CN108377371A - 一种投影图像校正的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种投影图像校正的方法，包括步骤：S1，获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；S2，根据倾斜角对坐标畸变；S3，从不规则四边形中选取最大矩形；S4，对矩形进行坐标反变换；以及一种投影图像校正的装置，包括：测量模块，用于获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距；计算模块，用于根据倾斜角对坐标畸变，并对最大矩形进行坐标反变换。本发明利用投影的光学模型以及几何图形的特点，将投影倾斜角度转换成对应的坐标变换，从而实现图像畸变，克服了现有技术中存在的无法很好校正水平梯形的问题，实现了投影图像的垂直梯形和水平梯形校正，能够呈现完整清晰的投影画面，用户体验好，广泛应用于投影领域。
Description
技术领域
本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种投影图像校正的方法及 装置。
背景技术
投影仪是用于将图像显示在屏幕上的设备。它将光投向屏幕上， 并且将图像显示在屏幕上。当投影仪以一定的仰俯角投射到屏幕上或 者投影仪向左或右旋转后投射到屏幕上的时候，投影图像会变成梯 形，影响了画面的正常显示，需要对梯形进行校正。目前绝大多数投 影仪都具备垂直梯形校正功能，但对水平梯形校正还没有很好的解决 方案。
综上，该技术有必要进行改进。
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投影图像校正 的方法及装置。所述投影图像校正的方法及装置实现了垂直梯形和水 平梯形的校正，可以呈现出完整清晰的投影画面，用户体验好。
本发明提供一种投影图像校正的方法，采用的技术方案是：
S1，获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；
S2，根据倾斜角对坐标畸变；
S3，从不规则四边形中选取最大矩形；
S4，对矩形进行坐标反变换；
步骤S1中所述矩形四个顶点坐标对应投影仪原姿态的坐标，即
投影仪与投影面平行时对应的矩形坐标；
所述投影倾斜角包括垂直倾斜角和水平倾斜角；
所述投影距离为投影镜片到投影面的距离；
优选的，所述步骤S1中矩形四个顶点坐标利用投影的光学模型 计算得到，所述投影倾斜角获取方式包括软件应用设置或遥控器设置 或传感器获取，所述投影距离可以任意设置；
优选的，所述步骤S2中坐标畸变包括垂直方向和水平方向的坐 标畸变,垂直方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x,y为所述步骤S1中矩形的其中一个顶点坐标，θ为所述垂直倾 斜角，d为所述投影镜片到投影面的距离；
水平方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x′,y′为所述公式(1)处理后的坐标，θ′为所述水平倾斜角，d为 所述投影镜片到投影面的距离；
优选的，所述步骤S4中坐标反变换包括水平方向的坐标反变换 和垂直方向的坐标反变换，所述水平方向的坐标反变换通过以下公式 计算：
x″,y″为所述步骤S3中最大矩形的一个顶点坐标，θ′为所述水平 倾斜角，d为所述投影镜片到投影面的距离；
垂直方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″′,y″′为公式(3)处理后的坐标，θ为垂直倾斜角，d为投影镜片 到投影面的距离。
另一方面，本发明还提供一种投影图像校正的装置，包括：测 量模块，用于获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；所述 矩形四个顶点坐标对应投影仪原姿态的坐标，即投影仪与投影面平行 时对应的矩形坐标；所述投影倾斜角包括垂直倾斜角和水平倾斜角； 所述投影距离为投影镜片到投影面的距离；
计算模块，用于根据倾斜角对坐标畸变，然后从不规则四边形中 选取最大矩形，再对矩形进行坐标反变换；
优选的，处理模块，用于处理所述计算模块输出的坐标反变换建 立的坐标系，并将最终校正的投影图像输出到数字光处理DLP中；
优选的，所述计算模块采用以下公式计算坐标畸变：
垂直方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x,y为所述矩形的一个顶点坐标，θ为所述垂直倾斜角，d为投 影镜片到投影面的距离；
水平方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x′,y′为公式(1)处理后的坐标，θ′为所述水平倾斜角，d为投影 镜片到投影面的距离；
