CN102749794B - 一种全自动dlp光机位置调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学投影系统领域，具体涉及一种全自动DLP光机位置调整方法及装置。所示方法包括：拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像；对拍摄图像进行处理获取调整参数；根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面的调整。本发明能够对DLP的光机和屏幕的相对位置进行全自动调整，极大提高了调整效率，且节省了大量的人力物力。而且，本发明中对光机位置的调整参数是根据拍摄到的屏幕实际显示的画面图像进行处理获取的，排除了人的主观性，提高了光机位置调整的准确度，从而提高屏幕显示效果。

Description

一种全自动DLP光机位置调整方法及装置

技术领域

本发明涉及光学投影系统领域，具体涉及一种全自动DLP光机位置调整方法及装置。

背景技术

DLP是一种光学投影系统，投影画面的位置与大小与光路密切相关，因此DLP出厂前为了保证画面位于屏幕正中间，并且满屏显示，达到最佳的显示效果，需要调整光机与屏幕的相对位置；光机的调整目前经历了两个阶段的发展：1、手动六轴调整，将DLP固定在精密机械六轴调整台上，根据投影画面在屏幕上的相对位置，手动调整六轴调整台在空间六个方向（上下左右前后旋转）的偏移量；2、电动六轴调整，电动六轴有A、B、C、D、E、F六个轴，A轴调整图像的水平位置，B轴调整图像垂直位置，C轴调整光机前后位置即图像大小，D轴旋转图像，E轴调整画面水平梯度，F轴调整画面垂直梯度，各个轴的作用如图1所示，每个轴对应一个电机进行驱动调整；将DLP固定在电动六轴调整台上，根据投影画面在屏幕上的相对位置，用户通过命令控制电机转动调整六轴调整台在空间六个方向（上下左右前后旋转）的偏移量。

目前这两种方法都需要测试人员在屏幕前面实时观测画面显示效果，来决定需要调整六轴中的哪一个轴及调整方向和调整量，需要经验丰富的测试人员来回调整很多次才能达到一个较好的效果，同时由于不同测试人员对画面观测主观性较大，因此不同测试人员调整出来的效果会不一样。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够实现全自动调整光机位置的全自动DLP光机位置调整方法。

本发明还提供一种能够实现全自动调整光机位置的全自动DLP光机位置调整装置。

为解决上述技术问题，本发明第一个发明目的的技术方案如下：

一种全自动DLP光机位置调整方法，包括步骤：

拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像；

对拍摄图像进行处理获取调整参数；

根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面的调整。

作为一种优选方案，所述对拍摄图像进行处理获取调整参数的具体步骤包括：

对拍摄图像进行二值化处理，其中电动六轴调整台中的一个轴对应一张测试图，并且一张测试图对应一张拍摄图像；

扫描二值化图像中各个像素点的亮度值；

依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。

作为进一步的优选方案，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平度的D轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线；

依据D轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线在垂直方向上的偏移像素点；

根据偏移像素点计算出该拍摄图像中白线偏移水平方向的角度；

根据白线偏移水平方向的角度确定D轴的转动方向和转动量。

作为进一步的优选方案，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平位置的A轴时，其所对应的测试图中包括正中央垂直方向的白线；

依据A轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线的水平坐标值；

将白线的水平坐标值和和画面水平中央标准坐标值进行比较获取白线水平位置偏移值；

根据白线水平位置偏移值确定A轴的转动方向和转动量。

作为进一步的优选方案，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直位置的B轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线；

依据B轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取白线的垂直坐标值；

将白线的垂直坐标值和画面垂直中央标准坐标值进行标记获取白线垂直位置偏移值；

根据白线垂直位置偏移值确定B轴的转动方向和转动量。

作为进一步的优选方案，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平梯度的E轴时，其所对应的测试图中包括上下两条平行等长白线；

依据E轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

将两条白线的像素点个数进行比较获取画面水平梯度偏移值；

根据画面水平梯度偏移值确定E轴的转动方向和转动量。

作为进一步的优选方案，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直梯度的F轴时，其所对应的测试图中包括左右两条平行等长白线；

