CN104954714B - 手背投影方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手背投影方法和装置，先控制激光发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度调整发射角度直，并在每次调整角度时采集一次图像；根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,记录每个激光步进角度对应激光点的光强；将激光发射角度设置为最大激光点的光强值对应的发射角度后进行发射；将摄像头进行步进扫描动作,并在每次步进时采集一次图像；根据采集的图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度并作为最佳角度值；然后根据该最佳角度值设置投影设备的投影角度进行投影。从而实现在人类手背上直接显示而不依赖于显示屏。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿戴设备，特别涉及一种穿戴设备的投影方法和装置。
背景技术
图像显示是人机交互最重要的部分,目前的显示都是通过显示屏幕设备实现,或者通过投影设备将图像投影到一个大的平面体上实现。显示屏幕是电子设备的很大一部分,占据电子设备本身很大的重量和体积比重,造成电子设备携带不方便。而目前的投影设备依赖于大的平面体,当用户处于开阔地带或者在自然条件下，很难找到一个自然的平面体作为投影载体。所以如果能有一个可以不带屏幕，在任何地方可以通过投影和用户进行人机交互的方法是非常有意义的。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种穿戴设备的投影方法，可以在人类手背上直接显示而不依赖于显示屏，以便随时随地进行图像显示和人机交互，而且还可针对不同人体手背弯曲角度形状而得到最佳投影角度。
本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：一种手背投影方法，包括：
步骤10、当用户佩戴好设备,并使设备的激光发射器的发射方向、摄像头方向和投影设备的投影方向都是从用户的手腕朝向手背的方向；
步骤20、投影初始，控制激光发射器的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度；
步骤30、此时的摄像头角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像；
步骤40、根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后，将激光发射角度设置为具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
步骤50、当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后，将摄像头进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值，在这期间，摄像头会在每次步进时采集一次图像；
步骤60、根据采集的图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度并作为最佳角度值进行存储；
步骤70、然后根据该最佳角度值设置投影设备的投影角度进行投影。
进一步的，本发明方法还可包括：
步骤80、投影开始之后,每隔一段时间，摄像头会开启并在最佳角度上采集一张图像进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，如果采集到的图像中的4个亮点都存在且呈矩形角部分布则表示投影正常,则摄像头和投影效果判断单元进入休眠,等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则回到步骤20开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种穿戴设备的投影装置，可以在人类手背上直接显示而不依赖于显示屏，以便随时随地进行图像显示和人机交互，而且还可针对不同人体手背弯曲角度形状而得到最佳投影角度。
本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：一种手背投影装置，包括激光发射器、激光扫描步进电机、激光扫描电机控制器、最佳角度分析判断单元、摄像头、摄像扫描步进电机、摄像扫描电机控制器、最佳角度存储单元、投影设备角度控制器电机、投影设备以及投影角度扫描范围存储单元；所述激光发射器、激光扫描步进电机、激光扫描电机控制器、最佳角度分析判断单元、摄像头、摄像扫描步进电机、摄像扫描电机控制器、最佳角度存储单元、投影设备角度控制器电机以及投影设备依次连接；所述投影角度扫描范围存储单元连接所述摄像扫描电机控制器；
投影初始，所述激光扫描电机控制器控制激光发射器的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度；此时的摄像头角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元；
所述最佳角度分析判断单元根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后,所述最佳角度分析判断单元将得到的具有最大光强值的激光点对应的激光发射角度送给所述激光扫描电机控制器将所述激光发射器的激光发射角度设置为得到具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后,所述最佳角度分析判断单元控制所述摄像扫描电机控制器将摄像头进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值,其中最大投影角度值存储在所述投影角度扫描范围存储单元中，在这期间，摄像头会在每次步进时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元进行分析；
所述最佳角度分析判断单元会在图像中根据图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度,并将其存储到所述最佳角度存储单元；
然后所述投影设备角度控制器根据所述最佳角度存储单元的最佳角度值设置投影角度进行投影。
进一步的，本发明装置还可包括投影效果判断单元，该投影效果判断单元分别连接所述摄像头、激光扫描电机控制器以及所述摄像扫描电机控制器；投影开始之后,每隔一段时间，摄像头会开启并在最佳角度上采集一张图像送往该投影效果判断单元进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，如果采集到的图像中的4个亮点都存在且呈矩形角部分布则表示投影正常,则摄像头和投影效果判断单元进入休眠，等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
