CN105208308A - 一种获取投影仪的最佳投影焦点的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取投影仪的最佳投影焦点的方法及系统，方法包括使投影仪向投影区域投射投影画面，并且采集包含投影仪的投影区域在内的第一环境图像；使投影仪停止向投影区域投射投影画面，并且采集包含投影区域在内的第二环境图像；根据第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面；计算投影画面的清晰度；记录投影仪的投影焦点，并建立投影画面的清晰度与投影焦点之间的对应关系；调节投影仪的投影焦点，并返回使投影仪进行投影的步骤，直至投影仪在其所有投影焦点都进行过投影；获取清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。通过上述方式，本发明能够获取投影仪的最佳投影焦点。
Description
技术领域
本发明涉及投影技术领域，特别是涉及一种获取投影仪的最佳投影焦点的方法及系统。
背景技术
投影仪，又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，其广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所等场所。其中，投影仪也可以通过不同的接口与计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等设备相连,接收不同设备的视频信号，对视频输入端的设备限制较小。
根据工作方式不同，投影仪分为CRT投影仪、LCD投影仪、DLP投影仪等。但是，由于投影仪是通过投影镜头投射图像或视频，因此，投影镜头的投影焦点不同时，或者，投影仪的位置产生变化时，投影仪所投射的图像或视频的清晰度会产生变化。为了获得最佳投射图像或视频，现有技术中大多数都是通过一边手动调节投影镜头的投影焦点，一边观看投影画面，寻找最佳投射图像或视频，手动调节投影镜头的投影焦点的方式，非常不方便。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种获取投影仪的最佳投影焦点的方法及系统，能够方便获取投影仪的最佳投影焦点。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种投影仪自动聚焦的方法，包括：使所述投影仪向投影区域投射投影画面，并且采集包含所述投影仪的投影区域在内的第一环境图像；启使所述投影仪停止向投影区域投射投影画面，并且采集包含所述投影区域在内的第二环境图像；根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面；根据图像清晰度评价算法，计算所述投影画面的清晰度；记录所述投影仪当前所处的投影焦点，并建立所述投影画面的清晰度与所述投影焦点之间的对应关系；调节所述投影仪的投影焦点，并返回使所述投影仪向投影区域投射投影画面的步骤，直至所述投影仪在其所有投影焦点都进行过投射投影画面；获取所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。
其中，所述图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法。
其中，所述根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：使所述第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得到所述投影画面。
其中，所述根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将所述第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据所述第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。
其中，所述方法还包括：使所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影；当所述投影仪位于所述最佳投影焦点时，发出最佳投影指示信号。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种投影仪自动聚焦系统，包括投影仪、图像采集装置、处理器和调焦装置，所述调焦装置与所述投影仪的投影镜头连接，用于调整所述投影仪的投影焦点，所述图像采集装置、投影仪和调焦装置均与处理器连接；所述处理器用于：控制所述投影仪向投影区域投射投影画面，并且控制所述图像采集装置采集包含所述投影仪的投影区域在内的第一环境图像；控制所述投影仪停止向投影区域投射投影画面，并且控制所述图像采集装置采集包含所述投影仪的投影区域在内的第二环境图像；根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面；根据图像清晰度评价算法，计算所述投影画面的清晰度；记录所述投影仪当前所处的投影焦点，并建立所述投影画面的清晰度与所述投影焦点之间的对应关系；控制所述调焦装置调节所述投影仪的投影焦点，并返回控制所述投影仪向投影区域投射投影画面的步骤，直至所述投影仪在其所有投影焦点都进行过投射投影画面；获取所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。
其中，所述图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法。
