CN107102501B - 一种激光投影仪及其投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投影仪及其投影方法。该方法包括：获取激光投影仪的点扩散函数H；根据目标投影图像B和点扩散函数H，计算获得实际用于投影的图像A；将上述获得的实际用于投影的图像A进行投影。本发明在投影之前，获取激光投影仪的点扩散函数H，根据点扩散函数H和目标投影图像B计算实际用于投影的图像A，并使用该图像A进行投影，可以消除投影过程中激光光斑扩散导致的投影图像模糊的问题，提高投影质量，获得与目标投影图像B清晰一致的投影图像。

Description

一种激光投影仪及其投影方法

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，特别涉及一种激光投影仪及其投影方法。

背景技术

激光投影仪，是以激光作为投影光源，并将投影光源准直平行，利用偏转镜进行激光投影角度的偏转，可以在不同的距离内扫描投影出图像的装置，具有广阔的应用前景。

然而，目前的激光投影技术中，激光投影仪投影出来的激光光斑是作为所需投影的一个像素点使用的，但是实际投影过程中，由于内部光学器件，例如分色棱镜、减弱散斑装置等的影响，投影出的激光光斑会出现扩散，导致投影的激光光斑比实际所需的像素点大，这种情况会造成投影模糊。

发明内容

鉴于现有技术激光投影过程中激光光斑扩散导致投影模糊的问题，提出了本发明的一种激光投影仪及其投影方法，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种激光投影仪的投影方法，该方法包括：

步骤1：获取所述激光投影仪的点扩散函数H；

步骤2：根据目标投影图像B和所述点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

计算获得实际用于投影的图像A，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换；

步骤3：将上述获得的实际用于投影的图像A进行投影。

可选地，所述步骤1中：获取投影仪的点扩散函数H，包括：

获取所述激光投影仪投影的激光光斑；

计算出所述激光光斑的质心，以所述质心为中心，将所述激光光斑置于像素网格中，根据所述激光光斑在所述像素网格中的亮度分布，对所述激光光斑进行离散化和归一化处理，获得所述激光投影仪的点扩散函数H。

可选地，所述像素网格的网格大小随所述激光投影仪要投影的像素点大小调整。

可选地，所述激光投影仪设置有红绿蓝三色激光器；

所述步骤1中，具体包括：获取所述激光投影仪各个颜色的激光器的点扩散函数H。

可选地，该方法还包括：

将所述获得的点扩散函数H存入所述激光投影仪的存储器中，以在每次投影前调用，计算所述实际用于投影的图像A。

依据本发明的另外一个方面，提供了一种激光投影仪，该激光投影仪包括：点扩散函数获取单元、实际投影图像计算单元和投影单元；

所述点扩散函数获取单元，用于获取所述激光投影仪的点扩散函数H；

所述实际投影图像计算单元，用于根据目标投影图像B和所述点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

计算获得实际用于投影的图像A，并发送给所述投影单元，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换；

所述投影单元，用于接收上述获得的实际用于投影的图像A并进行投影。

可选地，所述点扩散函数获取单元，包括光斑获取单元和处理单元；

所述光斑获取单元，用于获取所述激光投影仪投影的激光光斑；

所述处理单元，用于计算出所述激光光斑的质心，以所述质心为中心，将所述激光光斑置于像素网格中，根据所述激光光斑在所述像素网格中的亮度分布，对所述激光光斑进行离散化和归一化处理，获得所述激光投影仪的点扩散函数H。

可选地，所述处理单元，还用于根据所述激光投影仪要投影的像素点大小，调整所述像素网格的网格大小。

可选地，所述投影单元设置有红绿蓝三色激光器；

所述点扩散函数获取单元，具体用于获取所述投影单元各个颜色的激光器的点扩散函数H。

可选地，该激光投影仪还包括存储单元；

所述存储单元，用于存储所述点扩散函数获取单元获取的点扩散函数H；

所述实际投影图像计算单元，进一步用于在每次投影前调用所述存储单元中的点扩散函数H，结合所述目标投影图像B，计算出实际用于投影的图像A，并发送给所述投影单元。

综上所述，本发明的有益效果是：

在投影之前，获取激光投影仪的点扩散函数H，根据该点扩散函数H和目标投影图像B，计算得到实际用于投影的图像A，并将该实际用于投影图形A进行投影，从而消除了投影过程激光光斑扩散的影响，可以投影出与目标投影图像B一致的清晰图像。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种激光投影仪的投影方法流程示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种激光投影仪的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的一种激光投影仪的结构示意图；

