CN106707674A - 投影设备的自动对焦方法及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影设备的自动对焦方法，包括通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；控制投影镜头移动到最佳对焦位置。本发明还公开了一种投影设备。通过本发明可以加快投影设备自动对焦的速度，同时也提高投射图像的清晰度，进而提升用户使用体验。

Description

投影设备的自动对焦方法及投影设备

技术领域

本发明涉及投影设备对焦技术领域，尤其投影设备的自动对焦方法及投影设备。

背景技术

投影设备一般用于投射与之连接的相关设备上所显示的界面图像，比如投射电脑、手机设备屏幕上所显示的界面图像等。投影设备一般包括投影主机、投影镜头以及投影屏幕，其中投影屏幕用于显示投影主机通过投影镜头所投射的内容。由于在不同应用场所中，投影主机与投影屏幕之间的距离并不固定，因此，为了得到更佳的投影显示效果，因而需要对投影设备进行对焦调节，以使投射画面的清晰度更高，但对焦调节需要花费一定的时间。

基于大多数用户的使用需求，现有投影设备一般在自动对焦方面都要兼顾投射画面的清晰度与对焦调节时间，因而现有投影设备的对焦方式都比较单一，因此无法满足少数用户独特的使用需求，比如，对于追求时间效率的用户来说，长时间等待是难以接受的，而对于追求投射图像显示效果的用户来说，投射画面不够清晰也是难以接受的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种投影设备的自动对焦方法及投影设备，旨在解决现有投影设备对焦速度慢且精确度不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种投影设备的自动对焦方法，所述投影设备的自动对焦方法包括：

通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；

控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

优选地，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述控制投影镜头以步进方式移动包括：控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

优选地，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，所述根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置包括：

在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；

若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置。

优选地，所述通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片之前包括：测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片包括：

当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

所述控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片包括：

控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片。

优选地，所述控制投影镜头移动到最佳对焦位置之后包括：

记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；

所述测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置包括：

测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

优选地，所述预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为第一颜色且非背景像素点所对应的颜色为第二颜色；

其中，根据图像灰度梯度值算法，计算所拍摄的对焦参考图片的图像清晰度包括：

获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；

根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

优选地，所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色。

进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种投影设备，所述投影设备包括：

显示记录模块，用于通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

步进记录模块，用于控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

对焦位置确定模块，用于根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

优选地，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述步进记录模块还用于：控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

优选地，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，所述对焦位置确定模块还用于：

在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

优选地，所述投影设备还包括：测距控制模块，用于测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

所述显示记录模块还用于：当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

所述步进记录模块还用于：控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片。

优选地，所述投影设备还包括：历史对焦位置记录模块，用于记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；

所述测距控制模块还用于：测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

优选地，所述预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为第一颜色且非背景像素点所对应的颜色为第二颜色；

其中，所述对焦位置确定模块还用于：

获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

优选地，所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色。

进一步地，本发明还提供一种投影设备，包括投影镜头，所述投影设备还包括存储器、处理器；

所述存储器，用于存放程序；

所述处理器执行所述程序，以用于：通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以及拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；控制投影镜头以步进方式移动，以用于拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，以及通过预设的图像清晰度算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

优选地，所述处理器还用于：

测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，以及拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，以用于拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，并通过图像灰度梯度值算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，以及确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

优选地，所述处理器还用于：

记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；通过测量投影镜头与投影屏幕之间的距离用以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

本发明中通过设置具有特定显示要求的对焦参考图片，进而简化投影对焦过程中所拍摄图像的图像清晰度的计算，加快投影设备自动对焦的速度，同时也能减少对焦过程中的干扰，进一步提高对焦后的投射图像的清晰度，以提升用户使用体验。

附图说明

图1为本发明投影设备的自动对焦方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明中对焦参考图片一实施例的示意图；

图3为投影镜头在一步进位置上所拍摄的对焦参考图片示意图；

图4为投影镜头在另一步进位置上所拍摄的对焦参考图片示意图；

图5为本发明投影设备的自动对焦方法第二实施例的流程示意图；

图6为本发明投影设备的自动对焦方法第三实施例的流程示意图；

图7为本发明投影设备第一实施例的功能模块示意图；

图8为本发明投影设备第二实施例的功能模块示意图；

图9为本发明投影设备第三实施例的功能模块示意图；

图10为本发明投影设备另一实施例的功能结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明投影设备的自动对焦方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，所述投影设备的自动对焦方法包括：

