CN105262968A - 自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法，投影系统包括：投影单元，用于投影画面；监控单元，用于搜索投影系统所处的空间内可用做投影面的可投影区域，并生成该可投影区域的空间位置信息；支撑单元，用于支撑投影单元和监控单元，并调整投影单元的投影方向和监控单元的监控方向；处理单元，接收可投影区域的空间位置信息，并根据空间位置信息控制支撑单元调整投影单元的投影方向，至投影单元的投影画面投放到可投影区域。本发明的监控单元搜索投影系统所处空间内可用做投影面的可投影区域，由处理单元根据可投影区域调整投影单元的朝向，使投影画面投放到可投影区域，实现投影系统自动查找对应空间内合适的投影区域并投影。

Description

自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法

技术领域

本发明涉及投影系统，更具体地说，涉及一种自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法。

背景技术

相关技术中的投影系统通常是使用者通过环境情况人工挑选选择投影系统的投影面，投影过程比较麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自动调整投影画面位置的投影系统，包括：

投影单元，用于投影画面；

监控单元，用于搜索所述投影系统所处的空间内可用做投影面的可投影区域，并生成该可投影区域的空间位置信息；

支撑单元，用于支撑所述投影单元和监控单元，并调整所述投影单元的投影方向和所述监控单元的监控方向；

处理单元，接收所述可投影区域的空间位置信息，并根据所述空间位置信息控制所述支撑单元调整所述投影单元的投影方向，至所述投影单元的投影画面投放到所述可投影区域。

优选地，所述支撑单元包括：

支架组件，供所述投影单元和监控单元安装；

驱动单元，用于驱动所述支架组件从而调整所述投影单元和监控单元的方向。

优选地，所述支架组件包括用于调整所述投影单元和监控单元的水平转向角度的第一支架；和/或，

用于调整所述投影单元和监控单元的高度转向角度的第二支架。

优选地，支架组件还包括用于调整所述投影单元绕着与其投影镜头光轴平行或重合的轴线翻转时的转动角度的第三支架。

优选地，所述驱动单元包括马达。

优选地，所述监控单元包括监控镜头，且所述监控镜头包括单监控镜头、双监控镜头、TOF镜头、结构光镜头中的一个或组合。

优选地，所述监控单元包括通过发出红外光进行监控的红外光单元，所述红外光单元集成于所述投影单元的投影光路之内，或所述红外光单元位于所述投影单元的投影出射端，且所述红外光单元的红外光投射面至少涵盖所述投影单元的投影显示区域。

优选地，其特征在于，所述处理单元包括用于存储预设投影应用画面的存储单元和投影图像处理单元；

所述投影图像处理单元根据所述监控单元的空间位置信息处理预设投影应用画面，形成基于所述可投影区域进行图像校正的投影画面，再由所述投影单元投射于所述可投影区域上。

优选地，所述处理单元还包括用于根据指令控制所述驱动单元、以使所述投影单元投射于所述可投影区域上的画面按照预设投影应用的要求在不同位置转移的指令驱动单元。

优选地，所述处理单元与所述驱动单元之间有线或无线通讯连接；

根据当前需要播放的预设投影应用画面要投向的所述可投影区域的位置向所述驱动单元发出相应的信号；

所述驱动单元再发出相应的驱动控制信号，进而驱动所述投影单元转向对投影画面进行位置调整，在所述可投影区域生成对应的投影应用画面。

优选地，所述监控单元还用于对由所述投影单元及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以判断所述投影空间内是否有至少两个相交面，并采集至少两个相交面的三维空间信息；

所述投影图像处理单元基于所述至少两个相交面的三维空间信息对所述投影应用画面进行处理，以形成基于所述至少两个相交面进行图形校正的画面，再由所述投影单元进行映射，在所述投影显示区域内形成与所述至少两个相交面匹配的投影画面。

优选地，还包括，所述投影图像处理单元根据所述投影单元相对观赏者的位置信息，对基于所述至少两个相交面进行图形校正的画面处理，匹配与观赏者对应的观赏角度，再由所述投影单元进行映射，并在所述至少两个相交面上生成具有对应效果的投影画面。

