CN108924521A - 投影系统的梯形校正方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种投影系统的梯形校正方法及设备，该方法包括：接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射；根据所述调整后的所述纹理映射区域，对投影系统所投射的影像进行梯形校正，并通过所述投影系统输出。通过上述方式，本申请能够提高梯形校正的效果。

Description

投影系统的梯形校正方法及设备

技术领域

本申请涉及图像梯形失真技术领域，特别是涉及一种投影系统的梯形校正方法及设备。

背景技术

在投影机的日常使用中，投影机的位置尽可能要与投影屏幕成直角才能保证投影效果，如果无法保证二者的垂直，画面就会产生梯形。在这种情况下，需要通过一定的技术手段进行梯形校正，来使投影画面呈现标准的矩形。

现有技术当中，在进行梯形校正时，通过设置投影画面的四个顶点的偏移来改变四个顶点的坐标，然后直接进行纹理映射，即将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中的像素的过程，如图1或图2所示，从而完成梯形校正。

然而，本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有技术中进行梯形校正的方法虽能够使得最终的投影区域呈现矩形，但是会在将调整投影画面从梯形或不规则图形调整到矩形的过程中，将纹理对整个投影区域进行映射填充时，由于投影区域的不规则图形中对角线两侧的三角形不对称而出现纹理扭曲的情况，如图3所示，从而使得梯形校正的效果并不能够满足用户的观看需求。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种投影系统的梯形校正方法及设备，能够提高梯形校正的效果。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种投影系统的梯形校正方法，所述方法包括：接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射；根据所述调整后的所述纹理映射区域，对投影系统所投射的影像进行梯形校正，并通过所述投影系统输出。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种投影系统的梯形校正设备，所述设备包括：处理器及存储器，所述存储器中存储有投影系统的梯形校正程序，所述处理器耦接所述存储器，所述投影系统的梯形校正程序被调用时，所述处理器执行上述梯形校正方法中的步骤。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请投影系统的梯形校正方法包括：接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；分析该指令，对投影系统所投射的影像的纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，根据调整后的纹理调整区域，对投影系统所投射的影像进行梯形校正，并通过投影系统输出。通过上述方式，本申请中在对投影系统所投射的影像进行梯形校正时，进一步对纹理进行调整，以减弱对影像梯形校正而带来的纹理扭曲程度，从而提高梯形校正的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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。其中：

图1是现有技术梯形校正方法实施方式中一应用例示意图；

图2是现有技术梯形校正方法实施方式中另一应用例示意图；

图3是现有技术的梯形校正方法实施方式中纹理映射区域纹理扭曲示意图；

图4是本申请投影系统的梯形校正方法一实施方式的流程示意图；

图5是图4中步骤S12的流程示意图；

图6是本申请投影系统的梯形校正方法实施方式中将初始纹理映射区域划分成多个子区域的示意图；

图7是图5中步骤S123的流程示意图；

图8是图1中步骤S12的流程示意图；

图9是本申请投影系统的梯形校正设备一实施方式的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图4，图4是本申请投影系统的梯形校正方法一实施方式的流程示意图。本实施方式中，投影系统是指投影仪与投影屏幕所组成的系统。该方法包括：

步骤S11：接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；

在投影仪的使用中，因为投影仪所放置的位置难以完全保证和投影平面垂直，在这种情况下，投影仪向投影平面投射的影像会产生梯形失真。出现梯形失真时，可通过投影仪的“梯形校正”功能对梯形影像进行校正，从而最终显示标准的矩形。

本实施方式中所指的梯形校正的指令是指对投影系统所投射的梯形影像通过四角调整的方式进行校正的指令，具体地，通过对梯形影像的画面的四角进行拉伸或者压缩，以得到标准的矩形画面，具体如图1和图2所示。其中，本实施方式中的梯形校正的指令可以由投影系统通过检测所投影的画面，或者检测投影仪和投影平面的相对位置关系等所自动发出的；或者，该指令也可以由用户通过遥控器或者控制面板等根据自己的实际需求手动发出，从而使得投影系统能够投射出用户自己想要的画面。

步骤S12：分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射；

本实施方式中，该进行梯形校正的指令中包含对梯形影像的四角的角度的变化以及在投影屏幕中的影像区域的顶点的偏移量。进一步地，可根据该指令得出对应于梯形校正后的影像的调整后的纹理映射区域数据，例如该欲调整后的纹理映射区域的四个顶点的坐标数值，以下标示(x，y)等。

