CN106773496A - 基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置及方法 - Google Patents

基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置及方法。本发明利用摄像头捕捉投影仪投出的画面信号，并根据画面信号调整投影仪焦距，一方面克服了现有技术中手动调焦不方便的问题，另一方面克服了现有技术中自动调焦不能满足多角度投射、稳定性差的问题，实现一种使用便捷、对焦可靠性高的投影仪自动调焦装置及方法，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种投影仪自动对焦系统。

Description

基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置及方法
技术领域
本发明涉及投影仪焦距调节技术领域，尤其涉及一种投影仪自动调焦装置及方法。
背景技术
目前市场上的投影仪对焦方式主要是手动和自动两种。一方面，由于投影仪使用的特性，当其位置被改变，就必须要调整一次焦距，这种手动对焦显然是非常麻烦的；另一方面，目前的投影仪自动对焦技术是通过测量投影机与投影幕之间的距离，再根据距离来实现自动变焦的，但是这种容易出现误差，尤其是当需要进行多角度投射时，距离的测量与焦距的对应关系发生变化，容易导致自动调焦不准。以上两种调焦方式均不能满足客户对投影仪使用的便携性、使用方式的多样性（如多角度投射需求）和调焦的可靠性的需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种使用便携、对焦可靠性高的投影仪自动调焦装置及方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，包括投影镜头、摄像头、对焦处理器和步进电机，所述摄像头用于捕捉投影镜头投出的投影画面，所述摄像头的输出端与对焦处理器的输入端连接；所述对焦处理器的输出端与步进电机的输入端连接，所述对焦处理器用于分析投影画面的高频分量，并根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距；所述步进电机的输出端与投影镜头的输入端连接。
优选的，还包括光电感应器，所述光电感应器设置在步进电机下方，用于感应步进电机转动的角度和方向，光电感应器的输出端与对焦处理器的输入端连接。
优选的，还包括投影机主控模块和光机，所述投影机主控模块的输出端与对焦处理器的输入端连接，所述光机包括图像处理模块和投影镜头，所述投影机主控模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，所述图像处理模块的输出端与投影镜头的输入端连接。
优选的，还包括陀螺仪，所述陀螺仪的输出端与投影机主控模块的输入端连接。
优选的，还包括遥控接收头，所述遥控接收头的输出端与投影机主控模块的输入端连接。
一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其应用于一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，所述方法包括步骤：S1，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面；S2，分析投影画面的高频分量；S3，根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距。
优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S21，将获取的画面信号通过一特定的高通带宽滤波器，得到高频分量成份。
优选的，所述步骤S3具体包括子步骤：S31，高频分量成份通过比较器电路驱动步进电机转动，循环执行步骤S1-S3，直至得到高频分量成份达到最大值，完成一次自动调焦过程。
优选的，所述步骤S1具体包括子步骤：S11，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面中心1/2面积区域的画面信号。
优选的，所述步骤S1之前还包括步骤：S0，利用陀螺仪感应投影仪的位置是否被移动，如是则触发执行步骤S1-S3。
本发明的有益效果是：
本发明利用摄像头捕捉投影仪投出的画面信号，并根据画面信号调整投影仪焦距，一方面克服了现有技术中手动调焦不方便的问题，另一方面克服了现有技术中自动调焦不能满足多角度投射、稳定性差的问题，实现一种使用便捷、对焦可靠性高的投影仪自动调焦装置及方法，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。
另外，本发明集成了高精度的六轴陀螺，可以判断出投影仪的位置是否被移动了，然后触发自动对焦功能。本发明还通过利用遥控接收头实现兼容手动对焦，通过遥控器来控制步进电机的转动，从而来带动镜头的伸缩来实现对焦，使得产品的功能更加人性化。利用光电感应器自动识别对焦镜头的转动方向和角度，使得自动对焦更快更准。
本发明可广泛应用于各种投影仪自动对焦系统。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种实施例的电路结构框图；
图2是本发明一种实施例的装置机械结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明基本构思为：摄像头捕足到投影仪投在投影幕(或墙、天花板等载体)上的画面信号，对焦处理器就会处理摄像头送来的画面信号，通过图像处理算法分析出画面是否清晰，然后去驱动步进电机的转动来带动镜头的伸缩来实现对焦。其中，对焦动作可以是由开机触发，也可以是由投影机的位移变化触发。
如图1和图2所示，一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，包括投影镜头、摄像头、对焦处理器和步进电机，摄像头用于捕捉投影镜头投出的投影画面，摄像头的输出端与对焦处理器的输入端连接；对焦处理器的输出端与步进电机的输入端连接，对焦处理器用于分析投影画面的高频分量，并根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距；步进电机的输出端与投影镜头的输入端连接。本实施例中，对焦处理器采用DSP处理器实现，使得产品性能更加稳定，开发周期短，成本低。装置还包括投影机主控模块和光机，投影机主控模块的输出端与对焦处理器的输入端连接，图像处理模块和投影镜头设置在光机中，投影机主控模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，图像处理模块的输出端与投影镜头的输入端连接。投影机主控模块输出的视频信号经过图像处理模块处理后，从投影镜头投影输出。投影机主控模块输出启动触发信号给对焦处理器，触发自动对焦动作。
本发明利用摄像头捕捉投影仪投出的画面信号，并根据画面信号调整投影仪焦距，一方面克服了现有技术中手动调焦不方便的问题，另一方面克服了现有技术中自动调焦不能满足多角度投射、稳定性差的问题。