优选地，所述投影系统还包括基于所述投影画面进行互动操控的互动操控单元，所述互动操控单元与所述信息处理单元通讯连接，以实现基于所述投影画面的互动操控。

优选地，所述互动操控单元包括基于无线通信的遥控器，所述遥控器包括手机、平板电脑、游戏手柄、或空中鼠标中一种或多种的组合。

优选地，所述遥控器包括用于传输互动操控信号的.G模块、蓝牙模块、或者WIFI模块中的一种或组合。

优选地，所述互动操控单元包括基于红外光的外部遥控器及红外监控镜头；

所述外部遥控器可在所述投影显示区域内形成红外光斑，所述红外监控镜头捕捉所述红外光斑；

所述投影图像处理单元根据所述红外光斑的位置信息显示相应的可见图标，并通过所述外部遥控器控制所述可见图标以实现互动操控功能。

优选地，所述互动操控单元包括直接触控式互动操控单元，且互动操控模式包括双监控镜头模式、TOF传感器模式、或者结构光传感器模式中的一种。

本发明还构造一种基于所述的投影系统自动调整投影画面位置的投影方法，包括以下步骤：

S1、所述支撑单元调整所述监控单元的监控方向，对其所处空间进行扫描，并生成所处空间各个面的空间位置和状态信息，传输给所述处理单元；

S2、所述处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域；

S3、所述处理单元根据可用做投影面的可投影区域的空间位置信息，以有线或无线方式向所述支撑单元发出相应的信号，对的所述投影单元进行相应的位置调整，使投射方向朝向所述可投影区域。

本发明还构造一种基于所述的投影系统自动调整投影画面位置的投影方法，其中，所述投影应用画面要求在投影显示区域内有两个或多个可供投影画面落于其上的面，且至少两个面是相对于观看者的相交角度小于度的相交面，该方法包括以下步骤：

S1、预设与所述至少两个面相交形成的相交面对应的投影应用画面；

S2、所述支撑单元调整所述监控单元的监控方向，对其所处三维空间进行扫描；

所述监控单元生成所处空间各个面的空间位置和状态信息、并传输给所述处理单元；

S3、所述处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域的三维空间位置；

S4、所述处理单元根据可用做投影面的可投影区域的三维空间位置信息，以有线或无线方式向所述支撑单元发出相应的信号，对所述投影单元进行相应的位置调整，在符合投影应用画面要求的可投影区域的三维空间位置进行投射。

实施本发明的自动调整投影画面位置的投影系统及其投影方法，具有以下有益效果：本发明的监控单元搜索投影系统所处空间内可用做投影面的可投影区域，再由处理单元根据可投影区域调整投影单元的朝向，使投影画面投放到可投影区域，实现投影系统自动查找对应空间内合适的投影区域并进行投影。

另外，当需要在至少两个相交面的三维空间投影三维图像时，也可自动搜索可用作投影三维图像的至少两个相交面，进行三维图像的投影。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的投影系统的立体结构示意图；

图2是图1中的投影系统放置于立体空间内的示意图；

图3是图2中的投影系统在立体空间内搜索到可投影区域进行投影的示意图；

图4是图1中的投影系统所投射的画面在可投影区域根据预存应用程序进行画面转移前的示意图；

图5是图4中的投影系统所投射的画面在可投影区域根据预存应用程序进行画面转移后的示意图；

图6是图1中的投影系统投影到相交的两个面时的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，本发明一个优选实施例中的自动调整投影画面位置的投影系统100包括：投影单元1，用于投影画面；监控单元2，用于搜索投影系统100所处的空间内可用做投影面的可投影区域A，并生成该可投影区域A的空间位置信息；支撑单元3，用于支撑投影单元1和监控单元2，并调整投影单元1的投影方向和监控单元2的监控方向；处理单元，接收可投影区域A的空间位置信息，并根据空间位置信息控制支撑单元3调整投影单元1的投影方向，至投影单元1的投影画面投放到可投影区域A。

在一些实施例中，监控单元2包括监控镜头，且监控镜头包括单监控镜头、双监控镜头、TOF镜头、结构光镜头中的一个或组合，对所处的空间进行扫描监控，生成空间内墙面、天花板等物体的空间位置信息。

在其他实施例中，监控单元2也可包括通过发出红外光进行监控的红外光单元，红外光单元集成于投影单元1的投影光路之内，向投影单元1的投射方向发出红外光进行监控；且红外光单元的红外光投射面至少涵盖投影单元1的投影显示区域。当然，红外光单元也可位于投影单元1的投影出射端，向投影单元1的投射方向发出红外光进行监控。