另外，投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据是指，能够表示每一个纹理像素在纹理中的位置的数据。其中，纹理空间数据是矩形的纹理数据，与投影系统所投射的影像的形状以及位置变化等均无关。具体地，该纹理空间数据可根据投影系统所投射的影像数据本身的数据得到，纹理空间数据即为纹理坐标，纹理坐标应该与纹理对象(对应的影像)大小形状和位置无关，这样指定的纹理坐标当纹理对象大小变更时，依然能够工作。因此纹理坐标使用规范化的值，大小范围为[0,1]，纹理坐标使用(u，v)表示。

。故本发明在获取欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据后，采用预设规则对初始纹理映射区域进行调整。具体地，该欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据之间具有一定的对应关系，可按照二者之间的对应关系对初始纹理映射区域进行调整，从而使得纹理映射区域数据与矩形的纹理空间数据对应，以减弱纹理映射区域的纹理扭曲程度或避免纹理映射区域出现纹理扭曲。

具体地，在根据上述数据对初始纹理映射区域进行调整时，可对初始纹理影像区域的内部区域进行调整，请参阅图5，步骤S12进一步包括：

步骤S121：根据欲调整后的纹理映射区域数据对初始纹理映射区域进行划分，以得到多个子区域；

容易理解地，在使用线性方式进行纹理映射时，在调整过程中的纹理映射区域的会出现梯形和其他不规则的四边形区域，如果在这个过程中对整个区域的对角线进行纹理采样时会出现较为明显的纹理扭曲。在对梯形的纹理映射区域进行纹理映射时，沿着梯形区域的对角线划分时会被划分为2个三角形，在光栅化阶段对每个三角形内部像素对应的纹理坐标进行线性插值，而由于梯形上下2个三角形的线性关系不同，从而会导致使用线性方式进行纹理映射时，在梯形区域的对角线进行纹理采样时会出现纹理扭曲。为解决这个问题，本实施方式中，将初始纹理映射区域进行细分，划分为多个子区域，进一步对每个子区域分别进行线性插值，从而使得纹理扭曲缩小到局部的每个小的子区域当中，从而能够大大减弱纹理扭曲的程度，如图6所述，图6为本申请投影系统的梯形校正方法实施方式中将初始纹理映射区域划分成多个子区域的示意图。

其中，在对初始的纹理映射区域进行划分时，可以采用随机的方式，将该区域划分为任意个区域，当然，也可以根据预先设定的方式按照一定的规则进行划分。

步骤S122：利用欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据获取调整因子；

比如说，欲调整后的纹理映射区域数据为欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)，分析指令时，得到信息：想将梯形影像最终投影成分辨率为1920*1080的图像，那么就可知对应的欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标即为(1920，1080)，(1920，0)，(0，1080)，(0，0)，因为纹理空间数据即为纹理坐标，纹理坐标使用规范化的值，那么四个顶点对应的纹理坐标为(1，1)，(1，0)，(0，1)，(0，0)，只要根据已知的欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标和规范化的纹理坐标值就可得到调整因子，进而得到各个子区域的顶点坐标，即可针对子区域而不是整个区域作映射，大大减弱纹理扭曲的程度。

步骤S123：利用调整因子，对多个子区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，并针对子区域进行纹理映射。

本实施方式中具体可通过一调整因子进行转换，具体地，该调整因子可由对应的纹理映射区域数据和纹理空间数据获取，并在获取后，通过对所划分的每个子区域分别进行调整。

其中，在一个应用场景中，欲调整后的纹理映射区域数据为欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)，纹理空间数据为与欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)对应的纹理坐标(u，v)；

需要指出的是，对应于纹理空间的纹理坐标(u，v)中，u和v的取值均在[0.0，1.0]之内。

且容易理解地，由于纹理坐标组成的纹理最终要投影在该欲调整后的纹理映射区域内，故该欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)与该对应的纹理坐标(u，v)之间显然具有一定的对应关系。具体地，本实施方式中，通过获取转换矩阵作为校正因子来量化这种对应关系，再根据转换矩阵和每个子区域的顶点的纹理坐标，得到各子区域在调整后的纹理映射区域中对应的顶点坐标，进而对多个子区域进行调整并针对子区域进行映射。

具体地，利用欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)和纹理坐标(u，v)，通过公式1计算得出转换矩阵以作为校正因子，其中，公式1为其中ω为齐次坐标，在平面空间，ω的值取1即可；在透视投影时，ω为0到1之间的值，0表示无穷远处的透视点。