步骤S10，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

现有投影设备的对焦处理一般通过拍摄投影设备所投射的被投影设备上的图像来计算该拍摄图像的清晰度，但由于对焦期间，被投影设备(比如电脑)所显示的图像内容可能会发生较大变化，因而计算出来的图像清晰度的误差也相应会很大，进而影响到对焦的显示效果。

因此，本实施例中，为避免上述问题的发生，同时也为提高图像清晰度的计算速度与准确度，采用如图2所示的对焦参考图片作为对焦过程中的被拍摄对象，需要说明的是，该对焦参考图片设置于投影设备内，且该对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值，其中，灰度阈值具体根据图像清晰度的计算要求进行设置，灰度阈值越大，图像的清晰度越高，反之则越模糊。例如，可采用白底黑字或者采用黑底白字的图片作为对焦参考图片。

步骤S20，控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

本实施例中，对焦过程实质是确定投影镜头位置(也即确定焦距)的过程，因此，为确定当前投影设备所处应用情景下的投影镜头位置，需要控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置，依次拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的屏幕上所显示的对焦参考图片。需要说明的是，一般投影镜头的移动是通过步进马达电路控制的，因此，本实施例中所述的步进方式具体是指通过步进马达的输出以带动投影镜头一步一步地移动。通常，为保护投影镜头安全，在投影结束后，投影设备都会自动将投影镜头归位到某一设定位置上，而在下次投影设备启动时再从该设定位置开始移动，一般向远离投影设备的方向移动。

需要说明的是，本实施例中对于自动对焦开始时，投影镜头所在行程位置，也即投影镜头移动时的起始位置不限定，具体可根据实际需要进行设置，比如在进行自动对焦时，可将投影镜头的起始位置归零，也即最小行程位置，具体设置方式根据实际需要进行设置。

如图3、4所示的投影镜头在不同步进位置上所拍摄的对焦参考图片示意图。其中，图3中像素点A与之周围的像素亮度差值为186，图4中像素B点与之周围的像素点灰度差值为56。因此，在图3所对应的步进位置上所投影显示图片的清晰度要比图4的更高。

步骤S30，根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；

步骤S40，控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

现有计算图像清晰度算法有小波变换、傅立叶变换、图像灰度梯度值、图像灰度梯度值算法等。不同算法所对应的应用环境不同，比如小波变换于傅立叶变换算法抗干扰性强，但算法复杂度高，因而运算效率低；而图像灰度梯度值算法效率高，但抗干扰性弱。

本实施例中，在进行自动对焦处理时显示参考图像，比如利用白底黑字或黑底白字作为对焦参考图片计算图像清晰度，以提高图像清晰度的计算速度，同时也相应提高图像清晰度算法的抗干扰能力。

本实施例中，通过设置具有特定显示要求的对焦参考图片，进而简化投影对焦过程中所拍摄图像的图像清晰度的计算，加快投影设备自动对焦的速度，同时也能减少对焦过程中的干扰，进一步提高对焦后的投射图像的清晰度，以提升用户使用体验。

进一步优选地，本发明投影设备的自动对焦方法一实施例中，预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色。

本实施例中，采用如图2所示的对焦参考图片，利用单一的背景色与非背景色，以及背景像素与非背景像素之间较大的灰度差值，从而减少对焦过程中所出现的像素干扰影响，比如整个对焦图像中各像素点之间差异不大而产生计算上的干扰，进而难以确定其图像的清晰度。

另外，本实施例中，根据图像灰度梯度值算法，计算所拍摄的对焦参考图片的图像清晰度的步骤包括：

(1)、获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；

(2)、根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

进一步优选地，在本发明投影设备自动对焦方法的一实施例中，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述控制投影镜头以步进方式移动包括：

