CN110769224B - 投影区域获取方法及投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种投影区域获取方法，应用于投影系统，包括：按第一系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像，获取摄像头空间下的当前画面图像信息并记录摄像头的当前角度；根据每张画面图像信息获取目标投影区域信息；根据所述目标投影区域信息获取准投影区域信息。本发明在投影前先让摄像头按不同角度旋转，分别拍摄不同角度下的投影面并获取每个角度下的投影面信息，然后选出最适合投影的投影面，并根据选出的投影面信息划分出最合适的投影区域，从而可以使用户获得最佳观影体验。

Description

投影区域获取方法及投影方法
技术领域
本发明涉及投影领域，具体涉及一种投影区域获取方法及投影方法。
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图像或视频信号，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。
目前的投影仪不能自动获取投影仪当前所在空间内各个角度的投影面及投影面信息，因此也就不能获取到最佳的投影区域，导致用户无法获得最佳观影体验。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种投影区域获取方法，在投影前先让摄像头按不同角度旋转，分别拍摄不同角度下的投影面并获取每个角度下的投影面信息，然后选出最适合投影的投影面，并根据选出的投影面信息划分出最合适的投影区域，从而可以使用户获得最佳观影体验。为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案如下：
投影区域获取方法，应用于投影系统，包括：
按第一系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像，获取摄像头空间下的当前画面图像信息并记录摄像头的当前角度；
根据每张画面图像信息获取目标投影区域信息；
根据所述目标投影区域信息获取准投影区域信息。
进一步地，所述画面图像信息包括画面图像中各个连通区域的深度信息，所述根据每张画面图像信息获取目标投影区域及目标投影区域信息这一步骤包括：
分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域；
分别获取每张画面图像的面积，分别计算每张画面图像中的第二备选投影区域的面积占所在画面图像的面积的比例，所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域作为第三投影区域；
任意选择一个第三投影区域作为目标投影区域并获取所述目标投影区域信息。
进一步地，如果没有所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域，按第二系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像并获取摄像头空间下的当前画面图像信息，然后进行所述分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域这一步骤。
进一步地，所述目标投影区域信息包括所述目标投影区域的重心位置信息，所述根据所述目标投影区域信息获取准投影区域这一步骤包括：
设置准投影区域长宽比；
按照所述准投影区域长宽比设置准投影区域，所述准投影区域的中心为所述目标投影区域的重心位置。
进一步地，所述准投影区域完全位于所述目标投影区域内，且所述准投影区域的四边中至少存在一个点位于所述目标投影区域的边界上。
投影方法，包括：
获取准投影区域信息；
根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面；
根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心；
其中，可以用上述方法获取准投影区域信息。
进一步地，所述准投影区域信息包括准投影区域所在投影面对应的角度，所述根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面这一步骤包括：将投影仪旋转至所述准投影区域所在投影面对应的角度，将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面。
进一步地，所述准投影区域信息包括准投影区域的中心位置信息，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心包括：
获取准投影区域的中心坐标(x1，y1)；
拍摄投影面当前投影图像，获取当前投影图像的中心坐标(x2，y2)；
根据公式(1)在水平方向上调整投影仪的角度，调整的角度为α；根据公式(2)在垂直方向上调整投影仪的角度，调整的角度为β；
Figure BDA0001923945140000031
Figure BDA0001923945140000032
其中，r为投影仪的投射比，W为所述当前投影图像的宽度像素距离。
进一步地，还包括：根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例。
进一步地，所述准投影区域信息包括准投影区域的深度信息和像素范围，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例这一步骤包括：
设置待投影参考图像，所述待投影参考图像的尺寸与所述待投影图像的尺寸相同，所述待投影参考图像的中心处设置有一个矩形标志；
在投影仪空间下，根据所述矩形标志的四个角点的像素坐标和所述待投影参考图像的四个角点的像素坐标，计算出所述矩形标志的四个角点变换到所述待投影参考图像的四个角点的单应变换矩阵；
将所述待投影参考图像投影到所述准投影区域所在投影面；
拍摄当前投影图像，在摄像头空间下获取所述矩形标志的四个角点的像素坐标；
根据所述单应变换矩阵，计算得到在摄像头空间下当前投影图像的四个角点的像素坐标；
