CN105979234A - 一种投影图像校正的方法及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种投影图像校正的方法及投影装置，通过在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；移动所述校正图像上的校正标识点至投射屏幕的四角；获取移动后校正图像上所述校正标识点的坐标值；根据图像几何校正算法，将原投影图像四个顶角的坐标值投影到所述校正标识点的坐标上，并根据投影后的坐标值，进行图像投影显示，从而实现了投影装置自动进行投影图像校正。本发明所述方法、系统及投影装置，无需摄像头，无需加速度计等的低成本的方法来实现图像几何校正，便可以实现投影画面与投影屏幕的精密配合，提高了投影装置的智能化同时，也为用户提供了方便。

Description

一种投影图像校正的方法及投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影图像校正的方法及投影装置。

背景技术

目前投影电视在市场上越来越流行，尤其是超短焦投影电视，但是在投影电视安装的时候，需要把电视画面恰好的投在屏幕上，安装非常困难，尤其是在放置投影机的桌面不平整或者安装投影幕布的墙体不平整情况下，画面一般很难很好的吻合投影幕布，很容易产生如图1的效果匹配，且由于投影出的图像为梯形，影响观影效果，给用户的观影造成不便。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于为用户提供一种投影图像校正的方法及投影装置，克服现有技术中投影装置不能自动进行投影图像偏移投影屏幕的校正，需要手动进行校正的缺陷。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种投影图像校正的方法，其中，包括以下步骤：

A、在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；

B、移动所述校正图像上的校正标识点至投影图像的四角，并获取移动后所述校正标识点的坐标值

C、根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点；

D、根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示。

所述投影图像校正的方法，其中，所述步骤A之前还包括：

A0、预先创建四角顶点对应设置四个校正标识点的校正图像。

所述投影图像校正的方法，其中，所述步骤B还包括：

B1、控制四个所述校正标识点分别对应移动到与其最接近的投影图像顶角。

所述投影图像校正的方法，其中，所述步骤A0之前还包括：

A00、在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影屏幕上每个像素对应的坐标值。

所述投影图像校正的方法，其中，所述步骤C包括：

C1、利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

C2、根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。

一种投影装置，其中，包括：

校正图像投影模块，用于在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；

标识移动模块，用于移动所述校正图像上的校正标识点至投射图像的四角，并获取移动后所述校正标识点的坐标值；

映射校正模块，用于根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点;

投影显示模块，用于根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示。

所述投影装置，其中，所述投影装置还包括：

校正图像设置模块，用于预先创建四角顶点对应设置四个校正标识点的校正图像。

所述投影装置，其中，所述标识移动模块包括：

目标位置定位单元，用于控制四个所述校正标识点分别对应移动到与其最接近的投影图像顶角。

所述投影装置，其中，所述投影装置还包括：

坐标系建立模块，用于在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影屏幕上每个像素对应的坐标值。

所述投影装置，其中，所述校正显示模块包括：

变换矩阵计算单元，用于利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

坐标变换单元，用于根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。

有益效果，本发明提供了一种投影图像校正的方法及投影装置，通过在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；移动所述校正图像上的校正标识点至投射屏幕的四角；获取移动后校正图像上所述校正标识点的坐标值；根据图像几何校正算法，将原投影图像四个顶角的坐标值投影到所述校正标识点的坐标上，并根据投影后的坐标值，进行图像投影显示，从而实现了投影装置自动进行投影图像校正。本发明所述方法、系统及投影装置，无需摄像头，无需加速度计等的低成本的方法来实现图像几何校正，便可以实现投影画面与投影屏幕的精密配合，提高了投影装置的智能化同时，也为用户提供了方便。

附图说明

图1是现有技术中投影效果示意图。

图2是本发明所述投影图像校正方法的步骤流程图。

图3是本发明所述方法中所述校正标识点的校正图像示意图。

图4是本发明所述方法中校正图像的投影到投影屏幕的效果示意图。

图5是本发明所述方法中校正标识点移动到投影屏幕顶点的效果示意图。

图6是本发明所述方法中投影图像校正后的效果示意图。

图7是本发明所述投影装置的原理结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种投影图像校正的方法，如图2所示，所述方法包括以下步骤：

S1、在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像。

在投影屏幕上投影出图像，并获取预先设置的当图像投影到投影屏幕上显示的校正标识点的坐标值。

为了实现在投影图像中获取到校正标识点，需要预先对投影装置进行设置，优选的，如图3和图4所示，将所述校正标识点设置在投影图像四角顶点的位置，便于对投影出的图像形状的边缘进行标识，由于投影图像一般都是四边形，因此通过对其四个顶角位置进行标识，便可以通过四个校正标识点的坐标对投影图像的位置进行标识。

