CN107046636B - 投影设备的图像矫正方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影设备的图像矫正方法及装置，属于图像处理技术领域。所述方法包括：获取输入图像的n个采样坐标和所述投影设备的摆放方位信息，n为正整数，所述采样坐标是所述输入图像中的任意n个点的坐标；根据所述摆放方位信息和所述n个采样坐标确定出投影变换矩阵；根据所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，所述矫正坐标用于对所述输入图像进行矫正。本发明解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了对任意形状的显示区域进行矫正的效果。

Description

投影设备的图像矫正方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及图像处理技术领域，特别涉及一种投影设备的图像矫正方法及装置。
背景技术
投影设备可以通过不同的接口与计算机、VCD(Video Compact Disc，影音光碟)播放器、DVD(Digital Video Disc，数字通用光盘)播放器以及DV(Digtal Video，数码摄像机)等设备相连，将这些设备中放映的多媒体内容投影到幕布上。随着科技的发展，市场上出现了尺寸小、便于携带的微型投影设备。
微型投影设备最大的特点是便携性，因此微型投影设备的摆放位置会经常变化。通常被投影的多媒体内容的显示区域为矩形，当投影设备的水平位置与幕布垂直且投影设备的左右两端与幕布的距离相等时，投影设备才能保证投影在幕布上的多媒体内容频的显示区域为矩形；而当投影设备的水平位置与幕布不垂直时，即投影设备的镜头所在平面与幕布不平行时，投影设备投影到幕布上的多媒体内容的显示区域通常为梯形。投影的显示区域为梯形时，显示的内容也会发生变形，从而造成用户的观看不便。针对显示区域为梯形的问题，现有技术通常是投影设备通过DLP(Digital Light Procession，数字光处理技术)模块对接收到的多媒体内容进行图像转换，图像转换包括：拉伸、旋转等，然后投影设备将图像转换后的多媒体内容投影到幕布上。
由于使用DLP模块进行图像转换，DLP是基于TI(美国德州仪器)公司开发的DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)来完成可视数字信息显示的技术，受限于TI公司的产品的物理性能，现有技术只能实现对梯形的显示区域的矫正，但在实际应用中，投影设备的左右两端与幕布的距离可能不相等，比如：投影设备的镜头所在平面的左端距离幕布较近，右端距离幕布较远。当投影设备的左右两端与幕布的距离不相等且投影设备的水平位置与幕布不垂直时，投影设备投影到幕布上的多媒体内容的显示区域通常为不规则四边形，而 现有技术不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题。
发明内容
为了解决现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的校正，导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，本发明实施例提供了一种投影设备的图像矫正方法及装置。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种投影设备的图像矫正方法，所述方法包括：
获取输入图像的n个采样坐标和所述投影设备的摆放方位信息，n为正整数，所述采样坐标是所述输入图像中的任意n个点的坐标；
根据所述摆放方位信息和所述n个采样坐标确定出投影变换矩阵；
根据所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，所述矫正坐标用于对所述输入图像进行矫正。
第二方面，提供了一种投影设备的图像矫正装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取输入图像的n个采样坐标和所述投影设备的摆放方位信息，n为正整数，所述采样坐标是所述输入图像中的任意n个点的坐标；
第一确定模块，用于根据所述第一获取模块获取的所述摆放方位信息和所述n个采样坐标确定出投影变换矩阵；