控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

由于本发明中并未限定投影镜头在进行自动对焦时的起始位置，因此，本实施例中，需要先行确定投影镜头的起始位置，比如确定投影镜头的当前位置是否为设置为最小行程位置，若不是，则需要将投影镜头调节调节到设定的最小行程位置，从而便于确定本实施例中投影镜头的起始位置。

本实施例中，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置，对于控制投影镜头以步进方式移动可以为从当前行程位置(也即最小行程位置)移动到最大行程位置，从而用以拍摄记录每一步进行程上所对应的对焦参考图片，从而确定整个步进行程中最佳的对焦位置，也即图像最为清晰时所对应的投影镜头所在行程位置。

另外，也可以控制投影镜头以步进方式从当前行程位置(也即最小行程位置)向最大行程位置方向移动。一般在理想状态下，当从最小行程位置向最大行程位置移动时，投影图像会逐渐由模糊变为清晰，然后达到最为清晰状态，当投影镜头继续沿着最大行程方向移动时，投影图像开始逐渐模糊。

因此，在本发明的另一实施例中，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置。比如将图像清晰度进行量化后，投影镜头在A行程位置所对应的图像清晰度为1，B位置对应为2，C位置对应为3，D位置对应为1，则从理论上可确定投影镜头在C行程位置上时投影设备所投射的图像清晰度最高。

参照图5，图5为本发明投影设备自动对焦方法第二实施例的流程示意图。本实施例中，所述投影设备自动对焦方法包括：

步骤S11，测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

本实施例中可采用超声波或红外线方式测算出投影镜头与投影屏幕之间的距离，同时再根据预置的投影距离与投影焦距之间的映射关系，即可相应确定当前投影情景下投影镜头的理想对焦位置。一般从理论上讲，在该理想对焦位置上所投射的画面的清晰度最高。

需要说明的是，理想对焦位置仅仅只是通过相应算法所确定的理想环境下所对应的对焦位置，但实际投影过程中并不能达到理想的投影环境，例如投影设备的部件组装误差等都有可能导致对焦过程存在偏差，进而影响到实际使用时的投影显示效果。因此，本实施例中需要进一步对通过测量投影距离所确定的理想对焦位置进行相应修正。

步骤S12，当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

步骤S13，控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

步骤S14，根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；

步骤S15，控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

本实施例中，由于在实际投影时，通过测算所得到的理想对焦位置下所对应的投影图像并不是最清晰的，因此，需要进一步对理想对焦位置进行适当修正，以提高投影图像的清晰度。本实施例中具体基于上述实施例中提高投影图像的清晰度的方法，对理想对焦位置进行适当修正。

此外，需要说明的是，由于通过测距计算所得到的理想对焦位置与实际的投影图像最佳清晰度所对应的位置之间的偏差不会太大，因此，本实施例中，在提高投影图像的清晰度的方法对理想对焦位置进行修正时并不需要控制投影镜头移动完所有的步进位置，而是控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，例如先前进10步，并记录每一步所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，然后再回到理想对焦位置，最后，再从理想对焦位置后退10步，并记录每一步所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，最后再计算得到所有记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为修正后的对焦位置。

本实施例具体采用既能够兼顾图像清晰度的优势，同时也能够兼顾对焦速度的优势，其中，投影图像清晰度的高低以及对焦速度的大小都与投影镜头移动的行程范围相关，投影镜头移动的行程范围具体根据实际需要进行设置。

本实施例中，鉴于现有对焦过程所花时间较长，进而影响用户使用体验的问题，因此，可通过本实施例中的投影镜头与屏幕之间的距离测量，进而根据投影距离快速确定相应的投影焦距，也即确定投影镜头的理想对焦位置。同时，进一步地，鉴于计算得到的理想对焦位置所实现的对焦清晰度不一定是最佳的，因此，本实施例中进一步对计算所得到的理想对焦位置进行修正，从而在相应兼顾对焦处理速度的同时，也相应保证了对焦后投影图像的清晰度。

