CN105430308A - 交互式投影机的曝光值自动调整装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种交互式投影机的曝光值自动调整装置，在投影机内置的、或外连的位置检测模块中包括镜头、位置检测器、处理器；所述位置检测器中包括图像传感器；其特征是，该图像传感器的曝光值、最小检测阈值由处理器设定。在处理器或其连接的存储器中预存有图像传感器的各个曝光值与对应的补正值、最小检测阈值的表格。本申请还公开了一种交互式投影机的曝光值自动调整装置的实现方法。本申请交互式投影机的曝光值自动调整装置及其方法可以使LCD交互式投影机在任何环境光的情况下均能正常使用，并且易于图像传感器的识别。

Description

交互式投影机的曝光值自动调整装置及其方法

技术领域

本申请涉及一种交互式投影机的曝光值自动调整装置，可以根据环境光的强度自动调整图像传感器的曝光值。

背景技术

投影机(projector)的主要技术有CRT、LCD和DLP三大类型，前两者采用透射式投射方式，后者采用反射式投射方式。CRT投影机主要应用于航空航天、遥控监测等专业领域，LCD投影机和DLP投影机则在社会各领域得到广泛应用。

交互式投影机(Interactiveprojector)在传统投影机的基础上，允许用户采用电子笔在投影画面上进行书写或者选择(例如选择投影画面的特定区域从而调出某项菜单)，投影机通过传感器获取用户的书写内容、书写位置或选择位置、可能调出的菜单并与原投影画面合成后重新投影出来。实现交互式投影的技术主要有两种，一种是摄像头识别的方式，一般用于LCD投影机；另一种是DLP电子笔识别方式，一般用于DLP投影机。

请参阅图1，这是一种现有的LCD交互式投影机，主要包括投影机10和电子笔20。投影机10在墙壁、幕布等处投射出投影画面M。电子笔20发出光信号N，该光信号N可能是肉眼不可见的，该光信号N在投影画面M上进行书写或者选择。

所述电子笔20通常具有按压部和发光部，一旦按压部被按压，发光部就发出光信号N。例如，电子笔20的按压部和发光部均在笔头部位，一旦笔头被挤压到投影画面M所在的墙壁、幕布等处，笔头就紧贴着墙壁、幕布等发出特定波长的红外光信号N。

在投影机10内部集成、或外部连接有位置检测模块100。该位置检测模块100包括镜头102、位置检测器103、处理器104，这三者构成了数字摄像头的主要结构。镜头102采集至少包含投影画面M的全部范围的图像。位置检测器103主要为CMOS或CCD类型的图像传感器及外围电路，其中的图像传感器对所采集的图像进行处理并转换为数字信号传递给处理器104。处理器104接收位置检测器103的输出，得到电子笔20的光信号N在投影画面M上的位置及其运动轨迹，判断电子笔20的光信号N是进行书写还是选择，最终将书写内容及位置或选择操作所调出的菜单与原投影画面合成，从而实时地改变投影画面M的内容。

现有的LCD交互式投影机由于采用数字摄像头检测电子笔20的光信号N，因而易受外界强光的干扰。现有的CMOS或CCD类型的图像传感器具有一定的感光范围，只能感知发光强度在最小检测阀值和最大检测阀值之间的光信号。如果发光强度小于最小检测阀值，则图像传感器将其作为噪声滤除掉。如果发光强度大于最大检测阀值，则图像传感器将其等同于最大检测阀值。现有的LCD交互式投影机中，图像传感器的曝光值、最大检测阀值、最小检测阀值均只能被设定为固定值，因此其无法兼顾环境光较强和环境光较弱的不同情况。

请参阅图2a，镜头102所采集的画面中，光信号包括环境光、投影画面M发光、电子笔发光N三部分，前两者合并以斜线填充区域表示，后者以未填充区域表示。当环境光较强时，环境光以及投影画面M发光的总和已经超出了图像传感器的最大检测阀值。此时无论电子笔是否发光，均在图像传感器的感光范围之外。为了避免这种情况，通常将图像传感器的曝光值设置得较小，这样经过增益处理后的光信号的发光强度有所降低，至少使环境光以及投影画面M发光的总和小于图像传感器的最大检测阀值，从而使电子笔发光N回到图像传感器的感光范围之内。

