CN107990980A - 一种投影仪亮度在线检测系统 - Google Patents

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胡嵩羿
周仲和
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors

Abstract

本发明公开了一种投影仪亮度在线检测系统，包括投影幕，用以为投影仪提供投影平面；图像采集端，设于投影仪的上方；所述图像采集端用以采集和处理所述投影仪使用时投影平面的图像；中央控制器，用以控制投影仪以及图像采集端，并从所述图像采集端读取所述图像；管理终端，连接于所述中央控制器，用以获取、存储和分析所述图像。本发明的投影仪亮度在线检测系统，有效的实现了大批量多媒体教室投影机的管理与维护，采用本检测系统不仅能及时了解投影机的使用状况，便于备件配备和开展，还能针对性问题进行维修，而且避免了手工检测判断带来的工作量大、参数判断不准确等问题，大大提高了管理维护的主动性。

Description

一种投影仪亮度在线检测系统
技术领域
本发明涉及亮度监测技术领域等领域，具体为一种投影仪亮度在线检测系统。
背景技术
信息化条件下，多媒体教室已成为院校开展多媒体教学和网络教学的重要场所，对其设备进行维护与管理也已成为日常教学保障的重要工作。投影机作为多媒体教室的主要组成设备，维护的重点是灯泡，当灯泡亮度下降到一定值时，就需清洗投影机或更换灯泡。目前，灯泡亮度一般由人工进行检测与判断，但由于院校多媒体教室数量多、分布广，采用人工进行检测，对每个教室进行逐个开机检查，不仅费时费力，效率低，而且精度差。投影机亮度是指投影机输出的光通量，它是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，其国际标准单位是ANSI流明，通常用Φ表示。工程实践中，通常用测定照度的方法获取投影机的亮度。标准测定环境为：在无环境光条件下，投影机与幕布之间距离为2.4米，幕布为60英寸，用测光笔测量幕布“田”字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积得到投影画面的九个点的亮度，然后求出九个点亮度的平均值就是ANSI流明亮度。由于九个点的现场确认非常麻烦，在无专用测试设备的环境中难以推广应用。投影机的标称亮度是其理论设计值，它是选择投影机的重要参数。实际使用中，由于受到环境光、幕布大小、幕布增益、幕布距离等多种因素的影响，投影机投射到屏幕上的亮度会发生改变。教学中，师生更多关注的是投影机投射到屏幕上的亮度，把这一亮度称为投影机的使用亮度，日常使用维护和管理中所说的投影机亮度就是指它的使用亮度。在教室设备安装确定后，使用亮度随着使用时间的增加而逐渐降低。投影机使用亮度测量可用照度计进行，在教室投影机、幕布安装确定后，影响使用亮度的因素主要是环境光。实际测量时，为了消除环境光的影响，可以采用一种简易测量方法，即通过测量照度，再换算为亮度。Φ＝E·S，E为照度，S为幕布面积。测量方法：1)打开投影机并预热5分钟以上；2)利用Word或PowerPoint在投影幕布上投出纯黑白图像；3)用照度计在图像中白(实际为亮)的部分测出照度值Ew，在图像中黑(实际为暗)的部分测出照度值Eb；4)根据投影幕布的尺寸计算其面积S；5)利用关系式Φ＝(Ew-Eb)S即可计算投影机的实际使用亮度。这种方法虽能近似测量投影机的使用亮度，但照度计的感光器需由人工在屏幕上定位，对大批量教室就显得非常麻烦，不仅工作量大，而且效率低。
发明内容
本发明的目的是：提供一种投影仪亮度在线检测系统，以解决现有大批量投影仪亮度管理困难，效率底下的问题。