变换模块，用于根据所述第一确定模块确定的所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，所述矫正坐标用于对所述输入图像进行矫正。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过根据投影设备的摆放方位信息和输入图像的采样坐标确定投影变换矩阵，然后根据投影变换矩阵对采样坐标进行变换，得到逻辑上的矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正，由于投影变换矩阵是根据投影设备的摆放方位信息确定出的，能够根据摆放方位信息确定出图像的不同位置的变形程度，然后对输入图像进行矫正，通过将输入图像根据摆放方位信息矫正为不规则的图像，使得不规则的图像经过投影设备的投影能够显示为矩形的图像，无论是梯形还是不规则四边形，均可以通过确定出的矫正坐标进行矫正，从而解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了能够对任意形状的显示区域进行矫正的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是本发明一个实施例示出的投影系统的结构方框图；
图1B是本发明一个实施例示出的投影示意图；
图2是本发明一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的方法流程图；
图3A是本发明另一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的方法流程图；
图3B是本发明再一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的方法流程图；
图3C是本发明一个实施例提供的检测投影设备是否为稳定状态的流程图；
图3D是本发明一个实施例提供的对输入图像处理前后的示意图；
图3E是本发明一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的示意图；
图4是本发明一个实施例提供的投影设备的图像矫正装置的结构方框图；
图5是本发明另一个实施例提供的投影设备的图像矫正装置的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了便于读者对本发明各个实施例的理解，首先结合图1A对投影设备进行介绍。图1A是本发明一个实施例示出的投影系统的结构方框图，如图1A所示，该投影系统主要包括：投影设备100和幕布设备150。
投影设备100包括信号输入模块110、传感器模块120、处理模块130和DLP模块140。
信号输入模块110用于提供信号输入的接口，比如：HDMI(High DefinitionMultimedia Interface，高清晰度多媒体接口)、AV(Audio&Video，家用影音设备传输端口)、DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)等。投影设备100通过信号输入模块110与计算机、VCD播放器、DVD播放器以及DV等多媒体播放设备相连，信号输入模块110接收在这些多媒体播放设备中放映的多媒体内容，并将接收到的多媒体内容作为输入图像传输至处理模块130。
传感器模块120包括三轴加速度传感器121和倾角传感器122。三轴加速度传感器121用于采集投影设备100的位移加速度，倾角传感器122用于采集投影设备100的摆放方位信息。如图1B所示，在实际应用中，投影设备100在使用前需要进行校准，以投影设备100的水平位置与幕布设备150垂直且投影设备100的左右两端与幕布设备150的距离相等为基准位置，建立一个参考的空间坐标系，该空间坐标系用于对后续使用过程中投影设备100的摆放位置进行校准。该空间坐标系的x轴与位于基准位置的投影设备100的水平位置平行，且与幕布设备150所在平面平行，该空间坐标系的y轴与位于基准位置的投影设备100的水平位置平行，且与幕布设备150所在平面垂直，该空间坐标系的z轴与位于基准位置的投影设备100的水平位置垂直，且与幕布设备150所在平面平行。三轴加速度传感器121在采集投影设备100的位移加速度时，分别采集x轴、y轴、z轴三个方向上的位移加速度，根据三个方向上的位移加速度合成投影设备100的位移加速度。倾角传感器122用于采集投影设备100与z轴的夹角α、与x轴的夹角β以及与y轴的夹角γ，倾角传感器122通过夹角α、夹角β和夹角γ反映出投影设备100的摆放位置。由于投影设备100通常是被摆放在水平面上，因此夹角γ通常趋近于0。在可选的实施例中，本发明实施例仅需要基于x轴和z轴组成的二维平面进行图像的自动矫正，当夹角γ过大时，通常通过手动调整即可。可选地，通过设置一个阈值来判定夹角γ是否过大，当夹角γ大于该阈值时，投影设备100需要进行手动调整。在实际应用中，通常该阈值趋近于0。可选地，若检测到夹角γ大于阈值，可以设置相应的报警装置，提醒用户进行手动调整。如图1B所示，当投影设备100的水平位置与幕布设备150所在平面不垂直，且投影设备100的左右两端与幕布设备150的距离不相等时，投影设备100在幕布设备150上的投影图像151为不规则四边形。