支撑单元3包括支架组件和驱动单元，支架组件供投影单元1和监控单元2安装；驱动单元用于驱动支架组件从而调整投影单元1和监控单元2的方向。

优选地，支架组件包括用于调整投影单元1和监控单元2的水平转向角度的第一支架31和用于调整投影单元1和监控单元2的高度转向角度的第二支架32，驱动单元包括马达。进一步地，投影单元1和监控单元2均可上下翻转地设置第二支架32上，驱动单元驱动投影单元1和监控单元2上下转动调整投影单元1和监控单元2的高度转向角度。第二支架32可转动地设置在第一支架31上，驱动单元驱动第二支架32转动，调整投影单元1和监控单元2的水平转向角度。

进一步地，在一些实施例中，支架组件还包括用于调整投影单元1绕着与其投影镜头光轴平行或重合的轴线翻转时的转动角度的第三支架33。投影单元1可沿与其投影镜头光轴平行或重合的轴线翻转地设置在第三支架33上，驱动单元驱动投影单元在第三支架33上转动，调整投影单元1的转动角度。通过多向的调整，让投影单元1投射到合适的投影显示区域。

在其他实施例中，支架组件也可只包括第一支架31，投影单元1和监控单元2可水平转动地设置在第一支架31上，调整投影单元1和监控单元2的水平转向角度；支架组件也可只包括第二支架32，投影单元1和监控单元2可上下转动地设置在第二支架32上，调整投影单元1和监控单元2的高度转向角度。

在一些实施例中，处理单元包括用于存储预设投影应用画面的存储单元和投影图像处理单元，投影图像处理单元根据监控单元2的空间位置信息处理预设投影应用画面，形成基于可投影区域A进行图像校正的投影画面，再由投影单元1投射于可投影区域A上。这样处理后，可让预设投影应用画面能适应可投影区域A，让观赏者4看到的投影画面更符合视觉需求。

进一步地，处理单元与驱动单元之间有线或无线通讯连接。处理单元根据当前需要播放的预设投影应用画面要投向的可投影区域A的位置向驱动单元发出相应的信号；驱动单元再发出相应的驱动控制信号，进而驱动投影单元1转向对投影画面进行位置调整，在可投影区域A生成对应的投影应用画面。

如图4、图5所示为本发明的另一个实施例情景，处理单元还包括用于根据指令控制驱动单元、以使投影单元1投射于可投影区域A上的画面按照预设投影应用的要求在不同位置转移的指令驱动单元，让投影画面根据预设程序的要求进行空间转移。如图4所示，躺在床上的用户对投射在侧面墙上的画面进行互动，然后，如图5所示，根据预设程序比如游戏的需要，画面转移到正面墙壁，使用户变为与正面的画面进行互动。此转移为预设画面程序指令驱动单元，从而驱动支撑单元转移投影单元而达成。这类实施使得投影游戏类应用更加具有空间感。

如图6所示，在其他实施例中，投影单元1投影的画面为三维立体画面，就需要监控单元2搜索采集可供三维立体画面显示的至少两个相交面。监控单元2还用于对由投影单元1及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以判断投影空间内是否有至少两个相交面，并采集至少两个相交面的三维空间信息。

当采集到的至少两个相交面的三维空间信息可以用来显示三维立体画面的可投影区域A时，投影图像处理单元基于至少两个相交面的三维空间信息对投影应用画面进行处理，以形成基于至少两个相交面进行图形校正的画面，再由投影单元1进行映射，在投影显示区域内形成与至少两个相交面匹配的投影画面，观赏者4可带上3D眼镜看到对应的三维效果。

进一步地，如果观赏者4或投影单元1的位置与投影的图像不正对或偏位太大，投影图像处理单元根据投影单元1相对观赏者4的位置信息，对基于至少两个相交面进行图形校正的画面处理，匹配与观赏者4对应的观赏角度，再由投影单元1进行映射，并在至少两个相交面上生成具有对应效果的投影画面，让观赏者4有较好的观赏角度。

优选地，投影系统100还包括基于投影画面进行互动操控的互动操控单元，互动操控单元与信息处理单元通讯连接，以实现基于投影画面的互动操控，让互动操控单元与投影的画面之间互动。通常，互动操控单元包括直接触控式互动操控单元，且互动操控模式包括双监控镜头模式、TOF传感器模式、或者结构光传感器模式中的一种。

互动操控单元包括基于无线通信的遥控器，遥控器包括手机、平板电脑、游戏手柄、或空中鼠标中一种或多种的组合。对应的遥控器中包括用于传输互动操控信号的2.4G模块、蓝牙模块、或者WIFI模块中的一种或组合，实现无线传输。

进一步地，在一些实施例中，互动操控单元包括基于红外光的外部遥控器及红外监控镜头。外部遥控器可在投影显示区域内形成红外光斑，红外监控镜头捕捉红外光斑；投影图像处理单元根据红外光斑的位置信息显示相应的可见图标，并通过外部遥控器控制可见图标以实现互动操控功能。

