CN110769214A - 基于帧差值的自动跟踪投影方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于帧差值的自动跟踪投影方法，包括：通过摄像头对投影画面进行帧差值预判断；获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头获取投影面上的投影画面；将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围；将遮挡物的像素范围逆仿射变换到光机空间；根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外。本发明可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者可以连续地观看到演讲者正在讲解的内容。

Description

基于帧差值的自动跟踪投影方法及装置
技术领域
本发明涉及投影控制领域，具体涉及一种基于帧差值的自动跟踪投影方法及装置。
背景技术
投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、DV等相连来播放相应的视频信号，投影仪目前广泛用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式的不同，有CRT、LCD、DLP等不同类型。
现有的投影仪在正投条件下，对于使用投影仪演讲者来说，投影仪正投的光线直射眼睛，很影响演讲者的发挥，同时，对于演讲者遮挡背后的信息，又不易被观看者连续地观看到，因此，设计出一种可以根据演讲者或使用者位置信息自动调整投影显示区域从而使演讲者或使用者不在投影画面内的投影方法及装置具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种基于帧差值的自动跟踪投影方法及装置，在投影过程中进行遮挡物识别，并通过帧差值方法确定遮挡物(本申请中可以为演讲者或使用者)在投影画面中的位置信息，再结合当前投影画面，即可得到调整后将要显示出来的投影区域，从而可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者可以连续地观看到演讲者正在讲解的内容。为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案如下：
基于帧差值的自动跟踪投影方法，用于设置有摄像头的投影装置，包括：
通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断，如果帧差值大于预设阈值M，进行下一步，否则，继续进行通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作；
获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面；
将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围；
将摄像头空间下遮挡物的像素范围逆仿射变换到光机空间；
根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外。
进一步地，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作具体包括：
通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面；
通过摄像头对相隔时间T的相邻两幅拍摄画面进行帧差，如果帧差值大于预设阈值M，进行所述获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面这一步骤，否则，继续进行所述通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面这一步骤。
进一步地，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作之前还包括：在所述投影装置开机时，对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步并设置同步时间间隔T，在每个同步时间点，获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，并通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面。
进一步地，所述将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围这一步骤具体为：将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，用仿射变换到摄像头空间下的光机上的投影画面减去投影面上的投影画面，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围。
进一步地，所述根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外这一步骤具体为：根据遮挡物在光机空间下的像素范围判断遮挡物在投影画面中的位置，如果遮挡物位于投影画面右侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外，如果遮挡物位于投影画面左侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外。
基于帧差值的显示区域自动跟踪投影装置，可以用上述投影方法进行投影，包括摄像头和光机系统，还包括：
帧差值计算单元：用于对摄像头拍摄到的投影画面进行帧差值计算并将计算结果信息发生给帧差值判断单元；
帧差值判断单元：用于接收帧差值计算单元发送的帧差值计算结果信息并将帧差值计算结果与预设阈值M进行比较，然后将比较结果信息发送给光机投影画面获取单元；
光机投影画面获取单元：用于接收帧差值判断单元发送的比较结果信息并根据比较结果信息执行是否获取光机上的投影画面这一动作；
变换单元：用于将光机投影画面获取单元在光机空间下获取到的画面仿射变换到摄像头空间下，还用于将摄像头空间下的画面逆仿射变换到光机空间下；
遮挡物计算单元：用于根据变换单元变换到摄像头空间下的光机投影画面和摄像头拍摄到的投影画面计算遮挡物像素范围，并将摄像头空间下的遮挡物像素范围发送给变换单元进行逆仿射变换；
梯形校正单元：用于根据变换单元逆仿射变换到光机空间下的遮挡物像素范围进行投影画面调整。