处理模块130用于接收信号输入端110发送的输入图像，并接收传感器模 块120发送的位移加速度和摆放方位信息等数据，然后根据传感器模块120发送的数据对信号输入端110发送的输入图像进行矫正。可选地，处理模块130包括主处理器131和图形处理器132。主处理器131主要用于接收输入图像和各个传感器采集的数据，对输入图像进行矫正前的运算，比如确定出输入图像的顶点坐标，根据摆放方位信息和顶点坐标确定出矫正坐标，图形处理器132用于根据主处理器131计算得到矫正坐标对输入图像进行图像转换，比如拉伸、旋转、线性插值处理等。在实际应用中，信号输入模块110可能接收到视频数据，视频数据由连续的视频帧组成，投影设备100需要对每一帧视频帧进行矫正，导致图像矫正处理的运算量较大。若投影设备100仅通过主处理器131对视频帧进行矫正，则主处理器131的运算速度可能达不到视频数据显示的要求。为了使得视频数据能够正常显示，投影设备100通过图形处理器132专门用于对输入图像进行图像转换，从而使得投影设备100在对视频数据进行实时矫正的速度达到视频数据显示的要求。可选地，图形处理器132使用DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理)芯片，DSP芯片对输入图像转换得到的信号为LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)。图形处理器132将矫正得到的LVDS信号发送给DLP模块140。
DLP模块140用于将图形处理器132处理得到的LVDS信号转换成能够用于显示的RGB信号，并通过光将RGB信号投影到幕布设备150上进行显示。在实际应用中，DLP模块140包括视频转换芯片、DMD芯片、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)驱动、DMD控制器、对焦模块以及光镜头模块。
幕布设备150作为DLP模块140投影出的光的接收载体，用于显示投影设备100所投影的图像。可选地，幕布设备150为与投影设备100匹配的专用幕布，或者是空白墙面。
图2是本发明一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的方法流程图，该方法以应用在图1A所示的投影设备中举例，如图2所示，该投影设备的图像矫正方法可以包括如下步骤：
步骤201，获取输入图像的n个采样坐标和投影设备的摆放方位信息，n为正整数。
采样坐标是输入图像中的任意n个点的坐标。
n个采样坐标是输入图像在未做任何处理之前的原始图像的n个采样点的坐标，这n个采样坐标是逻辑坐标，用于表示n个采样点的相对位置。可选地，在实际实现时，n个采样点的采样坐标可以是基于图1B所示的参考的空间坐标系确定，或者，其中一个采样坐标设置为(0,0)，然后根据采样点之间的相对位置确定出其他采样点的采样坐标。
以采样点为输入图像的顶点为例，通常，输入图像是矩形的图像，包含四个顶角，因此设采样点为四个顶点，从而确定出四个顶点坐标，通常将矩形的输入图像的左上角位置的顶点的坐标设为(0,0)。
在一种可能的实现方式中，投影设备获取输入图像的全部点作为采样点，然后确定出每个采样点的坐标。
投影设备的摆放方位信息用于反映投影设备相对于x轴、y轴、z轴的偏移情况，通常用投影设备与z轴的夹角α、与x轴的夹角β以及与y轴的夹角γ来表示投影设备在各个方向的偏移角度。
需要说明的是，获取输入图像的n个采样坐标与获取投影设备的摆放方位信息是两个相互独立的获取过程，这两个获取过程可以并行执行，也可以一前一后串行执行。
步骤202，根据摆放方位信息和n个采样坐标确定出投影变换矩阵。
根据投影设备的摆放方位信息结合采样坐标可以确定出不同位置的焦距，n个采样坐标确定出n个焦距值，n个焦距值组成投影变换矩阵。
以采样坐标为顶点坐标举例，输入图像通常是矩形的图像，因此，n通常为4。
步骤203，根据投影变换矩阵对n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标。
矫正坐标是输入图像经过矫正后的图像中与采样坐标对应的坐标，矫正坐标与采样坐标对应同一坐标系。
矫正坐标是处理模块130输出给DLP模块140的图像中与采样坐标对应的坐标位置。
综上所述，本发明实施例提供的投影设备的图像矫正方法，通过根据投影设备的摆放方位信息和输入图像的采样坐标确定投影变换矩阵，然后根据投影变换矩阵对采样坐标进行变换，得到逻辑上的矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正，由于投影变换矩阵是根据投影设备的摆放方位信息确定出的， 能够根据摆放方位信息确定出图像的不同位置的变形程度，然后对输入图像进行矫正，通过将输入图像根据摆放方位信息矫正为不规则的图像，使得不规则的图像经过投影设备的投影能够显示为矩形的图像，无论是梯形还是不规则四边形，均可以通过确定出的矫正坐标进行矫正，从而解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了能够对任意形状的显示区域进行矫正的效果。