如图2、图3所示，对应的，基于投影系统100自动调整投影画面位置的投影方法包括以下步骤：

S1、支撑单元3调整监控单元2的监控方向，对其所处空间进行扫描，并生成所处空间各个面的空间位置和状态信息，传输给处理单元；

监控单元2在扫描时，可得出空间内墙面、天花板等表面的位置信息，通过扫描数据可得出适合投影的区域。

S2、处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域A；

可投影区域A为相对平整的表面区域，可供投影单元1的投影画面正常显示，保证能被观赏者4正常观看，当遇到墙面上挂有东西或墙的前面有电视等物体时，就不适合投影。

S3、处理单元根据可用做投影面的可投影区域A的空间位置信息，以有线或无线方式向支撑单元3发出相应的信号，对的投影单元1进行相应的位置调整，使投射方向朝向可投影区域A。

如图6所示，当投影单元1投影的画面为三维立体画面时，投影应用画面要求在投影显示区域内有两个或多个可供投影画面落于其上的面，且至少两个面是相对于观看者的相交角度小于180度的相交面，比如墙面和天花板相交位置对应的两个面，或天花板和墙角两个面对应的三个面，当然，也可为多个面的相交形成的投影区域。此时基于投影系统100自动调整投影画面位置的投影方法包括以下步骤：

S1、预设与至少两个面相交形成的相交面对应的投影应用画面，通常，该投影应用画面为3D画面；

S2、支撑单元3调整监控单元2的监控方向，对其所处三维空间进行扫描；

监控单元2生成所处空间各个面的空间位置和状态信息、并传输给处理单元。

S2、处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域A的三维空间位置。

由于预设的投影应用画面需要在相交面上显示，可投影区域A的三维空间位置为墙面和天花板的相交面，或其他呈夹角设置的两个面靠近夹角的区域，对应的相交面用于投影的区域表面相对平整，没有其他悬挂物或遮挡物。

S3、处理单元根据可用做投影面的可投影区域A的三维空间位置信息，以有线或无线方式向支撑单元3发出相应的信号，对投影单元1进行相应的位置调整，在符合投影应用画面要求的可投影区域A的三维空间位置进行投射。

在投影单元1将预设的投影应用画面投影到相交面上后，观赏者4通过带上3D眼镜后，相交面上的对应显示的画面形成立体效果，在空间上显示出来，给观赏者4带来不同的视觉体验。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，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 (19)

1.一种自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，包括：

投影单元（1），用于投影画面；

监控单元（2），用于搜索所述投影系统所处的空间内可用做投影面的可投影区域（A），并生成该可投影区域（A）的空间位置信息；

支撑单元（3），用于支撑所述投影单元（1）和监控单元（2），并调整所述投影单元（1）的投影方向和所述监控单元（2）的监控方向；

处理单元，接收所述可投影区域（A）的空间位置信息，并根据所述空间位置信息控制所述支撑单元（3）调整所述投影单元（1）的投影方向，至所述投影单元（1）的投影画面投放到所述可投影区域（A）。

2.根据权利要求1所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，

所述支撑单元（3）包括：

支架组件，供所述投影单元（1）和监控单元（2）安装；

驱动单元，用于驱动所述支架组件从而调整所述投影单元（1）和监控单元（2）的方向。

3.根据权利要求2所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述支架组件包括用于调整所述投影单元（1）和监控单元（2）的水平转向角度的第一支架（31）；和/或，

用于调整所述投影单元（1）和监控单元（2）的高度转向角度的第二支架（32）。

4.根据权利要求3所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述支架组件还包括用于调整所述投影单元（1）绕着与其投影镜头光轴平行或重合的轴线翻转时的转动角度的第三支架（33）。

5.根据权利要求3所述自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述驱动单元包括马达。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述监控单元（2）包括监控镜头，且所述监控镜头包括单监控镜头、双监控镜头、TOF镜头、结构光镜头中的一个或组合。

7.根据权利要求1-5任一项所述自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述监控单元（2）包括通过发出红外光进行监控的红外光单元，所述红外光单元集成于所述投影单元（1）的投影光路之内，或所述红外光单元位于所述投影单元（1）的投影出射端，且所述红外光单元的红外光投射面至少涵盖所述投影单元（1）的投影显示区域。

8.根据权利要求2-5任一项所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，其特征在于，所述处理单元包括用于存储预设投影应用画面的存储单元和投影图像处理单元；