依据F轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

将两条白线的像素点个数进行比较获取画面垂直梯度偏移值；

根据画面垂直梯度偏移值确定F轴的转动方向和转动量；

当二值化图像所对应的是用于调整画面大小的C轴时，其所对应的测试图中包括正中央的圆；

依据F轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取像素点的水平坐标值；

根据像素点的水平坐标值获取拍摄图像中圆的半径；

将拍摄图像中圆的半径与其对应的测试图中圆的半径进行比较获取画面大小缩放值

根据画面大小缩放值确定C轴的转动方向和转动量。

作为一种优选方案，所述对拍摄图像进行处理获取调整参数之前还对拍摄图像进行存储。

本发明第二个发明目的的技术方案如下：

一种全自动DLP光机位置调整装置，包括DLP和电动六轴调整台，还包括：

用于拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像的图像采集装置；

用于对拍摄图像进行处理获取调整参数的数据处理装置；

所述数据处理装置还用于根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面调整；

其中图像采集装置安装在DLP上，其与数据处理装置连接，数据处理装置与电动六轴调整台连接，DLP固定在电动六轴调整台中。

作为一种优选方案，所述数据处理装置包括：

存储单元，用于存储拍摄图像，其中电动六轴调整台中的一个轴对应一张测试图，并且一张测试图对应一张拍摄图像；

二值化处理单元，用于对拍摄图像进行二值化处理，；

亮度值扫描单元，用于扫描二值化图像中各个像素点的亮度值；

调整参数获取单元，用于依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明能够对DLP的光机和屏幕的相对位置进行全自动调整，极大提高了调整效率，且节省了大量的人力物力。而且，本发明中对光机位置的调整参数是根据拍摄到的屏幕实际显示的画面图像进行处理获取的，排除了人的主观性，提高了光机位置调整的准确度，从而提高屏幕显示效果。

附图说明

图1 为电动六轴调整台中六个轴的调整作用示意图；

图2为本发明中一种全自动DLP光机位置调整方法的流程图；

图3为六个轴所对应的测试图；

图4为本发明中一种全自动DLP光机位置调整装置的架构图；

图5为本发明中全自动DLP光机位置调整装置的具体实施例的架构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图2所示，为本发明中一种全自动DLP光机位置调整方法的流程图，一种全自动DLP光机位置调整方法的具体步骤包括：

（S101）拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像；

（S102）对拍摄图像进行处理获取调整参数；

（S103）根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面的调整。

在实际应用中，电动六轴调整台的一个轴对应一张测试图，对于步骤（S101），DLP根据对不同的轴播放不同的测试图，使得拍摄图像与轴一一对应。

在步骤（S102）之前，还对拍摄图像进行存储。

对于步骤（S102）是为了获取调整参数对光机和屏幕相对位置进行调整，其具体步骤为：

（S201）对拍摄图像进行二值化处理，由于拍摄图像是与轴一一对应，对拍摄图像进行二值化所获得的二值化图像也与轴一一对应；

（S202）扫描二值化图像中各个像素点的亮度值，；

（S203）依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。

对于步骤（S201），对拍摄图像中的每个像素点按亮度值做二值化处理，即将亮度值大于一个设定阈值的像素点的亮度值置换成255（全白），将亮度值小于或等于设定阈值的像素点的亮度值置换成0（全黑），这样就获得二值化图像，使得图像对比度提高，方便后续处理。

由于电动六轴调整台中六个轴对光机和屏幕的相对位置调整作用都是不一样的，不同的轴所对应的拍摄图像都分别进行处理，以获取各个轴的调整参数对光机和屏幕的相对位置进行调整，具体地对于步骤（S203）中，获取不同二值化图像所对应的轴的调整参数具体步骤如下：

（a）获取电动六轴调整台中用于调整画面水平度的D轴调整参数时，具体步骤为：

（a1）当二值化图像所对应的是用于调整画面水平度的D轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线，如图3所示的测试图1；