图3A是本发明另一个实施例提供的投影设备的图像矫正方法的方法流程图，该方法以应用在图1A所示的投影设备中举例，如图3A所示，该投影设备的图像矫正方法可以包括如下步骤：
步骤301，每隔预定时间间隔获取一次投影设备的位移加速度。
三轴加速度传感器采集投影设备在x轴、y轴、z轴三个方向上的位移加速度，然后合成投影设备的位移加速度，主处理器每隔预定时间间隔读取一次三轴加速度传感器采集的位移加速度。
步骤302，检测位移加速度的模是否小于预定阈值。
设置预定阈值是为了给投影设备一个允许移动的范围。在实际应用中，投影设备会由于声音过大产生震动，这种震动是不可避免的，而投影设备由于这种震动导致产生的唯一加速度是被允许的，这种情况下，投影设备不需要重新对输入图像进行矫正。
可选地，预定阈值的大小设置还与预定时间间隔有关，通常预定时间间隔越大，预定阈值越大。
步骤303，若检测到位移加速度的模大于预定阈值，则确定投影设备为运动状态，将当前时刻确定为下一预定周期的开始时刻，预定周期大于预定时间间隔。
在检测到位移加速度的模大于预定阈值时，表明投影设备的移动可能不是由于声音震动产生的，并且由于位移加速度较大，表明投影设备是运动状态。在运动状态下，投影设备没有必要一直对输入图像进行矫正，等到投影设备变为稳定状态再重新对输入图像进行矫正。
可选地，对于运动状态的确定，只要检测到一次位移加速度的模大于预定阈值，投影设备就可以确定为运动状态。但对于稳定状态的确定，投影设备只 检测到一次位移加速度的模小于预定阈值，并不能表明投影设备是稳定状态，在检测到一段时间内位移加速度的模均小于预定阈值时，投影设备才能确定为稳定状态，这一段时间的长度为设置的预定周期。
投影设备在确定为运动状态时，将当前时刻确定为下一预定周期的开始时刻，投影设备继续监控下一周期内位移加速度的模是否均小于预定阈值。
步骤304，在预定周期内，若检测到各个位移加速度的模均小于预定阈值，则确定投影设备为稳定状态。
在实际实现时，投影设备在检测运动状态是稳定状态的同时还需要检测投影设备与y轴的夹角γ是否小于阈值，该阈值趋近于0。检测夹角γ是否小于阈值是为了确定投影设备在水平面上的摆放是否稳定，同时避免了由于投影设备在y轴方向上的偏移导致投影的图像变形的问题，投影设备也就不需要对由于夹角γ产生的图像变形进行矫正，减少了计算量。
步骤301至步骤304可以实现为如图3C所示的流程图。步骤S301，每t ms读取投影设备的加速度然后执行步骤S302，判断γ＜n且当S302的判断结果为是，令t1＝0，继续执行步骤S301，当S302的判断结果为否，执行S303判断(t1+t)＞T，若S303的判断结果为否，继续执行步骤S301，若S303的判断结果为是，执行S304，确定投影设备处于稳定状态。其中，t为预定时间间隔，T为预定周期，t1＝t。
步骤305，当投影设备为稳定状态时，获取输入图像的n个采样坐标和投影设备的摆放方位信息。
投影设备在检测到稳定状态时，表明投影设备的位置相对固定，投影设备利用获取到的相对稳定的数据对输入图像进行矫正。
采样坐标是输入图像中的任意n个采样点的坐标。
n个采样坐标是输入图像在未做任何处理之前的原始图像的n个采样点的坐标，这n个采样坐标是逻辑坐标，用于表示n个采样点的相对位置。可选地，在实际实现时，n个采样点的采样坐标可以是基于图1B所示的参考的空间坐标系确定，或者，其中一个采样坐标设置为(0,0)，然后根据采样点之间的相对位置确定出其他采样点的采样坐标。
以采样点为输入图像的顶点为例，通常，输入图像是矩形的图像，包含四个顶角，因此设采样点为四个顶点，从而确定出四个顶点坐标，通常将矩形的 输入图像的左上角位置的顶点的坐标设为(0,0)。
在一种可能的实现方式中，投影设备获取输入图像的全部点作为采样点，然后确定出每个采样点的坐标。
可选地，摆放方位信息包括：投影设备与竖直方向的第一夹角，投影设备与水平方向的第二夹角。
竖直方向与图1B中参考的空间坐标系中的z轴对应，水平方向与图1B中参考的空间坐标系中的x轴对应。则投影设备与竖直方向的第一夹角即投影设备与z轴的夹角α，投影设备与水平方向的第二夹角即投影设备与x轴的夹角β。
投影设备的摆放方位信息用于反映投影设备相对于x轴、y轴、z轴的偏移情况，通常用投影设备与z轴的夹角α、与x轴的夹角β以及与y轴的夹角γ来表示投影设备在各个方向的偏移角度。
需要说明的是，获取输入图像的n个采样坐标与获取投影设备的摆放方位信息是两个相互独立的获取过程，这两个获取过程可以并行执行，也可以一前一后串行执行。
步骤306，根据摆放方位信息和n个采样坐标确定出投影变换矩阵。
可选地，步骤306可以被替换成如图3B所示的步骤：
步骤306a，将n个采样坐标分别代入预定二元非线性函数，得到n个焦距值，预定二元非线性函数用于表示不同位置的焦距值与第一夹角和第二夹角之间的关系。
