CN101651808A - 一种多投影合成的光学投影系统及其投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多投影合成的光学投影系统以及利用该光学投影系统进行投影的方法，其中，一种多投影合成的光学投影系统包括多个投影仪、能显示图像的服务器、用于信号处理的单片机以及设置在投影布景上且相互位置固定的用于定位投影仪投影图像的四个光敏感应器，各光敏感应器通过导线与单片机相连，单片机通过通信设备接口与服务器连接通讯，投影仪通过导线与服务器连接通讯。本发明的目的提供一种采用两台或两台以上的投影仪一起投影到同一位置的投影平面内，实现多台投影仪的图像合成叠加，以增强投影亮度并避免投影图像失真的多投影合成的光学投影系统利用该光学投影系统进行投影的方法。

Description

一种多投影合成的光学投影系统及其投影方法

[技术领域]

本发明涉及一种多投影合成的光学投影系统以及利用该光学投影系统进行投影的方法。

[背景技术]

现有的投影仪中，一般都可以手动垂直方向梯形校正和手动水平方向梯形校正，从而可在布景上调节投影图象大小和位置。现有的投影仪在一般场合如会议室采用一台投影仪，这样投影亮度不高，实际使用时多有不便。而现有的手动投影仪采用多台投影合成叠加势必会造成图象失真，而采用手动调节则不能准确完成对失真的校正。为此，需要改进现有投影仪的投影系统。

[发明内容]

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种采用两台或两台以上的投影仪一起投影到同一位置的投影平面内，实现多台投影仪的图像合成叠加，以增强投影亮度并避免投影图象失真的多投影合成的光学投影系统。

本发明另一目的是提供一种能实现多台投影仪的图像合成叠加，以增强投影亮度并避免投影图象失真的多投影合成的光学投影系统的投影方法。

为了解决上述存在的问题，本发明采用了下列技术方案：

一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于包括多个投影仪、能显示图象的服务器、用于信号处理的单片机以及设置在投影布景上且相互位置固定的用于定位投影仪投影图象的四个光敏感应器，各光敏感应器通过导线与单片机相连，单片机通过通信设备接口与服务器连接通讯，投影仪通过导线与服务器连接通讯；

如上所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于所述服务器上有显示器；

如上所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于四个所述光敏感应器成矩形固定在投影布景上；

如上所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于所述单片机为C8051f320单片机；

如上所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于通信设备接口为RS232接口。

6、一种利用多投影合成的光学投影系统的投影方法，其特征在于采用如下步骤：

a调试：使各投影仪投出的矩形照射区完全覆盖布景上四个光敏感应器，四个光敏感应器成矩形固定在投影布景上；

b分区：服务器上设有显示器，投影仪在布景上矩形照射区左上角定为坐标原点，以矩形照射区左上角两矩形边为两坐标轴建立坐标系，根据显示器分辨率将投影仪在布景上矩形照射区分割成依次排列的行和依次排列的列并记录在服务器内，此时服务器将该投影仪在布景上矩形照射区内的四边角坐标记录下来；

c确定四个光敏感应器在任一投影仪矩形照射区内的坐标位置，具体步骤如下：

1先将投影仪矩形照射区转为暗色；

2纵向扫描：投影仪在布景上投射出光线逐行扫描，在扫描到光敏感应器时，单片机反馈感应信号给服务器，服务器将该光敏感应器相对于暗色区域原点所在行记录下来；

3横向扫描：完成上一步骤后，投影仪在布景上投射出另一光线并逐列扫描，在扫描到光敏感应器后，单片机反馈感应信号给服务器，服务器将该光敏感应器相对于暗色区域原点所在列记录下来；这样，四个光敏感应器在该投影仪矩形照射区内的坐标位置确定了；

d校正：服务器根据四个光敏感应器在任一投影仪矩形照射区内的四点坐标来校正图象并通过该投影仪进行投影，该投影仪投影图象正投影在四个光敏感应器所围城的矩形区域且四个光敏感应器位于投影图象四边角处，这样多个投影仪投影图象均能正投影在四个光敏感应器所围城的矩形区域，即各投影仪投影图象完全重合。

本发明的有益效果是：

1、C8051f320单片机将投影仪扫描四个光敏感应器确定的四点坐标位置记录并传输给服务器，服务器根据四点坐标位置来调节输出图象，使得各投影仪的投影图象能自动正投影到布景上的四个光敏感应器形成的投影区，从而使得各投影仪投影图象完全重合，实现自动校正功能，无须人手动操作，使用起来十分方便；

2、多个投影仪的投影合成，图象投影清晰，投影亮度好，而且结构简单，安装方便。

[附图说明]

