CN109151418A - 一种自动校正投影图像几何失真的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动校正投影图像几何失真的系统，包括：图像投影输出模块、图像采样模块、参数计算模块、图像校正模块；所述参数计算模块分别与图像投影输出模块、图像采样模块相连，图像校正模块分别与参数计算模块、图像投影输出模块相连。本发明的自动校正投影图像几何失真的系统，可通过对采集的投影图像的进行比较分析得出校正参数，通过图像校正模块根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真，具有使用方便且有利于降低投影装置生产成本的优点。

Description

一种自动校正投影图像几何失真的系统及方法

技术领域

本发明涉及投影电视显示技术领域，特别涉及一种自动校正投影图像几何失真的系统及方法。

背景技术

随着投影电视技术的发展，画面颜色越来越丰富，清晰度越来越高，投影屏幕尺寸越来越大，很多用户越来越青睐投影电视了。但是，投影电视在搬动或移动后，由于摆放位置，角度问题，就会造成投影图像出现一定程度上的几何失真(尤其是投影尺寸越大，几何失真越明显)。

一般传统投影电视都是通过手动调整光机位置或通过电动马达调整光机位置来实现图像失真的校正，其中，若通过手动调整，当大致调整光机位置时通过手动调整是可以实现，但是若失真程度较小，需要对光机进行微调时则存在手动调整实现难度较高、调整过程较为复杂，且效率较低的缺点，而若通过电动马达调整光机位置则势必要在投影装置内安装专门用于调整光机位置的电动马达，也会存在投入成本较高的问题。

因此，需要提供一种新的快捷、准确的自动几何校正方案，方便用户使用，同时还需要尽量降低成本。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种自动校正投影图像几何失真的系统及方法，不需在投影装置内加装电动马达，当用户将光机摆正后，可通过对采集的投影图像的进行比较分析得出校正参数，通过图像校正模块根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种自动校正投影图像几何失真的系统，包括：图像投影输出模块、图像采样模块、参数计算模块、图像校正模块；所述参数计算模块分别与图像投影输出模块、图像采样模块相连，图像校正模块分别与参数计算模块、图像投影输出模块相连；所述图像投影输出模块用于根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像，图像采样模块用于对屏幕上投影图像进行采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块，参数计算模块用于将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块，图像校正模块用于根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，实现校正投影图像的几何失真；其中，所述测试图像具有以下特征：测试图像具有确定的几何图形特征、测试图像具有特定定位标记。

进一步地，所述图像投影输出模块、参数计算模块、图像校正模块均设于投影设备内，图像采样模块由具有拍照功能的智能设备实现，且所述智能设备与投影设备通信连接。

进一步地，所述投影设备上设有专用于放置智能设备的指定位置。

进一步地，所述智能设备为智能手机。

同时，本发明还公开了一种自动校正投影图像几何失真的方法，包括上述的自动校正投影图像几何失真的系统，且具体包括以下步骤：

A.所述图像投影输出模块根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像；

B.所述图像采样模块对屏幕上投影图像进行拍照采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块；

C.所述参数计算模块将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块；

D.所述图像校正模块根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，实现校正投影图像的几何失真。

进一步地，所述步骤C具体为：

C1.参数计算模块对原始图像进行图像数据化处理，建立二维坐标体系得出测试图像中各定位标记的坐标点a_i＝{x_i，y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C2.参数计算模块对投影图像进行同样的图像数据化处理，建立与步骤C1中对应的二维坐标体系得出投影图像中对应的各测试图像中各定位标记的坐标点A_i＝{X_i，Y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C3.计算投影设备至投影图像间的投影距离δ，δ＝M*A_mA_n/a_ma_n，其中，M为光机焦距，A_mA_n为投影图像中坐标点A_m、A_n之间的距离，a_ma_n为原始图像中坐标点a_m、a_n之间的距离；

C4.根据投影距离δ、原始图像中各定位标记的坐标点及投影图像中各定位标记的坐标点计算投影图像的投影偏差角度生成校正参数，所述投影偏差角度包括水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β；