具体地，由于纹理映射区域的四个顶点的坐标均已知，且纹理空间中与其对应的四个纹理坐标也为已知，因此，可进一步将四组坐标带入上述公式，从而能够得出上述转换矩阵。

容易理解地，在得出上述转换矩阵后，可进一步根据该调整后的纹理映射区域的划分方式，获取划分得到的各子区域的顶点对应纹理坐标，并进一步利用上述公式1，以及转换矩阵获取各子区域在调整后的纹理映射区域中对应的顶点坐标，从而实现对该调整后的纹理映射区域中各子区域的调整以及纹理映射。

具体地，在一个应用场景中，步骤S121进一步包括：根据欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标，将初始纹理映射区域的边等分设置，以划分得到多个子区域；

在本应用场景中，先确定该欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标，在确定后，进一步将该区域对应的四边形的四条边等分设置，其中，互相对应的两条边相同等分。例如，可将该调整后的纹理映射区域沿水平方向划分为m个顶点，而沿竖直方向划分为n个顶点，从而将该调整后的纹理映射区域划分为m*n个子区域。

本应用场景中，请参阅图7，步骤S123进一步包括：

步骤S1231：获取纹理空间中与多个子区域的顶点对应的纹理坐标；

具体地，本应用场景中，根据上述初始的纹理映射区域的划分方式确定与划分所得到的多个子区域的顶点对应的纹理坐标。

根据上例，将该初始的纹理映射区域划分为m*n个子区域，此时，对应于矩形的纹理空间，可同样按照水平方向m等分，以及竖直方式n等分的方式来划分对应的纹理坐标，从而根据初始的纹理映射区域的划分方式来得出每个子区域的顶点对应的纹理坐标。

步骤S1232：利用转换矩阵及公式1，获取初始纹理映射区域中多个子区域对应在调整后的纹理映射区域中的顶点坐标，以得到调整后的纹理映射区域，并针对子区域进行纹理映射。

容易理解地，在获取各子区域的顶点对应的纹理坐标后，由于转换矩阵为已知，因此可以简便得得出各子区域的顶点坐标，从而将各子区域进行定位以实现对各个子区域的调整及纹理映射。

步骤S13：根据调整后的纹理映射区域，将纹理映射结果通过投影系统输出。

本实施方式中，在接收到对投影系统投射的影像进行梯形校正的指令后，在对梯形影像的形状按照上述指令进行调整时，进一步对纹理映射区域进行调整，从而能够使得纹映射区域能够伴随着梯形影像的调整而调整，并通过投影系统输出。通过上述方式，本申请中在对投影系统所投射的影像进行梯形校正时，同时对纹理进行映射，以减弱影像梯形校正而带来的纹理扭曲程度，从而提高梯形校正的效果，进而提高投影系统所投射的影像的显示效果，满足用户观看需求。

具体地，根据本实施方式中上述应用场景，在利用公式1和转换矩阵获取调整后的纹理映射区域的各子区域的顶点坐标后，进一步根据该多个子区域的顶点坐标，以及与多个子区域的顶点对应的纹理坐标，对梯形校正的影像进行渲染，并通过投影系统输出梯形校正后的影像。

具体地，在一个应用场景中，对调整后的纹理映射区域的顶点进行细分，以划分成多个小的子区域，比如沿水平方向划分为40个顶点，沿竖直方向划分20个顶点，该调整后的纹理映射区域即被划分成800个小的子区域，每个小的梯形区域由2个小三角形组成。

而因为纹理空间中的纹理坐标均在[0.0,1.0]区间范围内，在按照上述方式对整后的纹理映射区域进行划分时，进一步对纹理坐标进行细分。比如对应地，沿水平方向划分为40分，每个对应的纹理坐标是0,0+1/40.0f,0+2/40.0f,…,1.0f。

在获取纹理坐标后，代入上述转换矩阵及公式1即可得出对应的调整后的纹理映射区域中所划分的每个小的子区域的顶点坐标。

其中，请参阅图9，在一实施方式中，步骤S12进一步包括：

步骤S124：分析该指令，判断梯形校正后的影像在投影空间的四个顶点的偏移量是否在预设的有效偏移范围内；

步骤S125：在判断结果为是时，执行步骤S121。

其中，四个顶点的偏移量是指通过分析该指令所获取的，对梯形影像进行校正时，梯形的四个顶点校正前后的偏移量。

其中，有效偏移范围可以是预先设置的，根据投影系统所投射的梯形影像从而设定的有效偏移范围。在一个应用场景中，水平方向的有效偏移范围不能够超出所投射的影像所对应的区域的宽度的一半，而竖直方向不能够超出所投射的影像所对应的区域的高度方向的一半，在超出该有效偏移范围时，忽略该指令；而在没有超出该有效偏移范围时，则进一步执行下一步骤。当然，有效偏移范围也可以为其它，具体根据需求设定，此处不做限定。