参照图6，图6为本发明投影设备自动对焦方法第三实施例的流程示意图。本实施例中，所述投影设备自动对焦方法包括：

步骤S21，测量投影镜头与投影屏幕之间的距离；

步骤S22，判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录；

步骤S23，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置；

步骤S24，若不存在，则执行步骤S25；

步骤S25，测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

步骤S26，当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

步骤S27，控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

步骤S28，根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；

步骤S29，控制投影镜头移动到最佳对焦位置；

步骤S30，记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离。

为在保证投影图像清晰度的同时，进一步提高对焦处理速度，因此，本实施例中，在完成每一次的对焦修正处理之后，记录相应每一次修正后的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离，从而使得在下一次进行自动对焦处理时，能够基于所记录的历史记录，直接将本次对焦时投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置而不用再进行修正处理，进而进一步提高了自动对焦处理速度。

参照图7，图7为本发明投影设备第一实施例的功能模块示意图。本实施例中，所述投影设备包括：

显示记录模块10，用于通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

现有投影设备的对焦处理一般通过拍摄投影设备所投射的被投影设备上的图像来计算该拍摄图像的清晰度，但由于对焦期间，被投影设备(比如电脑)所显示的图像内容可能会发生较大变化，因而计算出来的图像清晰度的误差也相应会很大，进而影响到对焦的显示效果。

因此，本实施例中，为避免上述问题的发生，同时也为提高图像清晰度的计算速度与准确度，采用如图2所示的对焦参考图片作为对焦过程中的被拍摄对象，需要说明的是，该对焦参考图片设置于投影设备内，且该对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值，其中，灰度阈值具体根据图像清晰度的计算要求进行设置，灰度阈值越大，图像的清晰度越高，反之则越模糊。例如，可采用白底黑字或者采用黑底白字的图片作为对焦参考图片。

步进记录模块20，用于控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

本实施例中，对焦过程实质是确定投影镜头位置(也即确定焦距)的过程，因此，为确定当前投影设备所处应用情景下的投影镜头位置，需要控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置，依次拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的屏幕上所显示的对焦参考图片。需要说明的是，一般投影镜头的移动是通过步进马达电路控制的，因此，本实施例中所述的步进方式具体是指通过步进马达的输出以带动投影镜头一步一步地移动。通常，为保护投影镜头安全，在投影结束后，投影设备都会自动将投影镜头归位到某一设定位置上，而在下次投影设备启动时再从该设定位置开始移动，一般向远离投影设备的方向移动。

需要说明的是，本实施例中对于自动对焦开始时，投影镜头所在行程位置，也即投影镜头移动时的起始位置不限定，具体可根据实际需要进行设置，比如在进行自动对焦时，可将投影镜头的起始位置归零，也即最小行程位置，具体设置方式根据实际需要进行设置。

如图3、4所示的投影镜头在不同步进位置上所拍摄的对焦参考图片示意图。其中，图3中像素点A与之周围的像素亮度差值为186，图4中像素B点与之周围的像素点灰度差值为56。因此，在图3所对应的步进位置上所投影显示图片的清晰度要比图4的更高。

进一步优选地，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述步进记录模块20还用于：控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

对焦位置确定模块30，用于根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

现有计算图像清晰度算法有小波变换、傅立叶变换、图像灰度梯度值、图像灰度梯度值算法等。不同算法所对应的应用环境不同，比如小波变换于傅立叶变换算法抗干扰性强，但算法复杂度高，因而运算效率低；而图像灰度梯度值算法效率高，但抗干扰性弱。

进一步优选地，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，所述对焦位置确定模块30还用于：

在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

本实施例中，在进行自动对焦处理时显示参考图像，比如利用白底黑字或黑底白字作为对焦参考图片计算图像清晰度，以提高图像清晰度的计算速度，同时也相应提高图像清晰度算法的抗干扰能力。

本实施例中，通过设置具有特定显示要求的对焦参考图片，进而简化投影对焦过程中所拍摄图像的图像清晰度的计算，加快投影设备自动对焦的速度，同时也能减少对焦过程中的干扰，进一步提高对焦后的投射图像的清晰度，以提升用户使用体验。

进一步优选地，在本发明投影设备一实施例中，所述预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色；

其中，所述对焦位置确定模块30还用于：

获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

本实施例中，采用如图2所示的对焦参考图片，利用单一的背景色与非背景色，以及背景像素与非背景像素之间较大的灰度差值，从而减少对焦过程中所出现的像素干扰影响，比如整个对焦图像中各像素点之间差异不大而产生计算上的干扰，进而难以确定其图像的清晰度。