请参阅图2b，当环境光较弱时，原始光信号中电子笔发光N已在图像传感器的感光范围之内。然而由于图像传感器的曝光值设置得较小，使得经过增益处理后的光信号的发光强度有所降低，因此比原始光信号更加难以检测出。换而言之，由于图像传感器的曝光值设置得较小，使得图像传感器在环境光较弱时的动态范围变小，并可能导致分辨能力降低。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种交互式投影机的曝光值自动调整装置，可以根据环境光的强度自动调整图像传感器的曝光值，从而提高其在各种强度的环境光条件下的检测能力。

为解决上述技术问题，本申请交互式投影机的曝光值自动调整装置在投影机内置的、或外连的位置检测模块中包括镜头、位置检测器、处理器；所述位置检测器中包括图像传感器；该图像传感器的曝光值、最小检测阈值由处理器设定；

在处理器或其连接的存储器中预存有图像传感器的各个曝光值与对应的补正值、最小检测阈值的表格；所述表格是在投影机不发光、电子笔发光的前提下，在图像传感器的各个曝光值下，以图像传感器检测投影画面的最远点的发光强度作为该曝光值所对应的最小检测阈值C，并将对应的补正值B定义为B与C之和小于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值，并且随着图像传感器的曝光值增加相对应的补正值C严格单调递增。

本申请交互式投影机的曝光值自动调整装置的实现方法包括如下步骤：

第1步，处理器将图像传感器的曝光值设为取值范围中的最小值；

第2步，使投影机发光、电子笔不发光，图像传感器将投影画面最亮点的发光强度记为A；

第3步，处理器根据当前的曝光值查询预存的表格确定该曝光值对应的补正值B和最小检测阈值C，并判断A与B之和是否大于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值；

如果是，则处理器以图像传感器的当前曝光值、最小检测阈值作为最终设定值；

如果否，则处理器将图像传感器的曝光值设为原曝光值+1，重复第2～3步。

本申请交互式投影机的曝光值自动调整装置及其方法可以使LCD交互式投影机在任何环境光的情况下均能正常使用，并且易于图像传感器的识别。

附图说明

图1是一种现有的LCD交互式投影机的结构示意图；

图2a是现有的环境光较强、曝光值较小时的光信号增益处理前后示意图；

图2b是现有的环境光较弱、曝光值较小时的光信号增益处理前后示意图；

图3是本申请交互式投影机的曝光值自动调整方法的流程图；

图4a是本申请环境光较强、曝光值较小时的光信号增益处理前后示意图；

图4b是本申请环境光较弱、曝光值较小时的光信号增益处理前后示意图。

图中附图标记说明：

10为投影机；20为电子笔；100为位置检测模块；102为镜头；103为位置检测器；104为处理器；M为投影画面；N为电子笔光信号。

具体实施方式

请参阅图1，本申请LCD交互式投影机主要包括投影机10和电子笔20。在投影机10内部集成、或外部连接有位置检测模块100。该位置检测模块100包括镜头102、位置检测器103、处理器104。其中，位置检测器103主要为CMOS或CCD类型的图像传感器及外围电路。该图像传感器的曝光值、最小检测阈值由处理器104进行设定。在处理器104或其连接的存储器中预存有图像传感器的各个曝光值与对应的补正值、最小检测阈值的表格，例如下表1所示。

曝光值Gain	补正值B	最小检测阈值C
			1	10	240
2	15	235
			3	20	230
……	……	……
			50	200	50

表1

该表格是采用如下方式取得的：使投影机10不发光、电子笔20发光，预先在图像传感器的各个曝光值下，以图像传感器检测投影画面M的范围内最远点的发光强度作为最小检测阈值C，并将对应的补正值B定义为B与C之和小于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值，并且随着图像传感器的曝光值增加相对应的补正值B严格单调递增。通常曝光值、补正值B、最小检测阈值C的取值范围均为自然数。