（a2）依据D轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线在垂直方向上的偏移像素点；

（a3）根据偏移像素点计算出该拍摄图像中白线偏移水平方向的角度；

（a4）根据白线偏移水平方向的角度确定D轴的转动方向和转动量。

在一个具体的实施例中，拍摄图像经过二值化处理后其背景变成全黑，剩下一条亮线，一个简化方法是一开始设置测试图时，即将其设置成背景为黑色，在正中央水平位置画上一条白线的图像。二值化拍摄图像后，从左到右按列读取每个像素点的亮度值，当连续读取n个（如n=3）像素点的亮度值为255时，则表示扫描到亮线，然后向右跳m个（如m=300）个像素点，继续读取像素点的亮度值，若还能够连续读取到n个像素点的亮度值为255，则表面该亮线位于水平方向上，不用对D轴进行调整，也就是不用调整画面的水平度。若不能连续读取到n个像素点的亮度值为255，向上或向下沿垂直方向继续扫描像素点的亮度值，直至再次读取到n个连续像素点的亮度值为255，表明像素点重新回到该亮线上，记录下此处扫描在垂直方法的偏移像素点+/-p，由公式tanθ＝+/-p/300，算出白线偏移水平方向的角度， tanθ的大小和极确定D轴的转动方向和转动量，控制电动六轴调整台中D轴的转动方向和转动量，旋转光机，使屏幕上的白线达到水平状态。

（b）获取电动六轴调整台中用于调整画面水平位置的A轴调整参数时，具体步骤为：

（b1）当二值化图像所对应的是用于调整画面水平位置的A轴时，其所对应的测试图中包括正中央垂直方向的白线，如图3中所示的测试图2；

（b2）依据A轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线的水平坐标值；

（b3）将白线的水平坐标值和和画面水平中央标准坐标值进行比较获取白线水平位置偏移值；

（b4）根据白线水平位置偏移值确定A轴的转动方向和转动量。

在一个具体的实施例中，二值化拍摄图像后，从左到右按列扫描像素点的亮度值，当扫描到白线时，纪录下该亮线的水平坐标值n1,将其与画面水平中央标准坐标值n2进行比较获取白线水平位置偏移值，当n1=n2的时候，表明屏幕画面位于水平正中央，不需要调整，当n1>n2时，表明画面水平偏右，则根据n1与n2的差值大小沿一个方向驱动A轴，当n1<n2时，表明画面水平偏左，则沿另一个方向驱动A轴。 

（c）获取电动六轴调整台中用于调整画面垂直位置的B轴调整参数时，具体步骤为：

（c1）当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直位置的B轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线，如图3所示的测试图1；

（c2）依据B轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取白线的垂直坐标值；

（c3）将白线的垂直坐标值和画面垂直中央标准坐标值进行标记获取白线垂直位置偏移值；

（c4）根据白线垂直位置偏移值确定B轴的转动方向和转动量。

在一个具体的实施例中，二值化拍摄图像后，从上到下按行扫描像素点的亮度值，当扫描到该白线时，纪录下该线的垂直坐标值n3,将其与画面垂直中央标准坐标值n4进行比较获取白线垂直位置偏移值，当n3=n4的时候，表明画面位于垂直正中央，不需要调整，当n3>n4时，表明画面垂直偏下，则根据n3与n4的差值大小沿一个方向驱动B轴，当n3<n4时，表明画面垂直偏上，则沿另一个方向驱动B轴。

（d）获取电动六轴调整台中用于调整画面水平梯度的E轴调整参数时，具体步骤为：

（d1）当二值化图像所对应的是用于调整画面水平梯度的E轴时，其所对应的测试图中包括上下两条平行等长白线，如图3所示的测试图3；

（d2）依据E轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

（d3）将两条白线的像素点个数进行比较获取画面水平梯度偏移值；

（d4）根据画面水平梯度偏移值确定E轴的转动方向和转动量。

在一个具体的实施例中，二值化拍摄图像后，从上到下按行扫描各像素点的亮度值，当扫描到上下两条平行白线中位于上面的白线时，记录下这条白线所占像素点个数n5，当扫描到位于下面白线时，也记录下该条白线所占像素点个数n6,将n5与n6进行比较获取画面水平梯度偏移值，当n5=n6的时候，表明不存在水平梯度，不需要调整，当n5>n6时，表明上端图像较下端宽，则根据n5与n6的差值大小沿一个方向驱动E轴，当n5<n6时，则沿另一个方向驱动E轴。