参照图8，图8为本发明投影设备第二实施例的功能模块示意图。基于上述实施例，本实施例中，所述投影设备还包括：

测距控制模块40，用于测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

本实施例中可采用超声波或红外线方式测算出投影镜头与投影屏幕之间的距离，同时再根据预置的投影距离与投影焦距之间的映射关系，即可相应确定当前投影情景下投影镜头的理想对焦位置。一般从理论上讲，在该理想对焦位置上所投射的画面的清晰度最高。

需要说明的是，理想对焦位置仅仅只是通过相应算法所确定的理想环境下所对应的对焦位置，但实际投影过程中并不能达到理想的投影环境，例如投影设备的部件组装误差等都有可能导致对焦过程存在偏差，进而影响到实际使用时的投影显示效果。因此，本实施例中需要进一步对通过测量投影距离所确定的理想对焦位置进行相应修正。

此外，所述显示记录模块10还用于：当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

所述步进记录模块20还用于：控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片。

本实施例具体采用既能够兼顾图像清晰度的优势，同时也能够兼顾对焦速度的优势，其中，投影图像清晰度的高低以及对焦速度的大小都与投影镜头移动的行程范围相关，投影镜头移动的行程范围具体根据实际需要进行设置。

本实施例中，鉴于现有对焦过程所花时间较长，进而影响用户使用体验的问题，因此，可通过本实施例中的投影镜头与屏幕之间的距离测量，进而根据投影距离快速确定相应的投影焦距，也即确定投影镜头的理想对焦位置。同时，进一步地，鉴于计算得到的理想对焦位置所实现的对焦清晰度不一定是最佳的，因此，本实施例中进一步对计算所得到的理想对焦位置进行修正，从而在相应兼顾对焦处理速度的同时，也相应保证了对焦后投影图像的清晰度。

参照图9，图9为本发明投影设备第三实施例的功能模块示意图。基于上述实施例，本实施例中，所述投影设备还包括：

历史对焦位置记录模块50，用于记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；

所述测距控制模块40还用于：测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

本实施例中，为在保证投影图像清晰度的同时，进一步提高对焦处理速度，因此，在完成每一次的对焦修正处理之后，记录相应每一次修正后的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离，从而使得在下一次进行自动对焦处理时，能够基于所记录的历史记录，直接将本次对焦时投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置而不用再进行修正处理，进而进一步提高了自动对焦处理速度。

参照图10，图10为本发明投影设备另一实施例的功能结构示意图。本实施例中，投影设备包括存储器1、处理器2、投影镜头3；

其中，所述存储器1，用于存放程序，包括用于进行投影设备自动对焦处理的应用程序。

所述处理器2执行所述程序，以用于：通过投影镜头3在投影屏幕上显示对焦参考图片以及拍摄并记录投影镜头3当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

所述处理器2还用于控制投影镜头3以步进方式移动，以用于拍摄并记录投影镜头3在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，以及通过预设的图像清晰度算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头3所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

进一步地，在本发明投影设备的一实施例中，所述处理器2还用于：

测量投影镜头3与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头3移动到所述理想对焦位置；通过投影镜头3在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，以及拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；控制投影镜头3以步进方式在预设行程范围内移动，以用于拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，并通过图像灰度梯度值算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，以及确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头3移动到最佳对焦位置。

进一步地，在本发明投影设备的一实施例中，所述处理器2还用于：

记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头3与投影屏幕之间的距离；通过测量投影镜头3与投影屏幕之间的距离用以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头3与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

以上仅为本发明的优选实施例，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 (17)

1.一种投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述投影设备的自动对焦方法包括：

通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置；

控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

2.如权利要求1所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述控制投影镜头以步进方式移动包括：控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

3.如权利要求2所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，所述根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，并确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置包括：

在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；

若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置。

4.如权利要求1所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片之前包括：测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片包括：

当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

所述控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片包括：

控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片。

5.如权利要求4所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述控制投影镜头移动到最佳对焦位置之后包括：