图4为将激光光斑置于像素表格中的示意图；

图5为根据图4所示的像素表格对激光光斑进行离散化和归一化得到的量化矩阵。

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。

实施例1

图1为本发明一个实施例提供的一种激光投影仪的投影方法流程示意图，如图1所示，该激光投影仪的投影方法包括：

步骤1：S110，获取激光投影仪的点扩散函数H。

点扩散函数(point spread function)，对光学系统来讲，输入物为一点光源时，其输出像的光场分布，称为点扩散函数。对于激光投影仪来说，激光器发出的激光光斑的亮度分布情况，即为其点扩散函数，获取点扩散函数H，也就获得了激光投影仪投影出的激光光斑的扩散情况。

步骤2：S120，根据目标投影图像B和点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(h))，

计算获得实际用于投影的图像A，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换。

根据激光投影原理，激光投影仪以图像B进行投影时，实际投影得到的图像C为

C＝B*H，

其中，“*”表示卷积运算，为了获得与要投影的目标投影图像B清晰一致的投影图像，这里将图像B直接设定为实际投影得到的图像，并设定图像A为实际用于输入给投影仪进行投影的图像，则可得到

B＝A*H，

对上式两侧进行傅里叶变换，得

F(B)＝F(A*H)，

其中，F表示傅里叶变换，根据卷积定理：函数卷积的傅里叶变换是函数傅里叶变换的乘积，则上式变为

F(B)＝F(A)F(H)，

对上式移项，并进行傅里叶变换的逆变换，可得

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

因此，根据目标投影图像B和激光投影仪的点扩散函数H，通过上式的傅里叶变换公式，就可得到实际输入给激光投影仪用于投影的图像A。

步骤3：S130，将上述获得的实际用于投影的图像A进行投影，通过上述设定可知，此时实际获得的投影图像，与目标投影图像B清晰一致。

这样，通过获取激光投影仪的点扩散函数H，根据点扩散函数H和目标投影图像B计算实际用于投影的图像A，并使用图像A进行投影，可以消除投影过程中激光光斑扩散导致的投影图像模糊的问题，提高投影质量，获得与要投影的投影图像B清晰一致的投影图像。

优选地，步骤1中：获取投影仪的点扩散函数H，包括：

步骤S111，获取激光投影仪投影的激光光斑。

步骤S112，计算出激光光斑的质心，以质心为中心，将激光光斑置于像素网格中，根据激光光斑在像素网格中的亮度分布，对激光光斑进行离散化和归一化处理，获得激光投影仪的点扩散函数H。

图4-图5示出了本实施例中通过对激光光斑进行处理，获得激光投影仪的点扩散函数H的过程，如图4所示，将激光光斑420置于像素网格410中，激光光斑420的质心即为激光光斑420的亮度分布中心，像素网格410的中心与激光光斑420的质心重合。其中，图4所示的像素网格410为3x3的像素网格，需要说明的是，该像素网格410并不限于3x3的样式，也可使用分辨能力更高的像素网格，如4x4样式的像素网格等，这里仅作为一种示意，并不代表对本发明的限制。

对于像素网格410中的每个网格，其上的激光光斑420亮度分布不同，以该像素网格410对激光光斑420进行离散化，同时进行归一化，可得到如图5所示的量化矩阵510，量化矩阵510中的各个数字代表激光光斑420在对应网格中的亮度分布，所有数字的加和为1，代表一个激光光斑，该量化矩阵510即为激光投影仪的点扩散函数H。

优选地，上述所使用的像素网格410的网格大小随激光投影仪要投影的像素点大小调整，网格大小与像素点大小保持一致，以保证准确计算实际用于投影的图像A。

优选地，该激光投影仪设置有红绿蓝三色激光器；步骤1中，具体包括：获取激光投影仪各个颜色的激光器的点扩散函数H，对每种颜色的激光光斑都进行处理，获取点扩散函数H，可以实现投影仪的彩色投影，同时对彩色投影中每一种颜色的激光，都能消除其激光光斑扩散导致的图像模糊，提高投影质量。

优选地，该激光投影仪的投影方法还包括：

步骤4：S140，将获得的点扩散函数H存入激光投影仪的存储器中，以在每次投影前调用，计算实际用于投影的图像A。将已经测定好的点扩散函数H存入激光投影仪的存储器中，每次调用使用，可以减少投影的工作量，更优选地，还可以对存入的点扩散函数H进行定期的更新，以保证点扩散函数H的准确性。

实施例2

本发明还公开了一种激光投影仪，图2示出了该激光投影仪一个实施例的结构示意图，如图2所示，该激光投影仪包括：点扩散函数获取单元210、实际投影图像计算单元220和投影单元230。