用于投影的光学镜片比较复杂，由多个凹凸镜片组成，最终多个凹凸镜片的焦距计算得到投射比，投射比是投影距离与画面宽度之比，同一个投影设备的投射比是常量p。在投影设备完全正对幕布设备的情况下，即投影设备的水平位置与幕布设备垂直，投影设备两端到幕布设备的距离相等，像素点的逻辑映射关系为投影后的点(X,Y)＝投影前的点(x,y)/p。而在投影设备与x轴和z轴有夹角时，投影的图像会失真，即被投影的图像在投影显示时发生变形，在失真的情况下不同位置的焦距f与夹角α和夹角β可以示例性的表示为f＝(x sinα*y cosβ+x cosα*y sinβ)/p，投影设备根据像素点的坐标可以确定出该像素点位置对应的焦距。对应的，f＝(x sinα*y cosβ+x cosα*y sinβ)/p被认为是预定二元非线性函数。
步骤306b，将n个焦距值组成投影变换矩阵。
在实际应用中，以采样点为顶点举例，由于输入图像通常为矩形，因此n的取值为4，在投影设备确定出四个采样坐标的情况下，投影变换矩阵的确定过程如下：
S1，将第一夹角、第二夹角和第一采样坐标代入预定二元非线性函数，得到第一焦距。
假设第一采样坐标为(x1,y1)，将x1、y1、α、β带入二元非线性函数f＝(x sinα*ycosβ+x cosα*y sinβ)/p中，计算得到第一焦距f1。
S2，将第一夹角、第二夹角和第二采样坐标代入预定二元非线性函数，得到第二焦距。
假设第二采样坐标为(x2,y2)，将x2、y2、α、β带入二元非线性函数f＝(x sinα*ycosβ+x cosα*y sinβ)/p中，计算得到第二焦距f2。
S3，将第一夹角、第二夹角和第三采样坐标代入预定二元非线性函数，得到第三焦距。
假设第三采样坐标为(x3,y3)，将x3、y3、α、β带入二元非线性函数f＝(x sinα*ycosβ+x cosα*y sinβ)/p中，计算得到第三焦距f3。
S4，将第一夹角、第二夹角和第四采样坐标代入预定二元非线性函数，得到第四焦距。
假设第四采样坐标为(x4,y4)，将x4、y4、α、β带入二元非线性函数f＝(x sinα*ycosβ+x cosα*y sinβ)/p中，计算得到第四焦距f4。
S5，将第一焦距、第二焦距、第三焦距和第四焦距组成投影变换矩阵。
根据计算得到的第一焦距f1、第二焦距f2、第三焦距f3和第四焦距f4，得到的投影变换矩阵
步骤307，根据投影变换矩阵对n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标。
矫正坐标是输入图像经过矫正后的图像中与采样坐标对应的坐标，矫正坐标与采样坐标对应同一坐标系。
矫正坐标是处理模块130输出给DLP模块140的图像中与采样坐标对应的坐标位置。
可选地，步骤307可以被替换成如图3B所示的步骤：
步骤307a，计算投影变换矩阵的逆矩阵。
通过计算投影变换矩阵的逆矩阵，相当于对投影设备的夹角α和夹角β进行角度的逆变换。
比如：投影变换矩阵为则投影变换矩阵F的逆矩阵为
步骤307b，将输入图像的n个采样坐标组成第一坐标矩阵。
以输入图像是矩形，采样点是四个顶点为例，第一坐标矩阵
步骤307c，利用第一坐标矩阵乘以逆矩阵，得到第二坐标矩阵。
比如：第二坐标矩阵
步骤307d，将第二坐标矩阵中的元素确定为矫正坐标。
比如：第二坐标矩阵B中的四个坐标(f4x1-f3x2,f4y1-f3y2)，(f1x2-f2x1,f1y2-f2y1)，(f4x3-f3x4,f4y3-f3y4)，(f1x4-f2x3,f1y4-f2y3)为矫正坐标，分别对应矫正后的图像的四个顶点的坐标。
步骤308，根据n个矫正坐标对输入图像进行处理得到目标图像。
矫正坐标在目标图像中的位置与采样坐标在输入图像中的位置对应。
可选地，投影设备根据矫正坐标对输入图像进行处理时，投影设备根据n个矫正坐标，通过图形处理器对输入图像进行图像转换得到目标图像。其中，图像转换包括：拉伸、旋转以及线性插值处理。
在对输入图像进行拉伸之后，拉伸后的图像的像素点分布会变得不均匀，不同位置的像素点的密度不同，但在投影设备将图像投影到幕布设备上时，像素点的分布要求是均匀的，因此图形处理器在对输入图像进行拉伸、旋转处理后，需要进行线性插值处理，调整拉伸后的图像的像素点密度，使得经过拉伸、旋转和线性插值处理后的图像在投影到幕布设备上时像素点的分布是均匀的。
图3D示出了输入图像在处理前后的示意图。处理前的输入图像30经过图像转换变为处理后的图像31，处理后的图像31为不规则四边形，空白区域32填充透明色。
步骤309，对输出的目标图像的低电压差分信号LVDS信号进行格式转换，得到目标图像的RGB信号。
由于图像转换是由图形处理器实现的，图形处理器对图像转换得到的信号是LVDS信号，而LVDS信号不能用于显示，需要DLP模块将LVDS信号转换为能够显示的RGB信号。
步骤310，将RGB信号投影到幕布设备上进行显示。