优选的，所述计算模块采用以下公式计算坐标反变换：
水平方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″,y″为所述最大矩形的一个顶点坐标，θ′为所述水平倾斜角， d为所述投影镜片到投影面的距离；
垂直方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″′,y″′为公式(3)处理后的坐标，θ为所述垂直倾斜角，d为所述 投影镜片到投影面的距离；
优选的，所述测量模块利用投影的光学模型计算得到矩形四个顶 点坐标；
优选的，所述测量模块通过软件应用设置或遥控器设置或传感器 获取投影倾斜角。
本发明的有益效果是：
本发明利用投影的光学模型以及几何图形的特点，将投影倾斜角 度转换成对应的坐标变换，从而实现图像畸变，克服了现有技术中存 在的无法很好校正水平梯形的问题，实现了投影图像的垂直梯形和水 平梯形校正，能够呈现完整清晰的投影画面，用户体验好，广泛应用 于投影领域。
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是一种投影图像校正的方法的第一实施例的流程图；
图2是基于本发明第一实施例的投影仪的光学模型图；
图3a是基于本发明第一实施例的正常投影坐标示意图；
图3b是基于本发明第一实施例的垂直方向上坐标畸变示意图；
图4a是基于本发明第一实施例的正常投影坐标变示意图；
图4b是基于本发明第一实施例的水平方向上坐标畸变示意图。
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。
如图1所示，本发明一种投影图像校正的方法，包括以下步骤：
1、投影仪的光学模型是一个立体椎体，如图2所示，其中d为 投影距离，α，β分别是椎体垂直和水平方向的夹角，根据几何图形 相关公式可以通过α，β和d计算出矩形四个顶点坐标，比如其中一 个顶点坐标为(x,y)；
2、通过位置传感器获取当前投影仪的垂直倾斜角θ和水平倾斜 角θ′；
3、如图3a、3b所示，图3a在垂直方向上发生坐标畸变后得到 图3b，θ为矩形坐标在垂直方向的倾斜角，d为投影镜片到投影面的 距离，利用几何图形的关系，得到垂直方向的坐标畸变计算公式为：
其中，x,y为步骤1中矩形的一个顶点坐标；
4、如图4a、4b所示，图4a在水平方向上发生坐标畸变后得到 图4b，θ′为矩形坐标在水平方向的倾斜角，d为投影镜片到投影面的 距离，由立体椎体的特点可知，坐标水平变换的规律和投影仪垂直 90度后进行垂直变换的规律是一致的，所以只需将步骤3中公式(1) 中的x和y互换就能得到水平方向的坐标畸变计算公式：
其中，x′,y′为公式(1)计算得到的一个四边形坐标；
5、依次对步骤1中矩形的剩余三个顶点进行垂直和水平坐标畸 变，矩形四个顶点的坐标会形成一个不规则四边形，在这个不规则四 边形内选取符合要求的矩形，比如，选取最大的矩形，得到新的矩形 的四个顶点的坐标，比如其中一个顶点坐标为(x″，y″)；
6、采用如下公式对新的矩形坐标进行水平方向的坐标反变换：
其中，x″，y″为步骤5中矩形的一个顶点坐标；
7、采用如下公式对坐标进行垂直方向的坐标反变换：
其中，x″′，y″′为步骤6计算得到的一个坐标；
循环6至7步，依次计算步骤5中矩形的剩余三个顶点坐标，得 到坐标反变换建立的坐标系；
8、将坐标反变换建立的坐标系和实际图像处理单元接收的四角 坐标建立线性关联，对原始的矩形图片进行畸变处理，从而对图像进 行垂直和水平梯形校正。
本发明还提供一种投影图像校正的装置，包括：测量模块，用于 获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；矩形四个顶点坐标 对应投影仪原姿态的坐标，即投影仪与投影面平行时对应的矩形坐 标；所述投影倾斜角包括垂直倾斜角和水平倾斜角；所述投影距离为 投影镜片到投影面的距离；测量模块利用投影的光学模型计算得到矩 形四个顶点坐标；测量模块通过软件应用设置或遥控器设置或传感器 获取投影倾斜角；投影距离可以任意设置；
计算模块，用于根据倾斜角对坐标畸变，然后从不规则四边形 中选取最大矩形，再对矩形进行坐标反变换；
计算模块采用以下公式计算坐标畸变：
垂直方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x,y为矩形的一个顶点坐标，θ为垂直倾斜角，d为投影镜片到 投影面的距离；
水平方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x′,y′为公式(1)计算得到的一个四边形坐标，θ′为水平倾斜角，d 为投影镜片到投影面的距离；