其中，所述处理器用于根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：所述处理器用于：使所述第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得所述投影画面，或者，所述处理器用于根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将所述第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据所述第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。
其中，所述处理器还用于控制所述调焦装置将所述投影仪的投影焦点调整至最佳焦点，并控制所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影；所述自动聚焦系统还包括指示装置，所述指示装置与所述处理器连接；所述处理器还用于在使所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影时，控制所述指示装置发出最佳投影指示信号。
其中，所述指示装置为指示灯；所述指示装置发出最佳投影指示信号为所述指示灯亮起。
其中，所述图像采集装置的取景镜头设置为CCD或CMOS摄像镜头。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将投影仪调节至不同的投影焦点，并分别采集在投影仪投射投影画面时的第一环境图像，以及在投影仪停止投射投影画面时的第二环境图像，根据第二环境图像和第二环境图像获得各投影焦点对应的投影画面，计算各投影画面的清晰度，而投影画面的清晰度越高，投影画面就越清楚，因此，提取将清晰度最大的投影画面对应的投影焦点，并作该投影焦点作为最佳投影焦点；当然，还可以将投影仪调节至最佳投影焦点进行投影，实现投影仪的自动聚焦。
附图说明
图1是本发明获取投影仪的最佳投影焦点的系统实施方式的示意图；
图2是本发明获取投影仪的最佳投影焦点的方法实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，获取投影仪的最佳投影焦点的系统20包括投影仪21、图像采集装置22、处理器23和调焦装置24，调焦装置24与投影仪21的投影镜头连接，用于调整投影仪21的投影焦点，图像采集装置22、投影仪21和调焦装置24均与处理器23连接。当然，调焦装置24也可以集成在投影仪21的内部，与投影仪21成为一体。在本实施方式中，图像采集装置22的取景镜头设置有CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)或者CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)。
处理器23向投影仪21发送启动投影信号，以使投影仪21向投影区域投射投影画面，向图像采集装置22发送图像采集信号，以使图像采集装置22采集包含投影仪21的投影区域在内的第一环境图像。在采集到第一环境图像后，处理器23向投影仪发送停止投射信号，以使投影仪停止向投影区域投射投影画面，并向图像采集装置发送图像采集信号，以使图像采集装置22采集包含投影仪21的投影区域在内的第二环境图像。图像采集信号用于指示图像采集装置进行采集图像的信号，其中，图像采集装置采集到第一、第二环境图像后，会把第一、第二环境图像发送至处理器；另外，图像采集装置22在采集第一环境图像和第二环境图像时，其拍摄条件相同，即：图像采集装置22的取景角度、曝光时间、光圈大小和取景焦点等等均相同，并且图像采集装置22是对同一区域进行拍摄得到的。
处理器23根据第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面。由于图像采集装置22采集环境图像的采集范围包含投影区域，因此，第二环境图像包含投影画面，而第一环境图像没有包含投影画面，则可以通过对第一环境图像和第二环境图像进行处理，提取出投影画面。具体的，处理器23根据使第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得投影画面。更具体的，处理器23根据预设行列矩阵划分算法，将第一环境图像和第二环境图像分别划分为多个像素点，使第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得到投影画面的像素点，根据预设行列矩阵划分算法，将投影画面的各个像素点组合形成完整的投影画面。当然，提取投影画面的方式也不仅仅限于上述方法，例如：根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。在变换域下提取投影画面，可以减少计算量，提高处理效率。
在获得投影画面后，处理器23根据图像清晰度评价算法，计算投影画面的清晰度,记录投影仪21当前所处的投影焦点，并建立投影画面的清晰度与投影仪21当前所处的投影焦点之间的对应关系，然后处理器23向调焦装置24发送调焦信号，以使调焦装置24调节投影仪21的投影焦点，并返回向投影仪21发送启动投射信号的步骤，直至投影仪21在其所有投影焦点都进行过投射投影画面。处理器23还用于获取清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。