点扩散函数获取单元210，用于获取激光投影仪的点扩散函数H。

实际投影图像计算单元220，用于根据目标投影图像B和点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

计算获得实际用于投影的图像A，并发送给投影单元230，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换。

投影单元230，用于接收上述获得的实际用于投影的图像A并进行投影。

优选地，点扩散函数获取单元210，包括光斑获取单元211和处理单元212。

光斑获取单元211，用于获取激光投影仪投影的激光光斑。例如，该光斑获取单元211可以是感光板等。

处理单元212，用于计算出激光光斑的质心，以该质心为中心，将激光光斑置于像素网格中，根据激光光斑在像素网格中的亮度分布，对激光光斑进行离散化和归一化处理，获得激光投影仪的点扩散函数H。具体的处理过程请参考实施例1中的描述与图4-5，在此不再赘述。

优选地，处理单元212，还用于根据激光投影仪要投影的像素点大小，调整像素网格的网格大小。

优选地，本激光投影仪的投影单元230设置有红绿蓝三色激光器；点扩散函数获取单元210，具体用于获取投影单元230各个颜色的激光器的点扩散函数H。

实施例3

图3示出了本发明激光投影仪的另一个实施例的结构示意图，与图2所示实施例不同的是，该激光投影仪还包括存储单元240。

存储单元240，用于存储点扩散函数获取单元210获取的点扩散函数H。进而，实际投影图像计算单元240，进一步用于在每次投影前调用存储单元240中的点扩散函数H，结合目标投影图像B，计算出实际用于投影的图像A，并发送给投影单元230。

本发明实施例2和实施例3所示的激光投影仪的有益效果同实施例1所示的投影方法相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种激光投影仪的投影方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：获取所述激光投影仪的点扩散函数H；

步骤2：根据目标投影图像B和所述点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

计算获得实际用于投影的图像A，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换；

步骤3：将上述获得的实际用于投影的图像A进行投影；

所述步骤1中：获取投影仪的点扩散函数H，包括：获取所述激光投影仪投影的激光光斑；计算出所述激光光斑的质心，以所述质心为中心，将所述激光光斑置于像素网格中，根据所述激光光斑在所述像素网格中的亮度分布，对所述激光光斑进行离散化和归一化处理，获得所述激光投影仪的点扩散函数H。

2.如权利要求1所述的投影方法，其特征在于，所述像素网格的网格大小随所述激光投影仪要投影的像素点大小调整。

3.如权利要求1所述的投影方法，其特征在于，所述激光投影仪设置有红绿蓝三色激光器；

所述步骤1中，具体包括：获取所述激光投影仪各个颜色的激光器的点扩散函数H。

4.如权利要求1-3任一项所述的投影方法，其特征在于，该方法还包括：

将所述获得的点扩散函数H存入所述激光投影仪的存储器中，以在每次投影前调用，计算所述实际用于投影的图像A。

5.一种激光投影仪，其特征在于，该激光投影仪包括：点扩散函数获取单元、实际投影图像计算单元和投影单元；

所述点扩散函数获取单元，用于获取所述激光投影仪的点扩散函数H；

所述实际投影图像计算单元，用于根据目标投影图像B和所述点扩散函数H，利用公式：

A＝F^-1(F(B)/F(H))，

计算获得实际用于投影的图像A，并发送给所述投影单元，其中，F表示傅里叶变换，F^-1表示傅立叶变换的逆变换；

所述投影单元，用于接收上述获得的实际用于投影的图像A并进行投影；

所述点扩散函数获取单元，包括光斑获取单元和处理单元；所述光斑获取单元，用于获取所述激光投影仪投影的激光光斑；所述处理单元，用于计算出所述激光光斑的质心，以所述质心为中心，将所述激光光斑置于像素网格中，根据所述激光光斑在所述像素网格中的亮度分布，对所述激光光斑进行离散化和归一化处理，获得所述激光投影仪的点扩散函数H。

6.如权利要求5所述的激光投影仪，其特征在于，所述处理单元，还用于根据所述激光投影仪要投影的像素点大小，调整所述像素网格的网格大小。

7.如权利要求5所述的激光投影仪，其特征在于，所述投影单元设置有红绿蓝三色激光器；

所述点扩散函数获取单元，具体用于获取所述投影单元各个颜色的激光器的点扩散函数H。

8.如权利要求5-7任一项所述的激光投影仪，其特征在于，该激光投影仪还包括存储单元；

所述存储单元，用于存储所述点扩散函数获取单元获取的点扩散函数H；

所述实际投影图像计算单元，进一步用于在每次投影前调用所述存储单元中的点扩散函数H，结合所述目标投影图像B，计算出实际用于投影的图像A，并发送给所述投影单元。