其中，水平方向偏差角度α的具体计算为：

sinα*A_mA_n*δ＝M*a_ma_n；

垂直方向偏差角度β的具体计算为：

sinβ*A_mA_n*δ＝M*a_xa_y；

a_xa_y为原始图像中坐标点a_x、a_y之间的距离，坐标点a_x、a_y在原始图像

中构成的线段与坐标点a_m、a_n在原始图像中构成的线段相平行；

C5.参数计算模块将校正参数传递至图像校正模块。

进一步地，所述步骤D具体为：所述图像校正模块根据收到的校正参数中包括的水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β对图像投影输出模块的显示几何参数进行反向调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真。

进一步地，还包括步骤E：循环步骤A至D，直至投影图像满足投影要求。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

通过本发明的自动校正投影图像几何失真的系统及方法，不需在投影装置内加装电动马达，当用户将光机摆正后，可通过对采集的投影图像的进行比较分析得出校正参数，通过图像校正模块根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真，具有使用方便且有利于降低投影装置生产成本的优点。

附图说明

图1是本发明的自动校正投影图像几何失真的系统的示意图。

图2是本发明的一个实施例中的投影示意图。

图3是本发明的一个实施例中的投影图像偏离角度示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种自动校正投影图像几何失真的系统，包括：图像投影输出模块、图像采样模块、参数计算模块、图像校正模块。

所述参数计算模块分别与图像投影输出模块、图像采样模块相连，图像校正模块分别与参数计算模块、图像投影输出模块相连。

所述图像投影输出模块用于根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像，图像采样模块用于对屏幕上投影图像进行采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块，参数计算模块用于将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块，图像校正模块用于根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，实现校正投影图像的几何失真。

其中，所述测试图像具有以下特征：测试图像具有确定的几何图形特征、测试图像具有特定定位标记。

具体的，本实施例中，所述图像投影输出模块、参数计算模块、图像校正模块均设于投影设备如投影电视内，图像采样模块由具有拍照功能的智能设备如智能手机等实现，且所述智能设备与投影设备通信连接。

作为优选，在所述投影设备上设有专用于放置智能设备的指定位置。

使用时，投影电视通过投影输出模块将特定的测试图像投影到屏幕上，智能手机的摄像模块则对屏幕上的图像进行采样，然后通过网络将采样的投影图像传送投影电视的参数计算模块。

在参数计算模块内，通过将原始图像和采样投影图像进行比较、分析，计算出图像的失真数据具体包括投影图像的投影偏差角度，然后对所述的失真数据进行处理生成校正参数，参数计算模块再将校正参数传递至图像校正模块，图像校正模块根据校正参数通过计算，调整投影电视的帧buffer图像几何数据，以校正投影画面的几何失真效果。

实施例二

一种自动校正投影图像几何失真的方法，基于上述的自动校正投影图像几何失真的系统，且具体包括以下步骤：

A.所述图像投影输出模块根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像；

B.所述图像采样模块对屏幕上投影图像进行拍照采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块；

C.所述参数计算模块将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块；具体包括以下步骤：

C1.参数计算模块对原始图像进行图像数据化处理，建立二维坐标体系得出测试图像中各定位标记的坐标点a_i＝{x_i，y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C2.参数计算模块对投影图像进行同样的图像数据化处理，建立与步骤C1中对应的二维坐标体系得出投影图像中对应的各测试图像中各定位标记的坐标点A_i＝{X_i，Y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C3.计算投影设备至投影图像间的投影距离δ，δ＝M*A_mA_n/a_ma_n，其中，M为光机焦距，A_mA_n为投影图像中坐标点A_m、A_n之间的距离，a_ma_n为原始图像中坐标点a_m、a_n之间的距离；

C4.根据投影距离δ、原始图像中各定位标记的坐标点及投影图像中各定位标记的坐标点计算投影图像的投影偏差角度生成校正参数，所述投影偏差角度包括水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β；

其中，水平方向偏差角度α的具体计算为：

sinα*A_mA_n*δ＝M*a_ma_n；

垂直方向偏差角度β的具体计算为：

sinβ*A_mA_n*δ＝M*a_xa_y；

a_xa_y为原始图像中坐标点a_x、a_y之间的距离，坐标点a_x、a_y在原始图像中构成的线段与坐标点a_m、a_n在原始图像中构成的线段相平行；

C5.参数计算模块将校正参数传递至图像校正模块。

D.所述图像校正模块根据收到的校正参数中包括的水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β对图像投影输出模块的显示几何参数进行反向调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真。