记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；

所述测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置包括：

测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

6.如权利要求1-5中任一项所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为第一颜色且非背景像素点所对应的颜色为第二颜色；

其中，根据图像灰度梯度值算法，计算所拍摄的对焦参考图片的图像清晰度包括：

获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；

根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

7.根据权利要求6所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色。

8.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：

显示记录模块，用于通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；

步进记录模块，用于控制投影镜头以步进方式移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

对焦位置确定模块，用于根据预设的图像清晰度算法，计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

9.如权利要求8所述的投影设备，其特征在于，当投影镜头当前所在行程位置为设定的最小行程位置时，所述步进记录模块还用于：控制投影镜头以步进方式从当前行程位置移动到最大行程位置或控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动。

10.如权利要求9所述的投影设备，其特征在于，当控制投影镜头以步进方式从当前行程位置向最大行程位置方向移动时，所述对焦位置确定模块还用于：

在投影镜头每一次步进移动后，根据预设的图像清晰度算法，计算投影镜头当前所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度与投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的对焦参考图片的图像清晰度之间的差值；若计算获得的所述图像清晰度之间的差值小于零，则确定投影镜头上一次步进移动后所在行程位置所对应的图像清晰度最高且为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

11.如权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括：测距控制模块，用于测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；

所述显示记录模块还用于：当投影镜头当前所在行程位置为所述理想对焦位置时，通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；

所述步进记录模块还用于：控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片。

12.如权利要求11所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括：历史对焦位置记录模块，用于记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；

所述测距控制模块还用于：测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。

13.如权利要求8-12中任一项所述的投影设备，其特征在于，所述预设的图像清晰度算法为图像灰度梯度值算法；所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为第一颜色且非背景像素点所对应的颜色为第二颜色；

其中，所述对焦位置确定模块还用于：

获取所拍摄的对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点相交的若干边界像素点；根据图像灰度梯度值算法，计算所获取的边界像素点所对应灰度值与该边界像素点周围预设区域内像素点所对应灰度值之间差值的绝对值并计算得到所有绝对值的平均差值，其中，该平均差值越大则该边界像素点所在对焦参考图片的图像清晰度越高。

14.根据权利要求13所述的投影设备的自动对焦方法，其特征在于，所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为白色且非背景像素点所对应的颜色为黑色，或所述对焦参考图片中背景像素点所对应的颜色为黑色且非背景像素点所对应的颜色为白色。

15.一种投影设备，包括投影镜头，其特征在于，所述投影设备还包括存储器、处理器；

所述存储器，用于存放程序；

所述处理器执行所述程序，以用于：通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以及拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，其中，对焦参考图片中背景像素点与非背景像素点之间灰度值差值的绝对值大于预设灰度阈值；控制投影镜头以步进方式移动，以用于拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，以及通过预设的图像清晰度算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

16.如权利要求15所述的投影设备，其特征在于，所述处理器还用于：

测量投影镜头与投影屏幕之间的距离以确定投影镜头的理想对焦位置，并控制投影镜头移动到所述理想对焦位置；通过投影镜头在投影屏幕上显示对焦参考图片以对所述理想对焦位置进行误差修正，以及拍摄并记录投影镜头当前所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片；控制投影镜头以步进方式在预设行程范围内移动，以用于拍摄并记录投影镜头在每一次步进移动后所在行程位置所对应的投影屏幕上所显示的对焦参考图片，并通过图像灰度梯度值算法计算获得所记录的每一对焦参考图片的图像清晰度，以及确定图像清晰度最高的对焦参考图片所对应的投影镜头所在行程位置为最佳对焦位置并控制投影镜头移动到最佳对焦位置。

17.如权利要求16所述的投影设备，其特征在于，所述处理器还用于：

记录最佳的对焦位置以及该对焦位置所对应的投影镜头与投影屏幕之间的距离；通过测量投影镜头与投影屏幕之间的距离用以判断当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离是否存在相应记录，若存在，则根据该相应记录控制投影镜头移动到所记录的并与当前所测量的投影镜头与投影屏幕之间的距离相应的对焦位置。