所述投影图像处理单元根据所述监控单元（2）的空间位置信息处理预设投影应用画面，形成基于所述可投影区域（A）进行图像校正的投影画面，再由所述投影单元（1）投射于所述可投影区域（A）上。

9.根据权利要求8所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述处理单元还包括用于根据指令控制所述驱动单元、以使所述投影单元（1）投射于所述可投影区域（A）上的画面按照预设投影应用的要求在不同位置转移的指令驱动单元。

10.根据权利要求8所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述处理单元与所述驱动单元之间有线或无线通讯连接；

根据当前需要播放的预设投影应用画面要投向的所述可投影区域（A）的位置向所述驱动单元发出相应的信号；

所述驱动单元再发出相应的驱动控制信号，进而驱动所述投影单元（1）转向对投影画面进行位置调整，在所述可投影区域（A）生成对应的投影应用画面。

11.根据权利要求8所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述监控单元（2）还用于对由所述投影单元（1）及其投影显示区域所限定的投影空间进行三维空间信息采集，以判断所述投影空间内是否有至少两个相交面，并采集至少两个相交面的三维空间信息；

所述投影图像处理单元基于所述至少两个相交面的三维空间信息对所述投影应用画面进行处理，以形成基于所述至少两个相交面进行图形校正的画面，再由所述投影单元（1）进行映射，在所述投影显示区域内形成与所述至少两个相交面匹配的投影画面。

12.根据权利要求11所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，还包括，所述投影图像处理单元根据所述投影单元（1）相对观赏者（4）的位置信息，对基于所述至少两个相交面进行图形校正的画面处理，匹配与观赏者（4）对应的观赏角度，再由所述投影单元（1）进行映射，并在所述至少两个相交面上生成具有对应效果的投影画面。

13.根据权利要求12所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括基于所述投影画面进行互动操控的互动操控单元，所述互动操控单元与所述信息处理单元通讯连接，以实现基于所述投影画面的互动操控。

14.根据权利要求13所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述互动操控单元包括基于无线通信的遥控器，所述遥控器包括手机、平板电脑、游戏手柄、或空中鼠标中一种或多种的组合。

15.根据权利要求13所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述遥控器包括用于传输互动操控信号的2.4G模块、蓝牙模块、或者WIFI模块中的一种或组合。

16.根据权利要求13所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述互动操控单元包括基于红外光的外部遥控器及红外监控镜头；

所述外部遥控器可在所述投影显示区域内形成红外光斑，所述红外监控镜头捕捉所述红外光斑；

所述投影图像处理单元根据所述红外光斑的位置信息显示相应的可见图标，并通过所述外部遥控器控制所述可见图标以实现互动操控功能。

17.根据权利要求13所述的自动调整投影画面位置的投影系统，其特征在于，所述互动操控单元包括直接触控式互动操控单元，且互动操控模式包括双监控镜头模式、TOF传感器模式、或者结构光传感器模式中的一种。

18.一种基于权利要求1至17任一项所述的投影系统自动调整投影画面位置的投影方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述支撑单元（3）调整所述监控单元（2）的监控方向，对其所处空间进行扫描，并生成所处空间各个面的空间位置和状态信息，传输给所述处理单元；

S2、所述处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域（A）；

S3、所述处理单元根据可用做投影面的可投影区域（A）的空间位置信息，以有线或无线方式向所述支撑单元（3）发出相应的信号，对的所述投影单元（1）进行相应的位置调整，使投射方向朝向所述可投影区域（A）。

19.一种基于权利要求11至17任一项所述的投影系统自动调整投影画面位置的投影方法，其特征在于，其中，所述投影应用画面要求在投影显示区域内有两个或多个可供投影画面落于其上的面，且至少两个面是相对于观看者的相交角度小于180度的相交面，该方法包括以下步骤：

S1、预设与所述至少两个面相交形成的相交面对应的投影应用画面；

S2、所述支撑单元（3）调整所述监控单元（2）的监控方向，对其所处三维空间进行扫描；

所述监控单元（2）生成所处空间各个面的空间位置和状态信息、并传输给所述处理单元；

S3、所述处理单元分析所处空间各个面的空间位置和状态信息后确定可用做投影面的可投影区域（A）的三维空间位置；

S4、所述处理单元根据可用做投影面的可投影区域（A）的三维空间位置信息，以有线或无线方式向所述支撑单元（3）发出相应的信号，对所述投影单元（1）进行相应的位置调整，在符合投影应用画面要求的可投影区域（A）的三维空间位置进行投射。