S2、移动所述校正图像上的校正标识点至投射图像的四角，获取移动后校正图像上所述校正标识点的坐标值。

通过使用遥控器或者鼠标等控制设备将校正标识点移动到投影屏幕的四个顶角。

在实际操作中为了尽量提高校正的准确度，所述校正标识点设置为一个亮点，将投影屏幕的四个顶角移动此亮点上。可以想到的是，为了避免校正标识点手工操作不容易与投影屏幕的顶角相重合，也可以设置校正标识块使用，降低移动重合时人工操作的难度，但是若是通过设备自动移动的，由于需要投影屏幕的四个顶角分别移动到四个校正标识块上，则其需要分别将投影屏幕的四个顶角分别映射到四个校正标识块所处的区域上，因此大大增加了设备的计算量。

可以想到是，本步骤可以通过人工控制实现，也可以通过设备自动控制实现，若通过设备自动控制实现，则可以首先将投影屏幕像素的坐标值预先存储到设备的存储模块中，当需要进行校正标识点移动的操作时，则通过从存储模块中读取投影屏幕四个顶角所对应像素的坐标值，将校正标识块的坐标值与投影屏幕四个顶角的坐标值相重合，从而达到自动移动校正标识点的目的。

获取投影后投影到屏幕上的投影图像中校正标识点的坐标值。为了能准确的获取校正标识点的坐标值，所述方法还包括步骤：

在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影图像上每个像素对应的坐标值。

S3、根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点。

如图5所示的投影屏幕的四个顶角，在进行校正时，将其移动到校正标识点所在的四个位置上，从而达到校正效果，为了准确进行坐标转换的计算，在具体操作时，利用透视变换公式，根据所述校正标识点的坐标值，分别获取校正标识点每个顶点的坐标值，并一一根据透视变换公式得出每组对应的坐标点的变换矩阵，并根据所述变换矩阵进行相应的坐标变换。

具体的，本步骤中的投影变换坐标的方法包括以下步骤：

S31、利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

S32、根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。

所述透视变换公式，为将投影图像中像素坐标重新排列，对其投影图像进行校正的透视变换方法所对应的矩阵变换方式，其通常的变换公式为：

；

其中：代表图像校正前时像素的位置坐标，代表变换后的图像坐标，组成的矩阵为变换矩阵。由于透视变换算法及其变换公式为现有技术，而且也在图像变换中经常使用，因此在此对如何通过校正标识点的坐标值及其目标坐标值就可以计算得到变换矩阵的方法，就不做详细说明。

具体实施时，由于将校正标识点设置在图像的四个顶点，因此校正后所述四个校正标识点的目标位置应该为投影屏幕的四个顶点上，则具体计算变换矩阵时，如图6所示，分别将原投影图像的四个顶角的坐标值分别投影到校正标识点的坐标值上，即把原图的四个顶角所在的坐标映射到校正标识点的四个坐标上，从而使校正后的图像与投影屏幕相匹配。

根据计算出的变换矩阵，与投影图像中当前，也即是校正前的坐标值，根据透视变换公式，计算校正后图像中像素的校正坐标。

S4、根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示。

根据映射后的投影图像四角顶点的坐标，也即投影屏幕四角的坐标，对投影图像进行重新投影显示。

为了更准确的获取将校正标识点的目标坐标点，在所述步骤S2还包括：

S21、移动所述校正标识点到其目标校正点，同时获取所述目标校正点的目标坐标值；所述目标校正点对应为投影屏幕四个角的顶点。

为了实现准确的获取图像中像素的坐标值，在所述步骤S0之前还包括：

S00、在投影得到的图像中建立坐标系，分别获取图像上每个像素对应的坐标值。

本发明所述方法，通过利用公知的透视变换算法，仅仅通过预先在投影图像上设置呈现出校正标识点，根据所述校正标识点的位置便可以轻松实现对图像的校正，无需增加新的硬件，因此实现简单，成本低，为用户的使用带来方便。