当投影仪21位于不同投影焦点时，其投影画面的清晰度可能不相同，通过将投影仪21调节至在各个投影焦点，并获取其各个投影画面的清晰度以及投影焦点，而清晰度越大其对应的投影画面越清晰，因此，清晰度最大的投影画面对应的投影焦点为最佳焦点。在本实施方式中，图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法，当然，本领域技术人员也可以采用其它算法计算投影画面的清晰度，此处不再一一赘述。另外，需要说明的是：处理器每次向调焦装置所发送的调焦信号中所携带的投影焦点均不相同。
进一步的，在获取到最佳投影焦点后，处理器23还可以控制调焦装置24将投影仪21的投影焦点调整至最佳焦点，以使投影仪21位于最佳投影焦点进行投影。而投影仪21在最佳投影焦点进行投影时，其投影画面也最清晰，从而实现了投影仪21的自动聚焦。
为了方便用户获知投影仪21的调整状态，系统还包括指示装置25，指示装置25与处理器23连接。当处于寻找投影仪21的最佳投影焦点的过程中时，处理器23可以控制指示装置25发出寻找最佳投影焦点信息，当最佳投影焦点已找到，并且投影仪21处于最佳投影焦点进行投影时，处理器23可以控制指示装置25发出最佳投影指示信号。在本实施方式中，指示装置25为指示灯，当处于寻找投影仪21的最佳投影焦点的过程中时，处理器23指示灯熄灭，当投影仪21处于最佳投影焦点进行投影时，指示灯亮起，又或者，当处于寻找投影仪21的最佳投影焦点的过程中时，指示灯亮起第一颜色，当投影仪21处于最佳投影焦点进行投影时，指示灯亮起第二颜色。
在本发明实施方式中，将投影仪调节至不同的投影焦点，并分别采集在投影仪投射投影画面时的第一环境图像，以及在投影仪停止投射投影画面时的第二环境图像，根据第二环境图像和第二环境图像获得各投影焦点对应的投影画面，计算各投影画面的清晰度，而投影画面的清晰度越高，投影画面就越清楚，因此，提取将清晰度最大的投影画面对应的投影焦点，并作该投影焦点作为最佳投影焦点；当然，还可以将投影仪调节至最佳投影焦点进行投影，实现投影仪的自动聚焦。
本发明又提供投影仪自动聚焦的方法实施方式。请参阅图2，投影仪自动聚焦的方法包括：
步骤S301：使投影仪向投影区域投射投影画面，并且采集包含投影仪的投影区域在内的第一环境图像；
在采集第二环境图像时，投影仪处于投射投影画面的状态，因此，第一环境图像包含投影画面。
步骤S302：使投影仪停止向投影区域投射投影画面，并且采集包含所述投影区域在内的第二环境图像；
在采集第一环境图像时，投影仪处于停止投射投影画面的状态，因此，第二环境图像并没有包含投影画面。值得说明的是：在采集第一环境图像和第二环境图像时，其图像采集装置所处拍摄条件相同，即：图像采集装置的取景角度、曝光时间、光圈大小和取景焦点等等均相同，并且图像采集装置是对同一区域进行拍摄。
步骤S303：根据第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面；
由于第二环境图像没有包含投影画面，第一环境图像包含投影画面，并且两者采集图像的采集区域相同，图像采集装置的拍摄条件相同，因此，可以通过第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面。具体的，步骤S303为：使第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得所述投影画面。当然，提取投影画面的方式也不仅仅限于上述方法，例如：根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。在变换域下提取投影画面，可以减少计算量，提高处理效率。
为了投影仪进行投影，通常投影区域放置投影帘幕或者选择平整洁白的墙体作为投影区域，因此，投影区域在第一环境图像内的区域的各个像素点均比较接近。另外，第二环境图像与第一环境图像相比，其变化也是在投影区域所在区域，因此，通过，第二环境图像与第一环境图像对应的像素点相减，则投影区域以外的区域的像素点全部为零，从而提取投影画面。当然，也可以相减出来的投影画面进行还原，以避免其失真。
步骤S304：根据图像清晰度评价算法，计算投影画面的清晰度；
图像清晰度评价算法包括图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法，当然，图像清晰度评价算法也不仅于上述列举的几种算法，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的图像清晰度评价算法。
步骤S305：记录投影仪当前所处的投影焦点，并建立投影画面的清晰度与投影仪当前所处的投影焦点之间的对应关系；
投影仪位于不同投影焦点时，其投影画面的清晰度是不相同，通过建立清晰度与投影焦点之间的对应关系，方便后续进行判断。
步骤S306：调节投影仪的投影焦点，并返回使投影仪进行投影的步骤，直至投影仪在其所有投影焦点都进行过投射投影画面；
投影仪通过具有投影焦点范围，将投影焦点范围划分出若干个投影焦点，投影仪在其所有投影焦点都进行过投影是指投影仪上述若干个投影焦点都进行投影，并且获取其对应的投影画面。
步骤S307：获取清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点；
清晰度越大说明投影画面越清楚，而清晰度最大的投影画面对应的投影焦点为最佳投影焦点。值得说明的是：投影仪的投影焦点相同，但是投影仪位于不同位置时，其投影画面的清晰度也是不相同的，因此，在投影仪更换位置后，需要重新查找其最佳投影焦点。
进一步的，在获得最佳投影焦点后，还可以使投影仪进行自动聚焦，则方法还包括：
步骤S308：使投影仪位于最佳投影焦点进行投影。
投影仪位于最佳投影焦点进行投影时，其当前的投影画面是越清晰。