本实施例提供的投影设备的图像矫正方法可以概括为图3E所示的示意图。以输入图像为矩形、采样点为顶点举例，在图像处理S300中，首先确定S305稳定状态，在S305之后，执行S307，获取投影设备在竖直方向的夹角α和水平方向的夹角β，然后执行S309，确定投影变换矩阵之后转到S310，计算另一方面，确定S306输入图像，在S306之后，执行S308，确定四角矩阵之后转到S310，在S310之后，执行S311，得到矫正后的四角坐标AF-1，然后执行S312，图像显示逻辑四角坐标，DSP图像插值处理，接着执行S313，将处理后的图像传输给DLP，最后执行S314，对图像进行投影显示。
综上所述，本发明实施例提供的投影设备的图像矫正方法，通过根据投影设备的摆放方位信息和输入图像的采样坐标确定投影变换矩阵，然后根据投影变换矩阵对采样坐标进行变换，得到逻辑上的矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正，由于投影变换矩阵是根据投影设备的摆放方位信息确定出的，能够根据摆放方位信息确定出图像的不同位置的变形程度，然后对输入图像进行矫正，通过将输入图像根据摆放方位信息矫正为不规则的图像，使得不规则的图像经过投影设备的投影能够显示为矩形的图像，无论是梯形还是不规则四边形，均可以通过确定出的矫正坐标进行矫正，从而解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了能够对任意形状的显示区域进行矫正的效果。
另外，通过计算投影变换矩阵的逆矩阵，将投影设备由于摆放位置导致的图像变形进行逆变换，通过将第一坐标矩阵乘以逆矩阵，得到第二坐标矩阵，使得输入图像的n个采样坐标矫正为逆变形的形状，从而在通过投影设备进行投影显示时，能够与投影设备的摆放位置导致的图像变形相互抵消，从而显示出正常的显示区域。
另外，通过获取投影设备与竖直方向的第一夹角以及与水平方向的第二夹角，然后根据第一夹角和第二夹角以及n个采样坐标，可以确定出输入图像的 不同位置对应的焦距，将计算得到的焦距组成投影变换矩阵，可以根据投影变换矩阵计算逆矩阵，从而对输入图像进行逆向矫正，使得矫正后的图像能够与投影设备的摆放位置导致的图像变形相互抵消，从而显示出正常的显示区域。
另外，通过每隔预定时间间隔获取一次投影设备的位移加速度，在预定周期内，判断各个位移加速度的模是否均小于预定阈值，从而确定投影设备是运动状态还是稳定状态，在投影设备为稳定状态时，获取到的摆放方位信息以及输入图像的顶点坐标才是稳定的。
另外，通过对输入图像进行包括拉伸、旋转、线性插值处理的图像转换，使得输入图像能够变形为要求的不规则形状，另外，在拉伸时输入图像中的像素点可能会分布不均匀，通过线性插值处理改变不同位置的像素点的密度，使得显示的图像中的像素点能够均匀分布。
另外，通过将输出的LVDS信号转换成RGB信号，使得矫正后的图像能够转换为正常显示的格式。
图4是本发明一个实施例提供的投影设备的图像矫正装置的结构方框图，该装置以应用在图1A所示的投影设备中举例，如图4所示，该投影设备的图像矫正装置包括：第一获取模块410、第一确定模块420、变换模块430。
第一获取模块410，用于获取输入图像的n个采样坐标和投影设备的摆放方位信息，n为正整数，采样坐标是输入图像中的任意n个点的坐标。
第一确定模块420，用于根据第一获取模块410获取的摆放方位信息和n个采样坐标确定出投影变换矩阵。
变换模块430，用于根据第一确定模块420确定的投影变换矩阵对n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正。
综上所述，本发明实施例提供的投影设备的图像矫正装置，通过根据投影设备的摆放方位信息和输入图像的采样坐标确定投影变换矩阵，然后根据投影变换矩阵对采样坐标进行变换，得到逻辑上的矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正，由于投影变换矩阵是根据投影设备的摆放方位信息确定出的，能够根据摆放方位信息确定出图像的不同位置的变形程度，然后对输入图像进行矫正，通过将输入图像根据摆放方位信息矫正为不规则的图像，使得不规则的图像经过投影设备的投影能够显示为矩形的图像，无论是梯形还是不规则四 边形，均可以通过确定出的矫正坐标进行矫正，从而解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了能够对任意形状的显示区域进行矫正的效果。
图5是本发明另一个实施例提供的投影设备的图像矫正装置的结构方框图，该装置以应用在图1A所示的投影设备中举例，如图5所示，该投影设备的图像矫正装置包括：第一获取模块501、第一确定模块502、变换模块503。
第一获取模块501，用于获取输入图像的n个采样坐标和投影设备的摆放方位信息，n为正整数，采样坐标是输入图像中的任意n个点的坐标。
第一确定模块502，用于根据第一获取模块501获取的摆放方位信息和n个采样坐标确定出投影变换矩阵。