实现上述目的的技术方案是：一种投影仪亮度在线检测系统，包括投影幕，用以为投影仪提供投影平面；图像采集端，设于投影仪的上方；所述图像采集端用以采集和处理所述投影仪使用时投影平面的图像，该图像包括投影仪处于白屏和黑屏状态下的图像，以及计算图像的亮度；中央控制器，用以控制投影仪以及图像采集端，并从所述图像采集端读取所述图像；管理终端，连接于所述中央控制器，用以获取、存储和分析所述图像。
在本发明一较佳的实施例中，所述图像采集端包括高清摄像头，用以采集图像；光电传感器，用以获取投影仪处于白屏和黑屏状态下的光信号，并将该光信号转换为电流信号；采集端处理器，用以计算所述图像的R、G、B值；以及根据光信号和电信号获取电流信号与光的亮度的函数关系。
在本发明一较佳的实施例中，所述高清摄像头为CCD/CMOS摄像头。
本发明的优点是：本发明的投影仪亮度在线检测系统，有效的实现了大批量多媒体教室投影机的管理与维护，采用本检测系统不仅能及时了解投影机的使用状况，便于备件配备和开展，还能针对性问题进行维修，而且避免了手工检测判断带来的工作量大、参数判断不准确等问题，大大提高了管理维护的主动性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。
图1是本发明实施例的投影仪亮度在线检测系统结构图。
其中，
1投影幕； 2图像采集端；
3中央控制器； 4管理终端；
21高清摄像头； 22光电传感器；
23采集端处理器； 5投影仪。
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例：如图1所示，一种投影仪亮度在线检测系统，包括投影幕1、图像采集端2、中央控制器3、管理终端4。
投影幕1用以为投影仪5提供投影平面。
图像采集端2设于投影仪5的上方；所述图像采集端2用以采集和处理所述投影仪5使用时投影平面的图像，该图像包括投影仪5处于白屏和黑屏状态下的图像，以及计算图像的亮度。所述图像采集端2包括高清摄像头21、光电传感器22、采集端处理器23。高清摄像头21用以采集图像，本实施例中，所述高清摄像头21为CCD/CMOS摄像头。光电传感器22用以获取投影仪5处于白屏和黑屏状态下的光信号，并将该光信号转换为电流信号；采集端处理器23，用以计算所述图像的R、G、B值；以及根据光信号和电信号获取电流信号与光的亮度的函数关系。
中央控制器3用以控制投影仪5以及图像采集端2，并从所述图像采集端2读取所述图像。
管理终端4连接于所述中央控制器，管理终端4用以获取、存储和分析所述图像。
在具体使用时，在现有多媒体教室基础上，增加图像采集端2、控制与管理软件，就能实现投影机亮度的在线自动测量与显示。图像采集端2由中央控制器3对其供电与控制，负责图像采集与亮度计算。控制软件固化在中央控制器3中，负责对投影仪5和采集端处理器23进行控制，同时通过网络通信协议传输数据到管理终端4。管理软件安装在管理终端4上，主要利用数据库对数据进行存储与分析。当中央控制器3接收到对投影机关机的指令时，中央控制器3先后控投影机处于白屏和黑屏状态，同时图像采集处理器进行白屏和黑屏图像的捕捉，然后采集图像像素点的R、G、B值并进行亮度计算，经过算法转换得到投影机亮度，最后通过网络传到管理终端4进行存储分析与显示。根据图像理论，每个像素点的亮度值Y可用如下公式计算：
Yi＝0.299Ri+0.587Gi+0.114Bi
(1)若单位面积的像素点数为M，则单位面积图像的亮度为：Ys＝(Y1+Y2+...+YM)/M。
(2)为了消除环境光等因素对亮度的影响，需要采用两次采集测量法。即控制投影机投出全白和全黑，分别采集两幅图像，计算两幅图像单位面积的亮度YWS和YBS，然后计算两者差值ΔYS。由于屏幕全白或全黑时图像各像素点的亮度差异很小，因此，M值可取对应屏幕1/100的正方形面积上的像素点数即可。Yws＝(Y1w+Y2w+...+YMw)/M YBs＝(Y1B+Y2B+...YMB)/MΔYS＝YWS-YBS。