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为本发明连接结构示意图；

图2为本发明中扫描光敏感应器示意图之一；

图3为本发明中扫描光敏感应器示意图之二；

图4为两个投影仪投影示意图；

图5为三个投影仪投影示意图。

[具体实施方式]

如图所示，一种多投影合成的光学投影系统，包括多个投影仪1、能显示图象的服务器21、用于信号处理的单片机22以及设置在投影布景5上且相互位置固定的用于定位投影仪1投影图象的四个光敏感应器3，投影仪1通过导线与服务器21连接通讯，单片机22通过通信设备接口23与服务器21连接通讯，服务器21上有显示器211，光敏感应器3通过导线与单片机22相连。通过扫描后，服务器21将四光敏感应器3在投影布景5上位置定位为投影图象的定位坐标点，使各投影仪1投影图象均能正投影在四个光敏感应器3所围城的矩形区域。本发明中通信设备接口23为RS232接口，单片机22为C8051f320单片机。光敏感应器3在感应有光时反馈为‘1’，光比较暗时反馈‘0’。

一种多投影合成的光学投影系统的投影方法，其特征在于采用如下步骤：

a调试：使各投影仪1投出的矩形照射区4完全覆盖布景上四个光敏感应器3，四个光敏感应器3成矩形固定在投影布景上；

b分区：服务器21上设有显示器211，投影仪1在布景上矩形照射区4左上角定为坐标原点，以矩形照射区4左上角两矩形边为x、y轴建立坐标系。根据显示器211分辨率将投影仪1在布景上矩形照射区4分割成依次排列的行y和依次排列的列x并记录在服务器21内，此时服务器21将投影仪1在布景上矩形照射区4四边角记录下来；矩形照射区4四边角坐标分别是左上角坐标(0、0)、右上角坐标(0、x)，左下角坐标(0、y)和右下角坐标(x、y)；

c、确定四个光敏感应器3在投影仪1矩形照射区4内的坐标位置，具体步骤如下：

1、先将投影仪1矩形照射区4转为暗色；

2、纵向扫描：投影仪1在布景上投射出光线11并在沿矩形照射区4所在坐标系的y轴方向从上、下边缘向内逐行扫描，光线11平行矩形照射区4所在坐标系的x轴方向，光线11每移动一行，服务器21都会询问单片机22是否有扫描光线11投在光敏感应器3上，在扫描到一光敏感应器3后，单片机22反馈感应信号给服务器21，服务器21将该光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在行(y1′)记录下来；

其它三个光敏感应器3如此类推，即左上角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在行为(y1′)，右上角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在行为(y2′)，左下角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在行为(y3′)，右下角光敏感应器3相对暗色区原点(0、0)所在行为(y4′)；

3、横向扫描：完成上一步骤后，投影仪1在布景上投射出另一光线12并在沿矩形照射区4所在坐标系的x轴方向从左、右边缘向内逐列扫描，光线12平行矩形照射区4所在坐标系的y轴方向，光线12每移动一列，服务器21都会询问单片机22是否有扫描光线12投在光敏感应器3上，在扫描到一光敏感应器3后，单片机22反馈感应信号给服务器21，服务器21将该光敏感应器3相对暗色区原点(0、0)所在列(x′)记录下来，

其它三个光敏感应器3如此类推，即左上角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在列为(x1′)，右上角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)所在列为(x2′)，左下角光敏感应器3相对于暗色区原点(0、0)的所在列为(x3′)，右下角光敏感应器3相对暗色区原点(0、0)所在列为(x4′)；

这样，四个光敏感应器3在布景上矩形照射区4内的坐标位置确定了，即左上角光敏感应器3相对于矩形照射区4原点(0、0)的坐标为(x1′、y1′)，右上角光敏感应器3相对矩形照射区4原点(0、0)坐标为(x2′、y2′)，左下角光敏感应器3相对矩形照射区4原点(0、0)坐标为(x3′、y3′)，右下角光敏感应器3相对矩形照射区4原点(0、0)坐标为(x4′、y4′)；

d校正：服务器21根据四个光敏感应器3在任一投影仪1投出的矩形照射区4内的四点坐标通过旋转、缩小来校正图象并通过该投影仪1进行投影，该投影仪1投影图象正投影在四个光敏感应器3所围城的矩形区域且四个光敏感应器3位于投影图象四边角处。这样即使多个投影仪1各自的矩形照射区4不完全重合时，经过服务器21校正后，各投影仪1投影图象均能正投影在四个光敏感应器3所围城的矩形区域，即各投影仪1投影图象完全重合，本发明图4中两个投影仪投影完全重合，而在图5中为三个投影仪1投影完全重合。除了三个以外还可以同时使用四个或四个以上，各投影仪1的投影也能完全重合，在此不一一列举。