本发明具有如下优点：
1、可以直接通过可穿戴在人体手背上的投影设备进行显示,不需要其他的屏幕设备；
2、可以通过激光点扫描测试,自动根据用户不同的佩戴习惯和人体手背的不同弯曲角度和形状造成不同的投影角度来寻找最佳投影角度,以达到最佳显示效果；
3、可以寻找投影最佳位置,先根据最强激光反射光强最强的角度找到最适合的投影手背位置,然后调整投影角度将最适合投影的手背位置能正好处于投影内容的中心,以达到最佳的投影效果；
4、由于用户的手背角度会经常变化,所以摄像头会间歇工作,以确认投影范围没有出错,如果出错，则重新扫描以重新确认最佳投影角度。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明穿戴设备的投影方法的执行流程图。
图2为本发明穿戴设备投影方向的状态示意图。
图3为本发明穿戴设备的投影装置的原理结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的手背投影方法，包括：
步骤10、当用户佩戴好设备100,如图2所示，并使设备100的激光发射器的发射方向、摄像头方向和投影设备的投影方向一致，都是从用户的手腕朝向手背的方向；
步骤20、投影初始，控制激光发射器的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度(该最大发射角度可以延自手指处)；
步骤30、此时的摄像头角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像；
步骤40、根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点(激光点的亮度会明显大于周边的环境光强),然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后，将激光发射角度设置为具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
步骤50、当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后，将摄像头进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值，在这期间，摄像头会在每次步进时采集一次图像；
步骤60、根据采集的图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度并作为最佳角度值进行存储；
步骤70、然后如图2所示，根据该最佳角度值设置投影设备的投影角度进行投影。
步骤80、投影开始之后,每隔一段时间，比如说10秒，摄像头会开启并在最佳角度上采集一张图像进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，如果采集到的图像中的4个亮点都存在且呈矩形角部分布则表示投影正常,则摄像头和投影效果判断单元进入休眠,等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则回到步骤20开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
如图1至图3所示，本发明的手背投影装置，包括激光发射器1、激光扫描步进电机2、激光扫描电机控制器3、最佳角度分析判断单元4、摄像头5、摄像扫描步进电机6、摄像扫描电机控制器7、最佳角度存储单元8、投影设备角度控制器电机9、投影设备10、投影角度扫描范围存储单元11以及投影效果判断单元12。
所述激光发射器1、激光扫描步进电机2、激光扫描电机控制器3、最佳角度分析判断单元4、摄像头5、摄像扫描步进电机6、摄像扫描电机控制器7、最佳角度存储单元8、投影设备角度控制器电机9以及投影设备10依次连接；所述投影角度扫描范围存储单元11连接所述摄像扫描电机控制器7；所述投影效果判断单元12分别连接所述摄像头5、激光扫描电机控制器3以及所述摄像扫描电机控制器7；其中，
所述激光发射器1负责进行激光柱产生并发射；
所述激光扫描步进电机2负责控制激光发射器1,在垂直于手背投影信息承载平面的方向进行上下扫描动作；
所述激光扫描电机控制器3负责控制激光扫描步进电机2的具体扫描角度,并在收到最佳角度分析判断单元4的判断结果后,持续调整激光扫描步进电机2的激光发射角度,以达到光点分析判断的最佳判断结果；
所述最佳角度分析判断单元4负责对图像中的激光点进行判断和分析,判断得到最佳的投影角度的图像,并在分析得到最佳投影角度图像时通知激光扫描电机控制器3将最佳角度信息送往所述最佳角度存储单元8；
所述摄像头5负责采集激光发射器1的激光发射方向上的图像信息,并将图像送往最佳角度分析判断单元4；摄像头5的摄像角度可调节范围等于投影设备的投影角度可调节范围；
所述摄像扫描步进电机6负责控制摄像头5的角度,在垂直于手背投影信息承载平面的方向进行上下扫描动作；
所述摄像扫描电机控制器7负责控制摄像扫描步进电机6的具体扫描角度,并在收到最佳角度分析判断单元4的判断结果后,将最佳扫描角度信息存储到最佳角度存储单元8；
所述最佳角度存储单元8负责接收摄像扫描电机控制器7送来的最佳角度信息,并将该信息送往投影设备角度控制电机9；
所述投影设备角度控制器电机9负责根据最佳角度存储单元8送来的最佳角度信息调整投影设备角度；
所述投影设备10负责将人机交互的图像信息投影到用户手背上；
所述投影角度扫描范围存储单元11负责存储投影设备10可以扫描的角度范围；
所述投影效果判断单元12负责在投影开始后,定期通过摄像头5采集的图像判断投影图像的效果十分正常,如果不正常则控制激光扫描电机控制器3和摄像扫描电机控制器7重新开始整个最佳投影点的扫描判断。
本发明的手背投影装置的投影流程如下：
当用户佩戴好设备100,如图2所示，并使设备100的激光发射器1的发射方向、摄像头5方向和投影设备10的投影方向一致，都是从用户的手腕朝向手背的方向；
投影初始，所述激光扫描电机控制器3控制激光发射器1的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度；此时的摄像头5角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元；
所述最佳角度分析判断单元4根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后,所述最佳角度分析判断单元4将得到的具有最大光强值的激光点对应的激光发射角度送给所述激光扫描电机控制器3将所述激光发射器1的激光发射角度设置为得到具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后,所述最佳角度分析判断单元4控制所述摄像扫描电机控制器7将摄像头5进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值,其中最大投影角度值存储在所述投影角度扫描范围存储单元11中，在这期间，摄像头5会在每次步进时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元4进行分析；