本实施例中，装置还包括光电感应器，光电感应器设置在步进电机下方，用于感应步进电机转动的角度和方向，光电感应器的输出端与对焦处理器的输入端连接。光电感应器自动识别对焦镜头的转动方向和角度，对焦处理器可根据对焦镜头的转动方向和角度调整步进电机转动，使得自动对焦更快更准。
本实施例中，还包括本实施例中，还包括陀螺仪，陀螺仪的输出端与投影机主控模块的输入端连接。装置内集成了高精度的六轴陀螺仪，可以判断出投影仪的位置是否被移动了，然后触发启动自动对焦动作。本实施例自动调焦动作可以是开机触发，也可以是位移变化触发。
本实施例中，还包括遥控接收头，遥控接收头的输出端与投影机主控模块的输入端连接。本发明装置兼容手动对焦，可通过遥控器来控制步进电机的转动，从而来带动镜头的伸缩来实现对焦，使得产品的功能更加人性化。其中，遥控接收头可以是红外接收头或蓝牙接收头等。
一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其应用于一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，方法包括步骤：S1，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面；S2，分析投影画面的高频分量；S3，根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距。
本实施例中，步骤S2具体包括子步骤：S21，将获取的画面信号通过一特定的高通带宽滤波器，得到高频分量成份。
本实施例中，步骤S3具体包括子步骤：S31，高频分量成份通过比较器电路驱动步进电机转动，循环执行步骤S1-S3，直至得到高频分量成份达到最大值，完成一次自动调焦过程。
本实施例中，步骤S1具体包括子步骤：S11，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面中心1/2面积区域的画面信号。
优选的，步骤S1之前还包括步骤：S0，利用陀螺仪感应投影仪的位置是否被移动，如是则触发执行步骤S1-S3。
本发明方法的实现原理为：把投影图像看成由若干个点组成的一帧图像，这时候会发现，在焦距清晰时，这些点的边缘也清晰，焦距模糊时，这些点的边缘也变得模糊起来。当其他条件不变，同样是摄取同一景物，仅焦距发生了改变，图像清晰的视频信号的高频分量成分丰富，而图像模糊的画面信号的高频分量要相对少一些。这也正是电视技术中提到的，图像的细节由电视信号的高频分量表示。
具体的，本实施例实现手段包括以下几个步骤：调焦中心区剪取 -高频分量数据统计-投影聚焦驱动。
1.剪取调焦中心。将投影投出显示聚焦的有纹理层次的画面，然后用摄像头拍摄投影画面中心的1/2总面积的区域。在电路上我们通过行、场扫描的时序控制将这一区域的视频信号给剪取下来。
2.高频分量析出。将剪取下来的视频信号通过一特定（特定频率可根据需要设定）的高通带宽滤波器，析出对焦距变化敏感的高频分量成份。
3.通过析出的对焦距变化敏感的高频分量成份，通过比较器电路驱动调焦马达转动，如此循环，直到得到高频分量成份达到最大值，完成一次自动调焦过程。如比较器电路先设置一个参考值，当高频分量小于参考值，驱动部件电机转动；再次获取和分析画面信号，当高频分量小于参考值，继续驱动部件电机转动，直至高频分量成份大于参考值。
其中，本实施例自动调焦动作可以是开机触发，也可以是位移变化触发。
本发明利用摄像头捕捉投影仪投出的画面信号，并根据画面信号调整投影仪焦距，一方面克服了现有技术中手动调焦不方便的问题，另一方面克服了现有技术中自动调焦不能满足多角度投射、稳定性差的问题，实现一种使用便捷、对焦可靠性高的投影仪自动调焦装置及方法，而且结构简单，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种投影仪自动对焦系统。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，包括投影镜头、摄像头、对焦处理器和步进电机，
所述摄像头用于捕捉投影镜头投出的投影画面，所述摄像头的输出端与对焦处理器的输入端连接；
所述对焦处理器的输出端与步进电机的输入端连接，所述对焦处理器用于分析投影画面的高频分量，并根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距；
所述步进电机的输出端与投影镜头的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，还包括光电感应器，所述光电感应器设置在步进电机下方，用于感应步进电机转动的角度和方向，光电感应器的输出端与对焦处理器的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，还包括投影机主控模块和光机，所述投影机主控模块的输出端与对焦处理器的输入端连接，所述光机包括图像处理模块和投影镜头，所述投影机主控模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，所述图像处理模块的输出端与投影镜头的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，还包括陀螺仪，所述陀螺仪的输出端与投影机主控模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，还包括遥控接收头，所述遥控接收头的输出端与投影机主控模块的输入端连接。
6.一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其应用于如权利要求1至5所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦装置，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面；
S2，分析投影画面的高频分量；
S3，根据投影画面的高频分量驱动步进电机控制投影镜头调整焦距。
7.根据权利要求6所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括子步骤：
S21，将获取的画面信号通过一特定的高通带宽滤波器，得到高频分量成份。
8.根据权利要求7所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括子步骤：
S31，高频分量成份通过比较器电路驱动步进电机转动，循环执行步骤S1-S3，直至得到高频分量成份达到最大值，完成一次自动调焦过程。
9.根据权利要求6至8任一项所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括子步骤：
S11，利用摄像头捕捉投影镜头投出的投影画面中心1/2面积区域的画面信号。
10.根据权利要求9所述的一种基于直接图像反馈的投影仪自动调焦方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括步骤：
S0，利用陀螺仪感应投影仪的位置是否被移动，如是则触发执行步骤S1-S3。
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