请参一并阅图9，图9是本申请投影系统的梯形校正设备一实施方式的结构示意图。

其中，本实施方式中，该投影系统的梯形校正设备可以是该投影系统的一部分，也可以是独立与该投影系统之外的校正设备，此时，该校正设备与投影系统连接，以对该投影系统所投射的影像进行校正。

该投影系统的梯形校正设备包括：处理器21及存储器22，存储器22中存储有投影系统的梯形校正程序，处理器21耦接存储器22，投影系统的梯形校正程序被调用时，处理器21执行以下步骤与上述本申请投影系统的梯形校正方法相同，相关详细内容请参见上述实施方式，此处不再赘述。

需要指出的是，通过上述方式，本申请投影系统的梯形校正设备在对投影系统所投射的影像进行梯形校正时，进一步对纹理进行调整，以减弱影像梯形校正而带来的纹理扭曲程度，从而提高梯形校正的效果，进而提高投影系统所投射的影像的显示效果，满足用户观看需求。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影系统的梯形校正方法，其特征在于，所述方法包括：

接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；

分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射；以及

根据调整后的纹理映射区域，将纹理映射结果通过投影系统输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射的步骤，进一步包括：

根据欲调整后的纹理映射区域数据对初始纹理映射区域进行划分，以得到多个子区域；

利用欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据获取调整因子；以及

利用调整因子，对多个子区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，并针对子区域进行纹理映射。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述欲调整后的纹理映射区域数据为所述调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)，所述纹理空间数据为与所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)对应的纹理坐标(u，v)；

利用所述欲调整后的纹理映射区域数据及所述纹理空间数据获取调整因子的步骤，进一步包括：

利用所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)和所述纹理坐标(u，v)，通过公式1计算得出转换矩阵以作为所述校正因子，其中，所述公式1为

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述欲调整后的纹理映射区域数据对所述欲调整后的纹理映射区域进行划分，以得到多个子区域的步骤，进一步包括：

根据所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标，将所述初始的纹理映射区域的边等分设置，以划分得到多个所述子区域。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述调整因子，对多个所述子区域进行调整，以得到所述调整后的纹理映射区域的步骤，并针对子区域进行纹理映射的步骤，进一步包括：

获取所述纹理空间中与多个所述子区域的顶点对应的纹理坐标；

利用所述转换矩阵及公式1，获取所初始纹理映射区域中多个所述子区域对应在调整后的纹理映射区域中的顶点坐标，以得到所述调整后的纹理映射区域，并针对子区域进行纹理映射。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据调整后的纹理映射区域，将纹理映射结果通过投影系统输出的步骤，进一步包括：

根据多个所述子区域的顶点坐标，以及与多个所述子区域的顶点对应的纹理坐标，对梯形校正的影像进行渲染，并通过所述投影系统输出梯形校正后的影像。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

分析所述指令，判断梯形校正后的影像在投影空间的四个顶点的偏移量是否在预设的有效偏移范围内；

在判断结果为是时，执行根据欲调整后的纹理映射区域数据对初始纹理映射区域进行划分，以得到多个子区域的步骤。

8.一种投影系统的梯形校正设备，其特征在于，所述设备包括：处理器及存储器，所述存储器中存储有投影系统的梯形校正程序，所述处理器耦接所述存储器，所述投影系统的梯形校正程序被调用时，所述处理器执行以下步骤：

接收对投影系统所投射的影像进行梯形校正的指令；

分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射；以及

根据调整后的纹理映射区域，将纹理映射结果通过投影系统输出。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，分析该指令，获取欲调整后的纹理映射区域数据，以及投影系统所投射的影像对应的纹理空间数据，根据欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据，采用预设规则，对初始纹理映射区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，在调整过程中同时进行纹理映射时，，所述处理器进一步执行以下步骤：

根据欲调整后的纹理映射区域数据对初始纹理映射区域进行划分，以得到多个子区域；

利用欲调整后的纹理映射区域数据及纹理空间数据获取调整因子；以及

利用调整因子，对多个子区域进行调整，以得到调整后的纹理映射区域，并针对子区域进行纹理映射。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述欲调整后的纹理映射区域数据为所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)，所述纹理空间数据为与所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)对应的纹理坐标(u，v)；

利用所述欲调整后的纹理映射区域数据及所述纹理空间数据获取调整因子时，所述处理器进一步执行以下步骤：

利用所述欲调整后的纹理映射区域的顶点坐标(x，y)和所述纹理坐标(u，v)，通过公式1计算得出转换矩阵以作为所述校正因子，其中，所述公式1为