在上述方法的基础上，本发明还公开了一种投影装置，如图7所示，所述投影装置包括：

校正图像投影模块110，用于在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；其功能如步骤S1所述。

标识移动模块120，用于移动所述校正图像上的校正标识点至投射图像的四角，并获取移动后所述校正标识点的坐标值；其功能如步骤S2所述。

映射校正模块130，用于根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点;其功能如步骤S3所述。

投影显示模块140，用于根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示，其功能如步骤S4所述。

所述投影装置还包括：

校正图像设置模块，用于预先创建四角顶点对应设置四个校正标识点的校正图像。

所述标识移动模块包括：

目标位置定位单元，用于控制四个所述校正标识点分别对应移动到与其最接近的投影图像顶角。

所述投影装置还包括：

坐标系建立模块，用于在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影屏幕上每个像素对应的坐标值。

所述校正显示模块包括：

变换矩阵计算单元，用于利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

坐标变换单元，用于根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。

在上述投影装置的基础上，本发明还公开了一种投影图像校正系统，所述系统包括：所述的投影装置和用于对所述投影装置投影出的图像进行显示的投影屏幕。

所述投影装置为投影电视，投影仪等。

为了对本发明所述的投影图像校正方法及投影装置进行更加详细的说明，下面以投影电视为例，对其具体实施方式做进一步的解释。

如图3所示，首先在创建校正图像，即是创建出四个顶角均设置有校正标识点的一个用于校正的投影图像，在进行投影图像的正式投影之前，首先将校正图像投影到投影屏幕上，如图4所示。投影图像的四个顶角出各具有一个校正标识点。将图像投影到投影屏幕上后，出现如图5所示的显示效果，其次获取此时四个校正标识点的坐标值；通过遥控器控制投影屏幕的四个顶角移动到四个校正标识点上，如图6所示，与投影屏幕的四个顶角相重合，然后根据四个校正标识点对应的坐标值及变换矩阵，对图像上的像素进行校正。

以FHD 1920*1080的投影电视为例：如图3-5中，为了便于显示，将所述校正标识点标识成块，但是在具体实施时，可以为标识点也可以设置为标识块。若设置成校正标识点，则四个校正标识点在具体操作时，所述校正标识点所占面积比较小，可以将其看成一个点，其所对应的像素所在坐标，可以看为其所在坐标值。则在校正前，其像素的坐标值分别为：(1,1),(1,1920)(1080,1),(1080,1920)，现在将其映射到(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)四个坐标上，很容易就能把图像从投影前的梯形校正为后来与投影屏幕相互匹配的长方形，这样的梯形校正后的图像就可以完美的吻合幕布的边框，完成了投影电视中图像梯形校正的功能。

本发明的方法，采用手工和系统软件配合的方法，弥补了采用加速度计做自动梯形校正，图像校正不到位的缺点，以及采用摄像头做梯形校正，摄像头光学设计复杂，摄像头本身有几何失真，校正难度大的缺点。该方法简单易操作，低成本，具有很好的产业化优势。

本发明提供了一种投影图像校正的方法及投影装置，通过在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；移动所述校正图像上的校正标识点至投射屏幕的四角；获取移动后校正图像上所述校正标识点的坐标值；根据图像几何校正算法，将原投影图像四个顶角的坐标值投影到所述校正标识点的坐标上，并根据投影后的坐标值，进行图像投影显示，从而实现了投影装置自动进行投影图像校正。本发明所述方法、系统及投影装置，无需摄像头，无需加速度计等的低成本的方法来实现图像几何校正，便可以实现投影画面与投影屏幕的精密配合，提高了投影装置的智能化同时，也为用户提供了方便。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种投影图像校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；

B、移动所述校正图像上的校正标识点至投影图像的四角，并获取移动后所述校正标识点的坐标值；

C、根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点；

D、根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示。

2.根据权利要求1所述投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

A0、预先创建四角顶点对应设置四个校正标识点的校正图像。

3.根据权利要求2所述投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

B1、控制四个所述校正标识点分别对应移动到与其最接近的投影图像顶角。

4.根据权利要求1所述投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤A0之前还包括：

A00、在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影屏幕上每个像素对应的坐标值。

5.根据权利要求3所述投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

C2、根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。

6.一种投影装置，其特征在于，包括：

校正图像投影模块，用于在投影屏幕上投影出四角带有校正标识点的校正图像；

标识移动模块，用于移动所述校正图像上的校正标识点至投射图像的四角，并获取移动后所述校正标识点的坐标值

映射校正模块，用于根据所述校正标识点移动前后的坐标值，生成投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵将投影图像四角顶点映射到投影屏幕的四角顶点;

投影显示模块，用于根据映射后的投影图像四角顶点对投影图像进行重新投影显示。

7.根据权利要求6所述投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括：

校正图像设置模块，用于预先创建四角顶点对应设置四个校正标识点的校正图像。

8.根据权利要求7所述投影装置，其特征在于，所述标识移动模块包括：

目标位置定位单元，用于控制四个所述校正标识点分别对应移动到与其最接近的投影图像顶角。

9.根据权利要求7所述投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括：

坐标系建立模块，用于在投影图像中建立直角坐标系，并分别获取和保存投影屏幕上每个像素对应的坐标值。

10.根据权利要求8所述投影装置，其特征在于，所述校正显示模块包括：

变换矩阵计算单元，用于利用透视变换公式分别获取四个校正标识点的坐标值投影变换到投影屏幕四角顶点的投影变换矩阵；

坐标变换单元，用于根据所述投影变换矩阵依次对四个校正标识点的坐标值进行坐标变换。