摄像头空间下，判断当前投影图像的面积是否占所述准投影区域的面积的第二预设比例，如果不是，进行下一步；
如果需要扩大投影画面，根据公式(3)向后调整投影仪的距离，如果需要缩小投影画面，根据公式(3)向前调整投影仪的距离，调整的距离均为d1；
Figure BDA0001923945140000041
其中，p为在宽度方向上需要扩大或缩小的像素距离，d为所述准投影区域的深度值，W为所述当前投影图像的宽度像素距离
本发明提供的投影区域获取方法，在投影前先让摄像头按不同角度旋转，分别拍摄不同角度下的投影面并获取每个角度下的投影面信息，然后选出最适合投影的投影面，并根据选出的投影面信息划分出最合适的投影区域，从而可以使用户获得最佳观影体验。
附图说明
图1为实施例1提供的投影区域获取方法流程图。
图2为实施例2提供的投影方法流程图。
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，本实施例提供一种投影区域获取方法，应用于投影系统，包括：
步骤S1：按第一系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像，获取摄像头空间下的当前画面图像信息并记录摄像头的当前角度；
步骤S2：根据每张画面图像信息获取目标投影区域信息；
步骤S3：根据所述目标投影区域信息获取准投影区域信息。
实施本实施例时，第一次可以按8个角度(也可以按其他数量的角度)旋转摄像头，比如第一系列角度值依次为(0，45，90，135，180，225，270，315)，记下每个角度和每个角度对应的画面图像信息，如果第一次旋转过程中没有找到符合要求，则进行第二次旋转，第二次可以按第二系列角度值(22.5，67.5，112.5，157.5，202.5，247.5，292.5，337.5)旋转摄像投影。还需要说明的是，投影仪最初的角度和摄像头最初的角度均初始化为零，如果摄像头旋转45度找到的画面图像中包括准投影区域，那么在后面的投影中，想要投影到45度方位的准投影区域，只需要将投影仪旋转45度，然后再根据情况调整即可，另外，本实施例中，在没有特别说明的情况下，图像或投影画面的区域信息(比如像素信息)均为摄像头空间下的相应值。
作为优选，所述画面图像信息包括画面图像中各个连通区域的深度信息，所述根据每张画面图像信息获取目标投影区域及目标投影区域信息这一步骤，即步骤S2包括：
步骤S21：分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域；
步骤S22：分别获取每张画面图像的面积，分别计算每张画面图像中的第二备选投影区域的面积占所在画面图像的面积的比例，所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域作为第三投影区域；
步骤S23：任意选择一个第三投影区域作为目标投影区域并获取所述目标投影区域信息。
本实施例中，深度差小于预设阈值的连通区域可以认为在同一个平面上，有了这个条件，就可以进一步判断每张画面图像中每个连通区域的面积大小，将面积最大的那个连通区域作为本画面图像中第二备选投影区域，然后再从每个角度对应的画面图像中选择面积合适的第二备选投影区域作为第三投影区域，任意一个第三投影区域均可以作为目标投影区域，本实施例中的第一预设比例可以设置为1/4。
作为优选，如果没有所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域，按第二系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像并获取摄像头空间下的当前画面图像信息，然后进行所述分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域，即步骤S21这一步骤。
作为优选，所述目标投影区域信息包括所述目标投影区域的重心位置信息，所述根据所述目标投影区域信息获取准投影区域这一步骤，即步骤S3包括：
步骤S31：设置准投影区域长宽比；
步骤S32：按照所述准投影区域长宽比设置准投影区域，所述准投影区域的中心为所述目标投影区域的重心位置。
这里需要说明的是，在步骤S2中，虽然找到了目标投影区域，但是目标投影区域很可能是不规则的，因此我们需要从目标投影区域中找出适合投影的准投影区域，一般来说，投影图像呈矩形，所以我们可以将准投影区域也设置为矩形，为了提高观影体验，将准投影区域设置在目标投影区域的中心，即步骤S32中说到的所述准投影区域的中心为所述目标投影区域的重心位置。
作为优选，所述准投影区域完全位于所述目标投影区域内，且所述准投影区域的四边中至少存在一个点位于所述目标投影区域的边界上。本实施例这样设置目标投影区域，可以保证目标投影区域面积最大，从而保证用户有较好的观影体验。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种投影方法，其特征在于，包括：
步骤P1：获取准投影区域信息；
步骤P2：根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面；
步骤P3：根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心；
其中，可以用实施例1提供的方法获取准投影区域信息。
作为优选，所述准投影区域信息包括准投影区域所在投影面对应的角度，所述根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面这一步骤，即步骤P2包括：将投影仪旋转至所述准投影区域所在投影面对应的角度，将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面。
这里需要说明的是，在实施例1中，摄像头旋转前，将摄像头和投影仪的角度均初始化为零，摄像头旋转至某个角度后，拍摄得到该角度对应的画面图像，如果该角度对应的画面图像中包括了准投影区域，那么在投影待投影图像前，需要将投影仪旋转至该角度。
作为优选，所述准投影区域信息包括准投影区域的中心位置信息，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心这一步骤，即步骤P3包括：