进一步地，还包括同步单元：用于在投影装置开机时对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步。
进一步地，还包括遮挡物位置判断单元：用于判断遮挡物在投影画面中的方位并将方位信息发送给梯形校正单元。
本发明提供的基于帧差值的自动跟踪投影方法及装置，在投影过程中进行遮挡物识别，并通过帧差值方法确定遮挡物(本申请中可以为演讲者或使用者)在投影画面中的位置信息，再结合当前投影画面，即可得到调整后将要显示出来的投影区域，从而可以避免投影仪正投的光线直射眼睛，提高用户体验，同时，观看者可以连续地观看到演讲者正在讲解的内容。
附图说明
图1为实施例1提供的方法流程图。
图2为实施例2提供的装置结构框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供基于帧差值的自动跟踪投影方法，用于设置有摄像头的投影装置，包括：
步骤S1：通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断，如果帧差值大于预设阈值M，进行下一步，否则，继续进行通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作；
步骤S2：获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面；
步骤S3：将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围；
步骤S4：将摄像头空间下遮挡物的像素范围逆仿射变换到光机空间；
步骤S5：根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外。
这里需要说明的是，光机空间和摄像头空间是不一样的，摄像头能获取到的图像比光机打出的图像大，举个例子，光机打出的图像最大像素范围为1280*1024，摄像头能获取到图像最大像素范围也为1280*1024(为了有对比性设定了相同的取值，光机空间下的最大像素范围和摄像头空间下的最大像素范围可以不一样)，当光机打出一张像素范围为1280*1024的图片在投影面上，摄像头可以从投影面上获取该图片的整个画面轮廓，但是该图片在摄像头空间内的像素范围可能为704*304，因此，本实施例可以通过成熟的仿射变换手段将光机空间下的投影画面变换到摄像头空间下，还可以通过成熟的逆仿射变换手段将摄像头空间下的投影画面或遮挡物画面变换到光机空间下，从而为最终的梯形校正提供正确的指引。
具体地，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作具体包括：
通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面；
通过摄像头对相隔时间T的相邻两幅拍摄画面进行帧差，如果帧差值大于预设阈值M，进行所述获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面这一步骤，否则，继续进行所述通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面这一步骤。
这里需要说明的是，阈值M和时间间隔T可以根据实际情况自行设置，如果用户觉得不需要进行遮挡物识别，可以将阈值M和/或时间间隔T设置得很大甚至趋于无穷大，如果用户觉得需要实时进行遮挡物识别并跟踪投影实现遮挡物避让，则将阈值M和时间间隔T设置在合理范围内即可，如果用户没有手动设置，则使用投影装置预先设置的默认值，通过行帧差值预判断这一步骤，可以有效减少投影装置内部工作量，只有在达到一定条件时，才会进行后面的仿射及逆仿射变换等步骤，提高工作效率和可靠性。
作为优选，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作之前还包括：在所述投影装置开机时，对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步并设置同步时间间隔T，在每个同步时间点，获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，并通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面。
具体地，所述将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围这一步骤具体为：将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，用仿射变换到摄像头空间下的光机上的投影画面减去投影面上的投影画面，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围。
具体地，所述根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外这一步骤具体为：根据遮挡物在光机空间下的像素范围判断遮挡物在投影画面中的位置，如果遮挡物位于投影画面右侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外，如果遮挡物位于投影画面左侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外。
这里需要说明的是，在判断遮挡物具体位于投影画面中的位置时，可以根据遮挡物和投影画面的像素范围(不管是摄像头空间还是光机空间，在获取到一副图像时即可获得图像的像素范围)来判断，比如，遮挡物在光机空间下的像素范围为(Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd)，其中Xra,Yra,Xrb,Yrb,Xrc,Yrc,Xrd,Yrd分别为遮挡物框左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标，光机空间下投影画面的像素范围为Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd，其中Xa,Ya,Xb,Yb,Xc,Yc,Xd,Yd分别为投影画面左上角顶点横坐标，左上角顶点纵坐标，右上角顶点横坐标，右上角顶点纵坐标，左下角顶点横坐标，左下角顶点纵坐标，右下角顶点横坐标，右下角顶点纵坐标，当Xa＜Xra＜(Xb-Xa)/2时，说明人站到投影画面的左半边，所以整个投影画面需要向右进行梯形校正，当(Xb-Xa)/2<Xra<Xb时，说明人站到投影画面的右半边，所以整个投影画面需要向左进行梯形校正，从而顺利帮助观看者观看到演讲者遮挡的内容。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种基于帧差值的显示区域自动跟踪投影装置，可以用实施例1提供的投影方法进行投影，包括摄像头和光机系统，还包括：