E.循环步骤A至D，直至投影图像满足投影要求。

实施例三

一种自动校正投影图像几何失真的方法，基于上述的自动校正投影图像几何失真的系统，且具体包括以下步骤：

A.所述图像投影输出模块根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像；如图2所示，具体在本实施例中的测试图像为田字形图像包括3条横线、3条竖线，且具有9个定位的标记点，从左到右，从下到上分别为a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈、a₉；

B.所述图像采样模块对屏幕上投影图像进行拍照采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块；如图2所示，本实施例中对应的测试图像也为田字形图像包括3条横线、3条竖线，且具有9个定位的标记点，从左到右，从下到上分别为A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉；

C.所述参数计算模块将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块；具体包括以下步骤：

C1.参数计算模块对原始图像进行图像数据化处理，建立二维坐标体系得出测试图像中各定位标记的坐标点a_i＝{x_i，y_i}，i＝{1，9}；

C2.参数计算模块对投影图像进行同样的图像数据化处理，建立与步骤C1中对应的二维坐标体系得出投影图像中对应的各测试图像中各定位标记的坐标点A_i＝{X_i，Y_i}，i＝{1，9}；

C3.计算投影设备至投影图像间的投影距离δ，δ＝M*A_mA_n/a_ma_n，其中，M为光机焦距，A_mA_n为投影图像中坐标点A_m、A_n之间的距离，a_ma_n为原始图像中坐标点a_m、a_n之间的距离；

在实际应用中可采取多组定位标记点对投影距离δ进行多次取值计算，然后对得到的多个数值进行求取均值的处理，并将最后得到的平均值作为最终的投影距离δ的值。

C4.根据投影距离δ、原始图像中各定位标记的坐标点及投影图像中各定位标记的坐标点计算投影图像的投影偏差角度生成校正参数，所述投影偏差角度包括水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β；

如图3所示为投影图像中水平方向偏差角度α的示意图，其中，a₁、a₂、a₃为原始投影图像中的定位标记点a₁、a₂、a₃，A₁、A₂、A₃为原始投影图像中的定位标记点a₁、a₂、a₃在实际投影图像中对应的定位标记点，A₁’、A₂’、A₃’为原始投影图像中的定位标记点a₁、a₂、a₃在理想投影状态下投影出的理想投影图中对应的定位标记点。

具体在本实施中计算水平方向偏差角度α时，是通过采取多条线段对α进行多次求值，最后选取其平均值的方式进行的，具体如下：

sinα1*A₁A₂*δ＝M*a₁a₂；A₂A₃÷sinα2＝M*a₂a₃，

sinα＝(sinα1+sinα2)/2；

具体在本实施中计算垂直方向偏差角度β时，是通过采取多条线段对β进行多次求值，最后选取其平均值的方式进行的，具体如下：

sinβ1*A₁A₃*δ＝M*a₄a₆,；A₇A₉÷sinβ2＝M*a₄a₆，

sinβ＝(sinβ1+sinβ2)/2。

C5.参数计算模块将校正参数传递至图像校正模块，其中，校正参数中包括水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β。

D.所述图像校正模块根据收到的校正参数中包括的水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β对图像投影输出模块的显示几何参数进行反向调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真。

由于在本方案中光机的光学部分是固定的，所以为了调整投影图像失真，只有根据投影图像的失真情况，反向调整调整光机帧buffer图像几何尺寸，抵消由于投影图像的偏差，达到校正的效果。

如若原始图像是正方形，在光机帧buffer图像是显示为正方形，如果机器上偏，投影图像就是上大下小的梯形，如果需要校正投影图像为正方形，则需要把光机中buffer图像调整为上小下大的梯形，这样投影图像才能显示为正方形，即根据投影图像的偏差对原始图像进行反向扭曲、拉伸等，使得最终投影出的图像符合投影要求。