所述最佳角度分析判断单元4会在图像中根据图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度,并将其存储到所述最佳角度存储单元8；
然后所述投影设备角度控制器9根据所述最佳角度存储单元8的最佳角度值设置投影角度进行投影。
投影开始之后,每隔一段时间，比如说10秒，摄像头5会开启并在最佳角度上采集一张图像送往该投影效果判断单元12进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，投影效果判断单元12会根据采集到的图像判断图像的4个角沿是否完整,以防止用户手部角度变化造成投影内容不能被完整投影到手背上，判断方法为根据亮度找到采集图像中是否存在高亮度的4个矩形边角分布的点，如果采集到的图像中的4个亮点都存在则表示投影正常,则摄像头5和投影效果判断单元12进入休眠，等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (4)
1.一种手背投影方法，其特征在于：包括：
步骤10、当用户佩戴好设备,并使设备的激光发射器的发射方向、摄像头方向和投影设备的投影方向都是从用户的手腕朝向手背的方向；
步骤20、投影初始，控制激光发射器的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度；
步骤30、此时的摄像头角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像；
步骤40、根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后，将激光发射角度设置为具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
步骤50、当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后，将摄像头进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值，在这期间，摄像头会在每次步进时采集一次图像；
步骤60、根据采集的图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度并作为最佳角度值进行存储；
步骤70、然后根据该最佳角度值设置投影设备的投影角度进行投影。
2.根据权利要求1所述的一种手背投影方法，其特征在于：还包括：
步骤80、投影开始之后,每隔一段时间，摄像头会开启并在最佳角度上采集一张图像进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，如果采集到的图像中的4个亮点都存在且呈矩形角部分布则表示投影正常,则摄像头和投影效果判断单元进入休眠,等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则回到步骤20开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
3.一种手背投影装置，其特征在于：包括激光发射器、激光扫描步进电机、激光扫描电机控制器、最佳角度分析判断单元、摄像头、摄像扫描步进电机、摄像扫描电机控制器、最佳角度存储单元、投影设备角度控制器电机、投影设备以及投影角度扫描范围存储单元；所述激光发射器、激光扫描步进电机、激光扫描电机控制器、最佳角度分析判断单元、摄像头、摄像扫描步进电机、摄像扫描电机控制器、最佳角度存储单元、投影设备角度控制器电机以及投影设备依次连接；所述投影角度扫描范围存储单元连接所述摄像扫描电机控制器；
投影初始，所述激光扫描电机控制器控制激光发射器的发射角度从最接近手腕的角度开始向手背方向按照步进角度一步一步的调整发射角度直到最大发射角度；此时的摄像头角度位于投影角度范围的中间角度位置,会在每次步进调整角度时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元；
所述最佳角度分析判断单元根据图像中的亮度分析找到最亮的激光点,然后记录每个激光步进角度对应激光点的光强,如果图像中没有判断出有激光点,说明激光已经扫描出了摄像范围,该角度对应的激光点光强记录为零；当激光从最小角度到最大角度扫描结束后,所述最佳角度分析判断单元将得到的具有最大光强值的激光点对应的激光发射角度送给所述激光扫描电机控制器将所述激光发射器的激光发射角度设置为得到具有最大光强值的激光点对应的发射角度,并进行激光发射；
当激光发射的角度调整为具有最大光强值的激光点对应的发射角度后,所述最佳角度分析判断单元控制所述摄像扫描电机控制器将摄像头进行步进扫描动作,从最接近手腕的角度进行一直步进到最大投影角度值,其中最大投影角度值存储在所述投影角度扫描范围存储单元中，在这期间，摄像头会在每次步进时采集一次图像送往所述最佳角度分析判断单元进行分析；
所述最佳角度分析判断单元会在图像中根据图像中的亮度分析找到激光点,然后记录激光点在图像中的位置并记录其对应的步进角度，当摄像扫描完毕后,找到激光点位置最接近中心的步进角度,并将其存储到所述最佳角度存储单元；
然后所述投影设备角度控制器根据所述最佳角度存储单元的最佳角度值设置投影角度进行投影。
4.根据权利要求3所述的一种手背投影装置，其特征在于：还包括投影效果判断单元，该投影效果判断单元分别连接所述摄像头、激光扫描电机控制器以及所述摄像扫描电机控制器；
投影开始之后,每隔一段时间，摄像头会开启并在最佳角度上采集一张图像送往该投影效果判断单元进行投影效果判断，而且此时投影图像内容的四个角都会增加一个亮点作为判定依据投影出来，如果采集到的图像中的4个亮点都存在且呈矩形角部分布则表示投影正常,则摄像头和投影效果判断单元进入休眠，等待下一个间隔周期后再次启动进行投影效果判断，如果亮点不足4个,则判断为投影不正常，则开始重新扫描定位最佳投影点并重新投影。
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Address after: 350000 building, No. 89, software Avenue, Gulou District, Fujian, Fuzhou 18, China Patentee after: Ruixin Microelectronics Co., Ltd Address before: 350000 building, No. 89, software Avenue, Gulou District, Fujian, Fuzhou 18, China Patentee before: Fuzhou Rockchips Electronics Co.,Ltd. |