（e）获取电动六轴调整台中用于调整画面垂直梯度的F轴调整参数时，具体步骤为：

（e1）当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直梯度的F轴时，其所对应的测试图中包括左右两条平行等长白线，如图3所示的测试图4；

（e2）依据F轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

（e3）将两条白线的像素点个数进行比较获取画面垂直梯度偏移值；

（e4）根据画面垂直梯度偏移值确定F轴的转动方向和转动量。

在一个具体的实施例中，二值化拍摄图像后，从左到右按列扫描各像素点的亮度值，当扫描到左右两条平行白线中位于左边的白线时，记录下这条白线所占像素点个数n7，当扫描到位于右边白线时，也记录下该条白线所占像素点个数n8, 将n7与n8进行比较获取画面垂直梯度偏移值，当n7=n8的时候，表明不存在垂直梯度，不需要调整，当n7>n8时，表明左边图像较右边宽，则根据n7与n8的差值大小沿一个方向驱动F轴，当n7<n8时，沿另一个方向驱动F轴

（f）获取电动六轴调整台中用于调整画面大小的C轴调整参数时，具体步骤为：

（f1）当二值化图像所对应的是用于调整画面大小的C轴时，其所对应的测试图中包括正中央的圆，如图3的测试图5；

（f2）依据F轴所对应的二值化图像找中各个像素点的亮度值获取像素点的水平坐标值；

（f3）根据像素点的水平坐标值获取拍摄图像中圆的半径；

（f4）将拍摄图像中圆的半径与其对应的测试图中圆的半径进行比较获取画面大小缩放值

（f）根据画面大小缩放值确定C轴的转动方向和转动量。

在一个具体实施例中，二值化拍摄图像后，在画面垂直方向的正中央，从左往右扫描会扫描到到两次亮点，并纪录下这两个点的水平坐标值n9、n10，则屏幕上的圆半径R1=(n10-n9)/2，将R1与原始测试图5中的圆半径R2进行比较，当R1>R2时，表明投影画面过大，则根据R1与R2的差值大小沿一个方向驱动C轴，当R1<R2时，表明投影画面过小，则沿另一个方向驱动C轴。

本发明通过DLP播放标准的测试图，拍摄DLP的屏幕画面，将拍摄到的画面进行存储并进行处理，根据相应算法获取电动六轴调整台中各个轴的调整参数，根据调整参数来驱动相应轴的电机转动来调整光机位置，实现对DLP光机进行全自动调整，而且由于对各个轴的调整是根据特定算法实现的，排除了人的主观性能对调整效果的影响，能够保证调整后的屏幕效果。

下面结合具体实施例对本发明中的第二个技术方案作进一步的说明。

如图4所示，为本发明中一种全自动DLP光机位置调整装置的架构图，其包括DLP、电动六轴调整台、图像采集装置和数据处理装置；图像采集装置安装在DLP上，其与数据处理装置连接，数据处理装置与电动六轴调整台连接，DLP固定在电动六轴调整台中；

图像采集装置，用于拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像，其可以采用摄像头实现；

数据处理装置，用于对拍摄图像进行处理获取调整参数，并根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面调整；具体地，数据处理装置包括：

存储单元，用于存储拍摄图像，其中电动六轴调整台中的一个轴对应一张测试图，并且一张测试图对应一张拍摄图像；

二值化处理单元，用于对拍摄图像进行二值化处理，；

亮度值扫描单元，用于扫描二值化图像中各个像素点的亮度值；

调整参数获取单元，用于依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。

关于数据处理装置，其可以采用FPGA实现。在采用FPGA实现数据处理装置的功能时，其需要完成两大功能，一是设置存储介质实现存储控制：将前端图像采集装置（如摄像头）采集到的数据存于存储介质中，以供后面图像处理模块调用；而是二值化处理单元、亮度值扫描单元和调整参数获取单元集成为一体的图像处理模块，按设定的算法实现拍摄图像与标准测试图的对比，从而获取电动六轴调整台中各个轴的调整参数，以实现对DLP光机的调整，具体的架构图如图5所示。