计算模块采用以下公式计算坐标反变换：
水平方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″,y″为最大矩形的一个顶点坐标；
垂直方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″′,y″′为公式(3)处理后的坐标；
处理模块，用于将坐标反变换建立的坐标系和实际图像处理单元 接受的四角坐标建立线性关联，对原始的矩形图片进行畸变处理，从 而对图像进行垂直和水平梯形校正，并将最终校正的投影图像输出到 数字光处理DLP中。
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)
1.一种投影图像校正的方法，其特征在于，其包括步骤：
S1，获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；
S2，根据倾斜角对坐标畸变；
S3，从不规则四边形中选取最大矩形；
S4，对矩形进行坐标反变换；
步骤S1中所述矩形四个顶点坐标对应投影仪原姿态的坐标，即投影仪与投影面平行时对应的矩形坐标；
所述投影倾斜角包括垂直倾斜角和水平倾斜角；
所述投影距离为投影镜片到投影面的距离。
2.根据权利要求1所述的一种投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤S1中矩形四个顶点坐标利用投影的光学模型计算得到，所述投影倾斜角获取方式包括软件应用设置或遥控器设置或传感器获取。
3.根据权利要求1或2所述的一种投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤S2中坐标畸变包括垂直方向和水平方向的坐标畸变,
其中，垂直方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x,y为所述步骤S1中矩形的其中一个顶点坐标，θ为所述垂直倾斜角，d为所述投影镜片到投影面的距离；
水平方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x′,y′为所述公式(1)处理后的坐标，θ′为所述水平倾斜角，d为所述投影镜片到投影面的距离。
4.根据权利要求3所述的一种投影图像校正的方法，其特征在于，所述步骤S4中坐标反变换包括水平方向的坐标反变换和垂直方向的坐标反变换，
所述水平方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″,y″为所述步骤S3中最大矩形的一个顶点坐标；
垂直方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″′,y″′为公式(3)处理后的坐标。
5.一种投影图像校正的装置，其特征在于，包括：
测量模块，用于获取矩形四个顶点坐标、投影倾斜角和投影距离；所述矩形四个顶点坐标对应投影仪原姿态的坐标，即投影仪与投影面平行时对应的矩形坐标；所述投影倾斜角包括垂直倾斜角和水平倾斜角；所述投影距离为投影镜片到投影面的距离；
计算模块，用于根据倾斜角对坐标畸变，并从不规则四边形中选取最大矩形，再对所述最大矩形进行坐标反变换。
6.根据权利要求5所述的一种投影图像校正的装置，其特征在于，还包括：
处理模块，用于处理所述计算模块输出的坐标反变换建立的坐标系，并将最终校正的投影图像输出到数字光处理DLP中。
7.根据权利要求5所述的一种投影图像校正的装置，其特征在于，所述计算模块采用以下公式计算坐标畸变：
垂直方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x,y为所述矩形的一个顶点坐标，θ为所述垂直倾斜角，d为投影镜片到投影面的距离；
水平方向的坐标畸变通过以下公式计算：
x′,y′为公式(1)处理后的坐标，θ′为所述水平倾斜角，d为投影镜片到投影面的距离。
8.根据权利要求7所述的一种投影图像校正的装置，其特征在于，所述计算模块采用以下公式计算坐标反变换：
水平方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″,y″为所述最大矩形的一个顶点坐标；
垂直方向的坐标反变换通过以下公式计算：
x″′,y″′为公式(3)处理后的坐标。
9.根据权利要求5所述的一种投影图像校正的装置，其特征在于，所述测量模块利用投影的光学模型计算得到矩形四个顶点坐标。
10.根据权利要求5所述的一种投影图像校正的装置，其特征在于，所述测量模块通过软件应用设置或遥控器设置或传感器获取投影倾斜角。
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