请参阅图3，本申请交互式投影机的曝光值自动调整方法包括如下步骤：

第1步，一旦曝光值自动调整开始，处理器将图像传感器的曝光值设为取值范围中的最小值；

第2步，使投影机10发光、电子笔20不发光，由图像传感器将投影画面M的范围内最亮点的发光强度记为A；

第3步，处理器根据当前的曝光值通过查询预存的表格确定该曝光值所对应的补正值B和最小检测阈值C，并判断A与B之和是否大于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值；

如果是，则处理器以图像传感器的当前曝光值、最小检测阈值C作为最终设定值，曝光值自动调整结束；

如果否，则处理器将图像传感器的曝光值在取值范围中设为原曝光值+1，重复第2～3步。

所述方法中，如果曝光值已经设为取值范围中的最大值，而A与B之和仍小于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值，那么就表明曝光值自动调整方法失败。此时投影机10发出报警信号，由人工进行曝光值设定。

现有的LCD交互式投影机中，图像传感器的曝光值、最小检测阈值一旦被设定，则适用于任何强度的环境光的情况。本申请所提供的交互式投影机的曝光值自动调整装置则可以根据环境光的强度自动调整图像传感器的曝光值和最小检测阈值，从而使得在环境光较强时图像传感器的曝光值较小且最小检测阈值较大，在环境光较弱时图像传感器的曝光值较大且最小检测阈值较小。

请参阅图4a，环境光和投影画面M发光合并以斜线填充区域表示，电子笔发光N以未填充区域表示。当环境光较强时，环境光以及投影画面M发光的总和超出了图像传感器的最大检测阀值。此时通过曝光值自动调整，降低曝光值而使环境光以及投影画面M发光的总和小于图像传感器的最小检测阀值。

请参阅图4b，当环境光较弱时，环境光以及投影画面M发光的总和低于图像传感器的最小检测阀值。此时通过曝光值自动调整，增加曝光值而使环境光以及投影画面M发光以及电子笔发光的总和等于图像传感器的最大检测阀值，且使图像传感器的最小检测阈值大于环境光以及投影画面M发光的总和。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种交互式投影机的曝光值自动调整装置，在投影机内置的、或外连的位置检测模块中包括镜头、位置检测器、处理器；所述位置检测器中包括图像传感器；其特征是，该图像传感器的曝光值、最小检测阈值由处理器设定；

在处理器或其连接的存储器中预存有图像传感器的各个曝光值与对应的补正值、最小检测阈值的表格；所述表格是在投影机不发光、电子笔发光的前提下，在图像传感器的各个曝光值下，以图像传感器检测投影画面的最远点的发光强度作为该曝光值所对应的最小检测阈值C，并将对应的补正值B定义为B与C之和小于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值，并且随着图像传感器的曝光值增加相对应的补正值C严格单调递增。

2.一种交互式投影机的曝光值自动调整装置的实现方法，其特征是，包括如下步骤：

第1步，处理器将图像传感器的曝光值设为取值范围中的最小值；

第2步，使投影机发光、电子笔不发光，图像传感器将投影画面最亮点的发光强度记为A；

第3步，处理器根据当前的曝光值查询预存的表格确定该曝光值对应的补正值B和最小检测阈值C，并判断A与B之和是否大于或等于图像传感器的曝光值取值范围中的最大值；

如果是，则处理器以图像传感器的当前曝光值、最小检测阈值作为最终设定值；

如果否，则处理器将图像传感器的曝光值设为原曝光值+1，重复第2～3步。

3.根据权利要求2所述的交互式投影机的曝光值自动调整装置的实现方法，其特征是，当原始光信号中的环境光以及投影画面发光的总和已经超出了图像传感器的最大检测阀值，则降低图像传感器的曝光值而使环境光以及投影画面发光的总和小于图像传感器的最小检测阀值；

当原始光信号中的环境光以及投影画面发光的总和低于图像传感器的最小检测阀值，则增加图像传感器的曝光值而使环境光以及投影画面发光以及电子笔发光的总和等于图像传感器的最大检测阀值，且使环境光以及投影画面发光的总和小于图像传感器的最小检测阀值。