Claims (8)

1.一种全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，包括步骤：

DLP根据对不同的轴播放不同的测试图，拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像；

对拍摄图像进行处理获取调整参数；

根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面的调整；

所述对拍摄图像进行处理获取调整参数的具体步骤包括：

对拍摄图像进行二值化处理，其中电动六轴调整台中的一个轴对应一张测试图，并且一张测试图对应一张拍摄图像；

扫描二值化图像中各个像素点的亮度值；

依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。

2.根据权利要求1所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平度的D轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线；

依据D轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线在垂直方向上的偏移像素点；

根据偏移像素点计算出该拍摄图像中白线偏移水平方向的角度；

根据白线偏移水平方向的角度确定D轴的转动方向和转动量。

3.根据权利要求1所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平位置的A轴时，其所对应的测试图中包括正中央垂直方向的白线；

依据A轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线的水平坐标值；

将白线的水平坐标值和画面水平中央标准坐标值进行比较获取白线水平位置偏移值；

根据白线水平位置偏移值确定A轴的转动方向和转动量。

4.根据权利要求1所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直位置的B轴时，其所对应的测试图中包括正中央水平方向的白线；

依据B轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取白线的垂直坐标值；

将白线的垂直坐标值和画面垂直中央标准坐标值进行标记获取白线垂直位置偏移值；

根据白线垂直位置偏移值确定B轴的转动方向和转动量。

5.根据权利要求1所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面水平梯度的E轴时，其所对应的测试图中包括上下两条平行等长白线；

依据E轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

将两条白线的像素点个数进行比较获取画面水平梯度偏移值；

根据画面水平梯度偏移值确定E轴的转动方向和转动量。

6.根据权利要求1所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数的具体步骤是：

当二值化图像所对应的是用于调整画面垂直梯度的F轴时，其所对应的测试图中包括左右两条平行等长白线；

依据F轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取两条白线所占的像素点个数；

将两条白线的像素点个数进行比较获取画面垂直梯度偏移值；

根据画面垂直梯度偏移值确定F轴的转动方向和转动量；

当二值化图像所对应的是用于调整画面大小的C轴时，其所对应的测试图中包括正中央的圆；

依据F轴所对应的二值化图像中各个像素点的亮度值获取像素点的水平坐标值；

根据像素点的水平坐标值获取拍摄图像中圆的半径；

将拍摄图像中圆的半径与其对应的测试图中圆的半径进行比较获取画面大小缩放值；

根据画面大小缩放值确定C轴的转动方向和转动量。

7.根据权利要求1-6任一项所述的全自动DLP光机位置调整方法，其特征在于，所述对拍摄图像进行处理获取调整参数之前还对拍摄图像进行存储。

8.一种全自动DLP光机位置调整装置，其特征在于，包括DLP和电动六轴调整台，还包括：

用于拍摄DLP播放测试图的屏幕画面图像的图像采集装置；

用于对拍摄图像进行处理获取调整参数的数据处理装置；

所述数据处理装置还用于根据调整参数控制电动六轴调整台对DLP中的光机和屏幕相对位置进行调整，实现屏幕画面调整；

其中图像采集装置安装在DLP上，其与数据处理装置连接，数据处理装置与电动六轴调整台连接，DLP固定在电动六轴调整台中；

所述数据处理装置包括：

存储单元，用于存储拍摄图像，其中电动六轴调整台中的一个轴对应一张测试图，并且一张测试图对应一张拍摄图像；

二值化处理单元，用于对拍摄图像进行二值化处理；

亮度值扫描单元，用于扫描二值化图像中各个像素点的亮度值；

调整参数获取单元，用于依据各像素点的亮度值计算确定出二值化图像所对应的轴的转动方向和转动量作为调整参数。