具体对图像进行扭曲时需要参考投影图像在水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β，如若计算得出投影图像在水平方向沿顺时针方向偏差1°，在垂直方向，沿顺时针方向偏差2°，则可尝试对原始图像进行水平方向沿逆时针方向扭曲1°，在垂直方向沿逆时针方向扭曲2°的处理，再进一步分析扭曲后投影出的图像效果。

E.循环步骤A至D，直至投影图像满足投影要求。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动校正投影图像几何失真的系统，其特征在于，包括：图像投影输出模块、图像采样模块、参数计算模块、图像校正模块；所述参数计算模块分别与图像投影输出模块、图像采样模块相连，图像校正模块分别与参数计算模块、图像投影输出模块相连；

所述图像投影输出模块用于根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像，图像采样模块用于对屏幕上投影图像进行采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块，参数计算模块用于将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块，图像校正模块用于根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，实现校正投影图像的几何失真；

其中，所述测试图像具有以下特征：测试图像具有确定的几何图形特征、测试图像具有特定定位标记。

2.根据权利要求1所述的一种自动校正投影图像几何失真的系统，其特征在于，所述图像投影输出模块、参数计算模块、图像校正模块均设于投影设备内，图像采样模块由具有拍照功能的智能设备实现，且所述智能设备与投影设备通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种自动校正投影图像几何失真的系统，其特征在于，所述投影设备上设有专用于放置智能设备的指定位置。

4.根据权利要求2所述的一种自动校正投影图像几何失真的系统，其特征在于，所述智能设备为智能手机。

5.一种自动校正投影图像几何失真的方法，其特征在于，包括如权利要求1所述的自动校正投影图像几何失真的系统，且具体包括以下步骤：

A.所述图像投影输出模块根据设定的显示几何参数将特定的测试图像投影到屏幕上形成投影图像；

B.所述图像采样模块对屏幕上投影图像进行拍照采样并将采集的投影图像传递至参数计算模块；

C.所述参数计算模块将图像投影输出模块内的原始图像与图像采样模块采集的投影图像进行比较、分析、得出投影图像的失真数据并对失真数据进行处理生成校正参数，再将校正参数传递至图像校正模块；

D.所述图像校正模块根据校正参数对图像投影输出模块的显示几何参数进行调整，实现校正投影图像的几何失真。

6.根据权利要求5所述的一种自动校正投影图像几何失真的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

C1.参数计算模块对原始图像进行图像数据化处理，建立二维坐标体系得出测试图像中各定位标记的坐标点a_i＝{x_i，y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C2.参数计算模块对投影图像进行同样的图像数据化处理，建立与步骤C1中对应的二维坐标体系得出投影图像中对应的各测试图像中各定位标记的坐标点A_i＝{X_i，Y_i}，i＝{1，n}，且n不小于2；

C3.计算投影设备至投影图像间的投影距离δ，δ＝M*A_mA_n/a_ma_n，其中，M为光机焦距，A_mA_n为投影图像中坐标点A_m、A_n之间的距离，a_ma_n为原始图像中坐标点a_m、a_n之间的距离；

C4.根据投影距离δ、原始图像中各定位标记的坐标点及投影图像中各定位标记的坐标点计算投影图像的投影偏差角度生成校正参数，所述投影偏差角度包括水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β；

其中，水平方向偏差角度α的具体计算为：

sinα*A_mA_n*δ＝M*a_ma_n；

垂直方向偏差角度β的具体计算为：

sinβ*A_mA_n*δ＝M*a_xa_y；

a_xa_y为原始图像中坐标点a_x、a_y之间的距离，坐标点a_x、a_y在原始图像中构成的线段与坐标点a_m、a_n在原始图像中构成的线段相平行；

C5.参数计算模块将校正参数传递至图像校正模块。

7.根据权利要求6所述的一种自动校正投影图像几何失真的方法，其特征在于，所述步骤D具体为：所述图像校正模块根据收到的校正参数中包括的水平方向偏差角度α及垂直方向偏差角度β对图像投影输出模块的显示几何参数进行反向调整，对原始图像进行反向扭曲从而实现校正投影图像的几何失真。

8.根据权利要求5至7中任一所述的一种自动校正投影图像几何失真的方法，其特征在于，还包括步骤E：循环步骤A至D，直至投影图像满足投影要求。