(3)ΔYS即是测得的投影机使用亮度，ΔYS随着投影机使用时间t的增加而逐渐衰减，其可表示为时间的函数：ΔYS＝f1(t)。
(4)同样，对应屏幕单位面积处的照度可用照度计进行测量，在投影机投出全白和全黑时，分别测量对应幕布中心处的照度Ew和EB，计算照度差：ΔE＝Ew-EB。
(5)ΔE即是用照度计测得的投影机使用亮度，其也可表示为时间的函数，即：ΔE＝f2(t)。
(6)根据图像获取原理，其是通过光传感器(CCD/CMOS摄像头)将光能转变为电流再进行处理后得到的，光电流与光的亮度成线性关系。而照度计是通过硅光电池将光能转换成电能，光电流和照度也成线性关系。两种光电传感器22，一种是接收反射光，一种是接收照射光，但其原理基本相同，对同样面积的受光面，上述两种方法得到的光的亮度成一定的比例关系。
为了得到单位面积图像亮度ΔYS与照度ΔE的关系，再采用相关试验方法进行分析。对新建的多媒体教室进行跟踪试验，每个教室都安装了图像采集处理器和相应的中控，通过管理终端4采集投影机使用亮度自动测量值ΔYS，同时定期用照度计测量投影机使用亮度手工测量值ΔE。经过一年多的统计记录，得到大量的数据，经过相关统计分析发现：当投影机使用到一定时间后，其亮度呈直线下降，而在此之前，亮度随时间缓慢下降；同时在投影机、幕布和环境条件相同的情况下，f2(t)与f1(t)两条曲线近似成比例关系，即：K＝f2(t)/f1(t)＝ΔE/ΔYS
(7)把K称为亮度标定系数，其取决于投影机及灯泡的结构性能、幕布特性、幕布距离、照度计与图像采集模块的性能等因素，在上述因素确定的条件下，K值近似为一常数。不同的多媒体教室设备应单独进行标定计算。根据K值就可将图像亮度换算为照度。工程中通过以下方法计算K值：某多媒体教室新投影机和幕布安装调整好后，对准幕布中心，用照度计分别测量投影机全白和全黑时的照度，计算照度差ΔE，手工录入管理软件中，由系统根据图像采集处理器计算的ΔYS得到标定系数K，则使用到t时刻，投影机的实际使用亮度可用下式近似计算：
ΔE(t)＝K·ΔYS(t)
(8)ΔE(t)是屏幕中心处的照度，若乘以屏幕面积(平方米)就可近似得到投影机的光通量，即ANSI流明亮度。
只需在多媒体教室安装图像采集处理器和相应的软件，就可在线自动测量投影机的使用亮度，通过网络中控将数据存储在服务器中。日常使用中，每次投影机使用结束关机时，都会自动进行亮度测量与存储，管理人员可随时通过网络终端统计分析投影机亮度变化情况。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种投影仪亮度在线检测系统，其特征在于，包括
投影幕，用以为投影仪提供投影平面；
图像采集端，设于投影仪的上方；所述图像采集端用以采集和处理所述投影仪使用时投影平面的图像，该图像包括投影仪处于白屏和黑屏状态下的图像，以及计算图像的亮度；
中央控制器，用以控制投影仪以及图像采集端，并从所述图像采集端读取所述图像；
管理终端，连接于所述中央控制器，用以获取、存储和分析所述图像。
2.根据权利要求1所述的投影仪亮度在线检测系统，其特征在于，所述图像采集端包括
高清摄像头，用以采集图像；
光电传感器，用以获取投影仪处于白屏和黑屏状态下的光信号，并将该光信号转换为电流信号；
采集端处理器，用以计算所述图像的R、G、B值；以及根据光信号和电信号获取电流信号与光的亮度的函数关系。
3.根据权利要求2所述的投影仪亮度在线检测系统，其特征在于，所述高清摄像头为CCD/CMOS摄像头。
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