本发明校正原理如下：透视变换常用于图象的校正，由于投影仪与地面之间有一倾斜角，而不是直接垂直朝下(正投影)，有时希望将图象校正成正投影的形式，就需要利用透视变换。透视变换是中心投影的射影变换，在用非齐次射影坐标表达时是平面的分式线性变换，具有如下的形式：

$\stackrel{\′}{x}=\frac{a_{11}x+a_{12}y+a_{13}}{a_{31}x+a_{32}y+a_{33}}$

$\stackrel{\′}{y}=\frac{a_{21}x+a_{22}y+a_{23}}{a_{31}x+a_{32}y+a_{33}}$ 且 $\left|\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& a_{13}\\ a_{21}& a_{22}& a_{23}\\ a_{31}& a_{32}& a_{33}\end{array}\right|\≠0$

以任一投影仪1矩形照射区4左上角为原点，建立坐标。其中，x表示任一投影仪1矩形照射区4任一边角坐标所在的列，y表示投影仪1矩形照射区4任一边角坐标所在的行，x′表示任一光敏感应器3在投影仪1矩形照射区4内的横向坐标，y′表示该光敏感应器3在矩形照射区4内的纵向坐标。

将四个光敏感应器3在任一投影仪1矩形照射区4的坐标以及该投影仪1矩形照射区4四边角坐标分别带入上述公式中，求得其中a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₂₁、a₂₂、a₂₃、a₃₁、a₃₂和a₃₃值，从而求得该投影仪1投影图象的校正矩正。其他投影仪1同理也可以求得各自对应的矫正矩正。四个光敏感应器3是为做透视变换的校正的四个定位坐标点，服务器21通过自动找到投影布景上的四个光敏感应器3的四个定位坐标点，达到自动校正。

Claims (6)

1、一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于包括多个投影仪(1)、能显示图象的服务器(21)、用于信号处理的单片机(22)以及设置在投影布景上且相互位置固定的用于定位投影仪(1)投影图象的四个光敏感应器(3)，各光敏感应器(3)通过导线与单片机(22)相连，单片机(22)通过通信设备接口(23)与服务器(21)连接通讯，投影仪(1)通过导线与服务器(21)连接通讯。

2、根据权利要求1所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于所述服务器(21)上有显示器(211)。

3、根据权利要求1所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于四个所述光敏感应器(3)成矩形固定在投影布景(5)上。

4、根据权利要求1所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于所述单片机(22)为C8051f320单片机。

5、根据权利要求1所述一种多投影合成的光学投影系统，其特征在于所述通信设备接口(23)为RS232接口。

6、一种利用权利要求1所述多投影合成的光学投影系统的投影方法，其特征在于采用如下步骤：

(a)调试：使各投影仪(1)投出的矩形照射区(4)完全覆盖布景上四个光敏感应器(3)，四个光敏感应器(3)成矩形固定在投影布景(5)上；

(b)分区：服务器(21)上设有显示器(211)，投影仪(1)在布景上矩形照射区(4)左上角定为坐标原点，以矩形照射区(4)左上角两矩形边为两坐标轴建立坐标系，根据显示器(211)分辨率将投影仪(1)在布景上矩形照射区(4)分割成依次排列的行和依次排列的列并记录在服务器(21)内，此时服务器(21)将该投影仪(1)在布景上矩形照射区(4)内的四边角坐标记录下来；

(c)确定四个光敏感应器(3)在任一投影仪(1)矩形照射区(4)内的坐标位置，具体步骤如下：

(1)先将投影仪(1)矩形照射区(4)转为暗色；

(2)纵向扫描：投影仪(1)在布景上投射出光线逐行扫描，在扫描到光敏感应器(3)时，单片机(22)反馈感应信号给服务器(21)，服务器(21)将该光敏感应器(3)相对于暗色区域原点所在行记录下来；

(3)横向扫描：完成上一步骤后，投影仪(1)在布景上投射出另一光线并逐列扫描，在扫描到光敏感应器(3)后，单片机(22)反馈感应信号给服务器(21)，服务器(21)将该光敏感应器(3)相对于暗色区域原点所在列记录下来；这样，四个光敏感应器(3)在该投影仪(1)矩形照射区(4)内的坐标位置确定了；

(d)校正：服务器(21)根据四个光敏感应器(3)在任一投影仪(1)矩形照射区(4)内的四点坐标来校正图象并通过该投影仪(1)进行投影，该投影仪(1)投影图象正投影在四个光敏感应器(3)所围城的矩形区域且四个光敏感应器(3)位于投影图象四边角处，这样多个投影仪(1)投影图象均能正投影在四个光敏感应器(3)所围城的矩形区域，即各投影仪(1)投影图象完全重合。

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