido superior al primer ángulo sólido. Preferentemente, el primer ángulo sólido es inferior a 2 1 estereorradianes, es decir a una semi-esfera.

En este documento, decimos que la imagen madre es proyectada en un ángulo sólido si la medida de esta imagen madre crece según este ángulo sólido en la medida de su propagación a lo largo de una dirección de proyección.

El segundo ángulo sólido puede tener cualquier valor entre 0 y 4 1 estereorradianes y el valor del segundo ángulo sólido depende particularmente de la posición de la imagen madre con relación al eje de proyección, de la incidencia del eje de proyección sobre el espejo, y de la medida de la imagen madre. Para una imagen madre determinada, el segundo ángulo sólido puede ser superior a 2 1 estereorradianes (es decir una semi-esfera) , incluso sensiblemente igual o ligeramente inferior a 4 1 estereorradianes (es decir, una esfera) .

Asimismo, el espejo puede estar colocado para proyectar la imagen madre en un ángulo alrededor del eje de proyección y el valor de dicho ángulo puede estar comprendido entre 0 grados y 360 grados, y que depende particularmente de la posición de la imagen con relación al eje de proyección, de la incidencia del eje de proyección sobre el espejo, y de la medida de la imagen madre. Para una imagen madre determinada, el espejo puede estar dispuesto para proyectar la imagen madre en un ángulo superior a 180 grados alrededor del eje de proyección, incluso sensiblemente igual a 360 grados alrededor del eje de proyección.

En este documento, un ángulo alrededor de un eje está definido en un plano perpendicular a este eje.

El dispositivo según la invención comprende además medios para adquirir al menos una imagen del entorno tridimensional. Una imagen del entorno puede llenar de imágenes una parte o la totalidad del entorno tridimensional. Los medios de adquisición pueden estar colocados para adquirir al menos una imagen del entorno a partir de rayos de luz emitidos por el entorno y no reflejados por el espejo. Los medios de adquisición pueden comprender una cámara, y medios de rotación de la cámara alrededor de un eje de rotación. De manera preferente, los medios de adquisición están dispuestos para adquirir varias imágenes del entorno y la suma de estas imágenes llena de imágenes el entorno a 360 grados alrededor de un eje como si se tratara de eje de rotación. Preferentemente, el eje de proyección y el eje de rotación se confunden notablemente. Además, el dispositivo según la invención comprende unos medios para establecer un modelo de entorno tridimensional a partir, al menos, de una imagen del entorno.

El dispositivo según la invención comprende además medios para construir la imagen madre en función de una posición de un observador y de una modelización del entorno tridimensional, de modo que el observador que observa desde su posición una proyección de la imagen madre sobre el entorno observa una escena a partir de un punto de vista virtual determinado.

Asimismo, el dispositivo según la invención puede comprender además unos medios para medir por lo menos una característica radiométrica del entorno tridimensional, y unos medios para corregir la imagen madre por lo menos en función de una característica radiométrica medida.

Finalmente, el dispositivo según la invención puede comprender además medios para fijar el espejo a una pared, suelo o techo.

Según otro aspecto de la invención, se propone un procedimiento de proyección según la reivindicación 1.

Una parte de la imagen madre puede no ser reflejada por el espejo, quedando esta parte de la imagen madre directamente proyectada sobre el entorno tridimensional por el proyector.

De manera preferente, el espejo refleja la imagen madre deformando la imagen madre. Por ejemplo, el proyector puede proyectar la imagen madre en un primer ángulo sólido, y el espejo puede proyectar la imagen madre en un segundo ángulo sólido superior al primer ángulo sólido. Preferentemente, el primer ángulo sólido es inferior a 2 1 estereorradianes, es decir, a una semi-esfera.

El segundo ángulo sólido puede tener cualquier valor entre 0 y 4 1 estereorradianes. El valor del segundo ángulo sólido depende particularmente de la posición de la imagen con respecto al eje de proyección, de la incidencia del eje de proyección sobre el espejo, y de la medida de la imagen madre. Para una imagen madre determinada, el segundo ángulo sólido puede ser superior a 2 1 estereorradianes (es decir, a una semi-esfera) , incluso igual o ligeramente inferior a 4 1 estereorradianes (es decir, a una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

rEIVINDICACIONES

1. Procedimiento de proyección, que comprende:

-una proyección de una imagen madre (23) a lo largo de un eje de proyección (11) ,

-un reflejo de al menos una parte de la imagen madre realizado por un espejo convexo (3) ,

-una proyección sobre un entorno tridimensional (7, 8a, 8b) de la imagen madre reflejada por el espejo convexo,

-una adquisición de al menos una imagen del entorno tridimensional,

-una modelización del entorno tridimensional a partir de al menos una imagen del entorno tridimensional, y caracterizado porque comprende además:

-una construcción de la imagen madre en función de una posición de un observador (22) y de la modelización del entorno tridimensional, de modo que el observador que observa desde su posición la proyección de la imagen madre sobre el entorno observe una escena a partir de un punto de vista virtual (P) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la adquisición de una imagen comprende:

-un posicionamiento de una cámara (4) a una posición angular alrededor de un eje de rotación (6) , y

-una adquisición de una imagen del entorno para esta posición angular de la cámara, a partir de rayos de luz (20) emitidos por el entorno tridimensional.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la imagen madre comprende al menos un punto de modelización; la adquisición de imagen comprende una adquisición de al menos una imagen del entorno adquirida para la modelización; la modelización incluye cada punto de modelización y cada imagen del entorno adquirida para la modelización:

-un cálculo de la trayectoria de un rayo de luz (15) que proviene del punto de modelización, reflejado por el espejo, y proyectado sobre un primer punto del entorno,

-un cálculo de la trayectoria de un rayo de luz (20) que proviene del primer punto del entorno (34) y convertido en imágenes por un punto de la imagen del entorno adquirida para la modelización, y

-un cálculo de una intersección de la trayectoria del rayo de luz (15) que proviene del punto de modelización y de la trayectoria del rayo de luz (20) que proviene del primer punto del entorno (34) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque los cálculos de trayectorias dependen de parámetros de cálculo, porque comprende un calibrado de los parámetros, porque la imagen madre comprende al menos un punto de calibrado, y porque la adquisición de imagen comprende una adquisición de al menos una imagen del entorno adquirida para el calibrado.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque las imágenes del entorno adquiridas para el calibrado comprenden al menos una pareja de imágenes diferentes pero que convierten en imágenes una parte común del entorno, puesto que el calibrado incluye cada punto de calibrado y cada pareja de imágenes:

-una asociación del punto de calibrado con un punto de la primera imagen de la pareja y con un punto de la segunda imagen de la pareja, el punto de la primera imagen de la pareja y el punto de la segunda imagen de la pareja convierten en imágenes un segundo punto del entorno sobre el cual es proyectado el punto de calibrado,

-un cálculo de una posición teórica del punto de la segunda imagen de la pareja, a partir de la posición del punto de la primera imagen de la pareja, y los parámetros de cálculo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el calibrado comprende además una modificación de al menos uno de los parámetros de cálculo, para minimizar la suma, sobre todos los puntos de calibrado, de las distancias entre la posición del punto de la segunda imagen de la pareja y la posición teórica de este punto de la segunda imagen de la pareja.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el calibrado incluye cada punto de calibrado y cada imagen del entorno adquirida para el calibrado:

-un cálculo de la trayectoria de un rayo de luz nacido del punto de calibrado, reflejado por el espejo, y proyectado sobre un tercer punto del entorno,

-un cálculo de la trayectoria de un rayo de luz que proviene del tercer punto del entorno y convertido en imágenes por un punto de la imagen del entorno adquirida para el calibrado.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el calibrado comprende además una modificación de al menos uno de los parámetros de cálculo, para minimizar la suma, sobre todos los puntos de calibrado, de las

distancias entre la trayectoria del rayo de luz proyectado sobre el tercer punto del entorno y la trayectoria del rayo de luz que proviene del tercer punto del entorno.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la posición del observador está definida por defecto como la posición del proyector (2) .

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la posición del observador está determinada por medios para localizar al observador.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espejo proyecta la imagen madre en un ángulo sólido superior a 2 1 estereorradianes, ligeramente inferior a 4 1 estereorradianes.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espejo proyecta la imagen madre en un ángulo superior a 180 grados alrededor del eje de proyección (11) , sensiblemente igual a 360 grados alrededor del eje de proyección.

13. Dispositivo (1) de proyección, que incluye:

- un proyector (2) colocado para proyectar una imagen madre (23) a lo largo de un eje de proyección (11) ,

- un espejo convexo (3) colocado para reflejar por lo menos en parte la imagen madre y proyectarla sobre un entorno tridimensional (7, 8a, 8b) ,

- medios (4, 5) para adquirir al menos una imagen del entorno tridimensional,

-medios (21) para modelizar el entorno tridimensional al menos a partir de una imagen del entorno, y caracterizado porque comprende además:

- medios (21) para construir la imagen madre una función de una posición de un observador (22) y de una modelización del entorno tridimensional, de modo que el observador que observa desde su posición una proyección de la imagen madre sobre el entorno observe una escena a partir de un punto de vista virtual (P) .

14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de adquisición están colocados para adquirir al menos una imagen del entorno a partir de rayos de luz (20) emitidos por el entorno y reflejados por el espejo.

15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque los medios de adquisición incluyen una cámara (4) , y unos medios de rotación (5) de la cámara alrededor de un eje de rotación (6) .


 

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