变换模块503，用于根据第一确定模块502确定的投影变换矩阵对n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正。
可选地，变换模块503，包括：第一计算单元503a、第二计算单元503b、第三计算单元503c和确定单元503d。
第一计算单元503a，用于计算第一确定模块502确定的投影变换矩阵的逆矩阵。
第二计算单元503b，用于将第一获取模块501获取的输入图像的n个采样坐标组成第一坐标矩阵。
第三计算单元503c，用于利用第二计算单元503b得到的第一坐标矩阵乘以第一计算单元503a得到的逆矩阵，得到第二坐标矩阵。
确定单元503d，用于将第三计算单元503c得到的第二坐标矩阵中的元素确定为矫正坐标。
可选地，第一确定模块502，包括：第四计算单元502a和第五计算单元502b。
第四计算单元502a，用于将n个采样坐标分别代入预定二元非线性函数，得到n个焦距值，预定二元非线性函数用于表示不同位置的焦距值与第一夹角和第二夹角之间的关系。
第五计算单元502b，用于将第四计算单元502a得到的n个焦距值组成投影变换矩阵。
可选地，该投影设备的图像矫正装置还包括：处理模块504、第二获取模块 505、检测模块506、第二确定模块507、第三确定模块508。
处理模块504，用于根据变换模块503得到的n个矫正坐标对输入图像进行处理得到目标图像。
第二获取模块505，用于每隔预定时间间隔获取一次投影设备的位移加速度。
检测模块506，用于检测第二获取模块505获取的位移加速度的模是否小于预定阈值。
第二确定模块507，用于在预定周期内，若检测模块506检测到各个位移加速度的模均小于预定阈值，则确定投影设备为稳定状态。第一获取模块501，还用于当投影设备为稳定状态时，获取输入图像的n个采样坐标和投影设备的摆放方位信息。
第三确定模块508，用于若检测模块506检测到位移加速度的模大于预定阈值，则确定投影设备为运动状态，将当前时刻确定为下一预定周期的开始时刻，预定周期大于预定时间间隔。
可选地，处理模块504，还用于根据变换模块503得到的n个矫正坐标，通过图形处理器对输入图像进行图像转换得到目标图像，图像转换包括拉伸、旋转以及线性插值处理。
可选地，该投影设备的图像矫正装置，还包括：转换模块509和显示模块510。
转换模块509，用于对输出的目标图像的低电压差分信号LVDS信号进行格式转换，得到目标图像的RGB信号。
显示模块510，用于将转换模块509得到的RGB信号投影到幕布设备上进行显示。
综上所述，本发明实施例提供的投影设备的图像矫正装置，通过根据投影设备的摆放方位信息和输入图像的采样坐标确定投影变换矩阵，然后根据投影变换矩阵对采样坐标进行变换，得到逻辑上的矫正坐标，矫正坐标用于对输入图像进行矫正，由于投影变换矩阵是根据投影设备的摆放方位信息确定出的，能够根据摆放方位信息确定出图像的不同位置的变形程度，然后对输入图像进行矫正，通过将输入图像根据摆放方位信息矫正为不规则的图像，使得不规则的图像经过投影设备的投影能够显示为矩形的图像，无论是梯形还是不规则四 边形，均可以通过确定出的矫正坐标进行矫正，从而解决了现有技术中不能实现对不规则四边形的显示区域的矫正，从而导致投影显示的内容变形，影响用户观看的问题，达到了能够对任意形状的显示区域进行矫正的效果。
另外，通过计算投影变换矩阵的逆矩阵，将投影设备由于摆放位置导致的图像变形进行逆变换，通过将第一坐标矩阵乘以逆矩阵，得到第二坐标矩阵，使得输入图像的n个采样坐标矫正为逆变形的形状，从而在通过投影设备进行投影显示时，能够与投影设备的摆放位置导致的图像变形相互抵消，从而显示出正常的显示区域。
另外，通过获取投影设备与竖直方向的第一夹角以及与水平方向的第二夹角，然后根据第一夹角和第二夹角以及n个采样坐标，可以确定出输入图像的不同位置对应的焦距，将计算得到的焦距组成投影变换矩阵，可以根据投影变换矩阵计算逆矩阵，从而对输入图像进行逆向矫正，使得矫正后的图像能够与投影设备的摆放位置导致的图像变形相互抵消，从而显示出正常的显示区域。
另外，通过每隔预定时间间隔获取一次投影设备的位移加速度，在预定周期内，判断各个位移加速度的模是否均小于预定阈值，从而确定投影设备是运动状态还是稳定状态，在投影设备为稳定状态时，获取到的摆放方位信息以及输入图像的顶点坐标才是稳定的。
另外，通过对输入图像进行包括拉伸、旋转、线性插值处理的图像转换，使得输入图像能够变形为要求的不规则形状，另外，在拉伸时输入图像中的像素点可能会分布不均匀，通过线性插值处理改变不同位置的像素点的密度，使得显示的图像中的像素点能够均匀分布。
另外，通过将输出的LVDS信号转换成RGB信号，使得矫正后的图像能够转换为正常显示的格式。