帧差值计算单元：用于对摄像头拍摄到的投影画面进行帧差值计算并将计算结果信息发生给帧差值判断单元；
帧差值判断单元：用于接收帧差值计算单元发送的帧差值计算结果信息并将帧差值计算结果与预设阈值M进行比较，然后将比较结果信息发送给光机投影画面获取单元；
光机投影画面获取单元：用于接收帧差值判断单元发送的比较结果信息并根据比较结果信息执行是否获取光机上的投影画面这一动作；
变换单元：用于将光机投影画面获取单元在光机空间下获取到的画面仿射变换到摄像头空间下，还用于将摄像头空间下的画面逆仿射变换到光机空间下；
遮挡物计算单元：用于根据变换单元变换到摄像头空间下的光机投影画面和摄像头拍摄到的投影画面计算遮挡物像素范围，并将摄像头空间下的遮挡物像素范围发送给变换单元进行逆仿射变换；
梯形校正单元：用于根据变换单元逆仿射变换到光机空间下的遮挡物像素范围进行投影画面调整。
具体地，本实施例还可以包括同步单元：用于在投影装置开机时对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步。
具体地，本实施例还可以包括遮挡物位置判断单元：用于判断遮挡物在投影画面中的方位并将方位信息发送给梯形校正单元。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.基于帧差值的自动跟踪投影方法，其特征在于，用于设置有摄像头的投影装置，包括：
通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断，如果帧差值大于预设阈值M，进行下一步，否则，继续进行通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作；
获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面；
将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围；
将摄像头空间下遮挡物的像素范围逆仿射变换到光机空间；
根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外。
2.根据权利要求1所述的基于帧差值的自动跟踪投影方法，其特征在于，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作具体包括：
通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面；
通过摄像头对相隔时间T的相邻两幅拍摄画面进行帧差，如果帧差值大于预设阈值M，进行所述获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，在同一时刻，通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面这一步骤，否则，继续进行所述通过摄像头在摄像头空间下每隔时间T对投影面上的投影画面进行拍摄并获取拍摄画面这一步骤。
3.根据权利要2所述的基于帧差值的自动跟踪投影方法，其特征在于，所述通过摄像头在摄像头空间下对投影画面进行帧差值预判断这一动作之前还包括：在所述投影装置开机时，对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步并设置同步时间间隔T，在每个同步时间点，获取光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面，并通过摄像头在摄像头空间下获取投影面上的投影画面。
4.根据权利要求1所述的基于帧差值的自动跟踪投影方法，其特征在于，所述将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，对同一时刻获取到的光机上的投影画面和投影面上的投影画面进行对比，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围这一步骤具体为：将光机空间下投影装置输出到光机上的投影画面仿射变换到摄像头空间，在摄像头空间下，用仿射变换到摄像头空间下的光机上的投影画面减去投影面上的投影画面，得到遮挡物在摄像头空间下的像素范围。
5.根据权利要求1所述的基于帧差值的自动跟踪投影方法，其特征在于，所述根据遮挡物在光机空间下的像素范围对投影画面做梯形校正，使遮挡物位于投影画面区域外这一步骤具体为：根据遮挡物在光机空间下的像素范围判断遮挡物在投影画面中的位置，如果遮挡物位于投影画面右侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外，如果遮挡物位于投影画面左侧，则对投影画面向左做梯形校正使遮挡物位于投影画面区域外。
6.基于帧差值的显示区域自动跟踪投影装置，可以用权利要求1所述的投影方法进行投影，包括摄像头和光机系统，其特征在于，还包括：
帧差值计算单元：用于对摄像头拍摄到的投影画面进行帧差值计算并将计算结果信息发生给帧差值判断单元；
帧差值判断单元：用于接收帧差值计算单元发送的帧差值计算结果信息并将帧差值计算结果与预设阈值M进行比较，然后将比较结果信息发送给光机投影画面获取单元；
光机投影画面获取单元：用于接收帧差值判断单元发送的比较结果信息并根据比较结果信息执行是否获取光机上的投影画面这一动作；
变换单元：用于将光机投影画面获取单元在光机空间下获取到的画面仿射变换到摄像头空间下，还用于将摄像头空间下的画面逆仿射变换到光机空间下；
遮挡物计算单元：用于根据变换单元变换到摄像头空间下的光机投影画面和摄像头拍摄到的投影画面计算遮挡物像素范围，并将摄像头空间下的遮挡物像素范围发送给变换单元进行逆仿射变换；
梯形校正单元：用于根据变换单元逆仿射变换到光机空间下的遮挡物像素范围进行投影画面调整。
7.根据权利要求6所述的基于帧差值的显示区域自动跟踪投影装置，其特征在于，还包括同步单元：用于在投影装置开机时对投影装置的光机系统和摄像头进行初始化同步。
8.根据权利要求6所述的基于帧差值的显示区域自动跟踪投影装置，其特征在于，还包括遮挡物位置判断单元：用于判断遮挡物在投影画面中的方位并将方位信息发送给梯形校正单元。
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