步骤S309：当投影仪位于最佳投影焦点时，发出最佳投影指示信号；
当然，当投影仪处于寻找最佳投影焦点的过程中时，也可以发出寻找最佳投影焦点信息，例如：当投影仪位于最佳投影焦点时，控制指示灯亮起红色，当投影仪处于寻找最佳投影焦点的过程中时，控制指示灯亮起绿色等等，以方便用户获知投影仪当前所处的状态。
在本发明实施方式中，将投影仪调节至不同的投影焦点，并分别采集在投影仪投射投影画面时的第一环境图像，以及在投影仪停止投射投影画面时的第二环境图像，根据第二环境图像和第二环境图像获得各投影焦点对应的投影画面，计算各投影画面的清晰度，而投影画面的清晰度越高，投影画面就越清楚，因此，提取将清晰度最大的投影画面对应的投影焦点，并作该投影焦点作为最佳投影焦点；当然，还可以将投影仪调节至最佳投影焦点进行投影，实现投影仪的自动聚焦。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种获取投影仪的最佳投影焦点的方法，其特征在于，包括：
使所述投影仪向投影区域投射投影画面，并且采集包含所述投影仪的投影区域在内的第一环境图像；
使所述投影仪停止向投影区域投射投影画面，并且采集包含所述投影区域在内的第二环境图像；
根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取所述投影画面；
根据图像清晰度评价算法，计算所述投影画面的清晰度；
记录所述投影仪当前所处的投影焦点，并建立所述投影画面的清晰度与所述投影焦点之间的对应关系；
调节所述投影仪的投影焦点，并返回使所述投影仪向投影区域投射投影画面的步骤，直至所述投影仪在其所有投影焦点都进行过投射投影画面；
获取所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：使所述第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得到所述投影画面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：
根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将所述第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据所述第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
使所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影；
当所述投影仪位于所述最佳投影焦点时，发出最佳投影指示信号。
6.一种获取投影仪的最佳投影焦点的系统，其特征在于，包括投影仪、图像采集装置、处理器和调焦装置，所述调焦装置与所述投影仪的投影镜头连接，用于调整所述投影仪的投影焦点，所述图像采集装置、投影仪和调焦装置均与处理器连接；
所述处理器用于：
向所述投影仪发送启动投射信号，以使所述投影仪向投影区域投射投影画面，向所述图像采集装置发送图像采集信号，以使所述图像采集装置采集包含所述投影仪的投影区域在内的第一环境图像；
向所述投影仪发送停止投射信号，以使所述投影仪停止向投影区域投射投影画面，向所述图像采集装置发送图像采集信号，控制所述图像采集装置采集包含所述投影仪的投影区域在内的第二环境图像；
根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面；
根据图像清晰度评价算法，计算所述投影画面的清晰度；
记录所述投影仪当前所处的投影焦点，并建立所述投影画面的清晰度与所述投影焦点之间的对应关系；
向所述调焦装置发送调焦信号，以所述调焦装置调节所述投影仪的投影焦点，并返回向所述投影仪发送启动投射信号的步骤，直至所述投影仪在其所有投影焦点都进行过投射投影画面；
获取所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点，并将所述清晰度为最大的投影画面对应的投影焦点作为最佳投影焦点。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述图像清晰度评价算法包括图像均方误差及峰值信噪比计算算法或者图像调制传递函数计算算法。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述处理器用于根据所述第一环境图像和第二环境图像，提取投影画面步骤包括：
使所述第一环境图像和第二环境图像对应的像素点进行相减，获得所述投影画面；
或者，
所述处理器用于根据傅立叶变换算法、沃尔什变换算法或者离散余弦变换算法分别将所述第一环境图像和第二环境图像的空间域的转换为变换域，再根据所述第一环境图像和第二环境图像提取投影画面。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述处理器还用于控制所述调焦装置将所述投影仪的投影焦点调整至最佳焦点，并控制所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影；
所述系统还包括指示装置，所述指示装置与所述处理器连接；
所述处理器还用于在使所述投影仪位于所述最佳投影焦点进行投影时，控制所述指示装置发出最佳投影指示信号。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述图像采集装置的取景镜头设置为CCD或CMOS摄像镜头。
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