需要说明的是：上述实施例中提供的投影设备的图像矫正装置在矫正图像时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将投影设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的投影设备的图像矫正装置与投影设备的图像矫正方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中的存储器中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端中的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该一个或者一个以上程序被一个或者一个以上的处理器用来执行上述投影设备的图像矫正方法。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种投影设备的图像矫正方法，其特征在于，所述方法包括：
获取输入图像的n个采样坐标和所述投影设备的摆放方位信息，n为正整数，n≥3，所述n个采样坐标是所述输入图像中的n个点的坐标，所述n个的点包括位于同一直线上的多个点，以及位于所述同一直线之外的至少一个点，所述摆放方位信息包括：所述投影设备与竖直方向的第一夹角，所述投影设备与水平方向的第二夹角；
将所述n个采样坐标分别代入预定二元非线性函数，得到n个焦距值，所述预定二元非线性函数用于表示不同位置的焦距值与所述第一夹角和所述第二夹角之间的关系；
将所述n个焦距值组成所述投影变换矩阵；
根据所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，包括：
计算所述投影变换矩阵的逆矩阵；
将所述输入图像的所述n个采样坐标组成第一坐标矩阵；
利用所述第一坐标矩阵乘以所述逆矩阵，得到第二坐标矩阵；
将所述第二坐标矩阵中的元素确定为所述矫正坐标。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取输入图像的n个采样坐标之前，所述方法还包括：
每隔预定时间间隔获取一次所述投影设备的位移加速度；
检测所述位移加速度的模是否小于预定阈值；
在预定周期内，若检测到各个所述位移加速度的模均小于所述预定阈值，则确定所述投影设备为稳定状态；当所述投影设备为所述稳定状态时，执行所述获取输入图像的n个采样坐标以及所述获取所述投影设备的摆放方位信息的步骤；
若检测到所述位移加速度的模大于所述预定阈值，则确定所述投影设备为运动状态，将当前时刻确定为下一所述预定周期的开始时刻，所述预定周期大于所述预定时间间隔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到n个矫正坐标之后，包括：
根据所述n个矫正坐标对所述输入图像进行处理得到目标图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个矫正坐标对所述输入图像进行处理得到目标图像，包括：
根据所述n个矫正坐标，通过图形处理器对所述输入图像进行图像转换得到所述目标图像，所述图像转换包括拉伸、旋转以及线性插值处理。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个矫正坐标对所述输入图像进行处理得到目标图像之后，所述方法还包括：
对输出的所述目标图像的低电压差分信号LVDS信号进行格式转换，得到所述目标图像的RGB信号；
将所述RGB信号投影到幕布设备上进行显示。
7.一种投影设备的图像矫正装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取输入图像的n个采样坐标和所述投影设备的摆放方位信息，n为正整数，n≥3，所述n个采样坐标是所述输入图像中的n个点的坐标，所述n个的点包括位于同一直线上的多个点，以及位于所述同一直线之外的至少一个点，所述摆放方位信息包括：所述投影设备与竖直方向的第一夹角，所述投影设备与水平方向的第二夹角；
第四计算单元，用于将所述n个采样坐标分别代入预定二元非线性函数，得到n个焦距值，所述预定二元非线性函数用于表示不同位置的焦距值与所述第一夹角和所述第二夹角之间的关系；
第五计算单元，用于将所述第四计算单元得到的所述n个焦距值组成所述投影变换矩阵；
变换模块，用于根据所述第一确定模块确定的所述投影变换矩阵对所述n个采样坐标进行变换，得到n个矫正坐标，所述矫正坐标用于对所述输入图像进行矫正。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述变换模块，包括：
第一计算单元，用于计算所述第一确定模块确定的所述投影变换矩阵的逆矩阵；
第二计算单元，用于将所述第一获取模块获取的所述输入图像的所述n个采样坐标组成第一坐标矩阵；
第三计算单元，用于利用所述第二计算单元得到的所述第一坐标矩阵乘以所述第一计算单元得到的所述逆矩阵，得到第二坐标矩阵；
确定单元，用于将所述第三计算单元得到的所述第二坐标矩阵中的元素确定为所述矫正坐标。
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