步骤P31：获取准投影区域的中心坐标(x1，y1)；
步骤P32：拍摄投影面当前投影图像，获取当前投影图像的中心坐标(x2，y2)；
步骤P33：根据公式(1)在水平方向上调整投影仪的角度，调整的角度为α；
根据公式(2)在垂直方向上调整投影仪的角度，调整的角度为β；
Figure BDA0001923945140000081
Figure BDA0001923945140000082
其中，r为投影仪的投射比，W为所述当前投影图像的宽度像素距离。
这里需要说明的是，在调整角度时，调整的方向是由中心坐标(x2，y2)向中心坐标(x1，y1)的方向调整。
作为优选，本实施例还包括步骤P4：根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例。本实施例中，第二预设比例可以为3/4。
作为优选，所述准投影区域信息包括准投影区域的深度信息和像素范围，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例这一步骤，即步骤P4包括：
步骤P41：设置待投影参考图像，所述待投影参考图像的尺寸与所述待投影图像的尺寸相同，所述待投影参考图像的中心处设置有一个矩形标志；
步骤P42：在投影仪空间下，根据所述矩形标志的四个角点的像素坐标和所述待投影参考图像的四个角点的像素坐标，计算出所述矩形标志的四个角点变换到所述待投影参考图像的四个角点的单应变换矩阵；
步骤P43：将所述待投影参考图像投影到所述准投影区域所在投影面；
步骤P44：拍摄当前投影图像，在摄像头空间下获取所述矩形标志的四个角点的像素坐标；
步骤P45：根据所述单应变换矩阵，计算得到在摄像头空间下当前投影图像的四个角点的像素坐标；
步骤P46：摄像头空间下，判断当前投影图像的面积是否占所述准投影区域的面积的第二预设比例，如果不是，进行下一步；
步骤P47：如果需要扩大投影画面，根据公式(3)向后调整投影仪的距离，如果需要缩小投影画面，根据公式(3)向前调整投影仪的距离，调整的距离均为d1；
Figure BDA0001923945140000091
其中，p为在宽度方向上需要扩大或缩小的像素距离，d为所述准投影区域的深度值，W为所述当前投影图像的宽度像素距离。
这里需要说明的是，不管是投影仪空间还是摄像头空间，一张图像中的矩形标志的四个角点的像素坐标到图像四个角点的单应变换矩阵时一样的，在投影仪空间下，待投影参考图像的矩形标志四个角点的像素坐标和待投影参考图像的四个角点的像素坐标是已知的，因此可以采用常规技术手段计算得到相应角点之间(比如待投影参考图像的矩形标志的左上角点与待投影参考图像的左上角点直接)的单应变换矩阵，将待投影参考图像投影到投影面后，摄像头拍摄当前投影图像，得到摄像头空间下当前投影图像的矩形标志的四个角点的像素坐标，再利用先前计算得到的单应变换矩阵，可以计算得到摄像头空间下当前投影图像的四个角点的像素坐标，本实施例之所以不直接获取摄像头空间下当前投影图像的四个角点的像素坐标，是出于以下两点考虑：(1)根据拍摄的图像寻找图像角点有几个要求，图像需要基本在一个平整的平面上，否则找到的点误差较大；在寻找投影面的过程中，期望投影面很可能比投影区域小，因此一个缩小的比例图，可以更大概率的在一个平整的平面上成像，不会引入成像面的误差；(2)直接从图像上找角点，不管是找点方法，找线方法，鲁棒性都不够高，容易受环境干扰，标志码识别的鲁棒性要高很多。因此，本实施例采用的方式会大大提高准确性和可靠性。
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 (9)

1.投影区域获取方法，应用于投影系统，其特征在于，包括：
按第一系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像，获取摄像头空间下的当前画面图像信息并记录摄像头的当前角度；
根据每张画面图像信息获取目标投影区域信息；
根据所述目标投影区域信息获取准投影区域信息；
所述画面图像信息包括画面图像中各个连通区域的深度信息，所述根据每张画面图像信息获取目标投影区域信息这一步骤包括：
分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域；
分别获取每张画面图像的面积，分别计算每张画面图像中的第二备选投影区域的面积占所在画面图像的面积的比例，所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域作为第三投影区域；
任意选择一个第三投影区域作为目标投影区域并获取所述目标投影区域信息。
2.根据权利要求1所述的投影区域获取方法，其特征在于，如果没有所述比例大于第一预设比例的第二备选投影区域，按第二系列角度值依次旋转摄像头，每旋转一个角度，拍摄当前画面图像并获取摄像头空间下的当前画面图像信息，然后进行所述分别获取每张画面图像中深度差小于预设阈值的连通区域作为第一备选投影区域，分别获取每张画面图像中的每个第一备选投影区域的面积，分别筛选出每张画面图像中面积最大的第一备选投影区域作为第二备选投影区域这一步骤。
3.根据权利要求1或2所述的投影区域获取方法，其特征在于，所述目标投影区域信息包括所述目标投影区域的重心位置信息，所述根据所述目标投影区域信息获取准投影区域这一步骤包括：
设置准投影区域长宽比；
按照所述准投影区域长宽比设置准投影区域，所述准投影区域的中心为所述目标投影区域的重心位置。
4.根据权利要求3所述的投影区域获取方法，其特征在于，所述准投影区域完全位于所述目标投影区域内，且所述准投影区域的四边中至少存在一个点位于所述目标投影区域的边界上。
5.投影方法，其特征在于，包括：
获取准投影区域信息；
根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面；
根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心；
其中，采用权利要求1—4任意一项所述的方法获取准投影区域信息。
6.根据权利要求5所述的投影方法，其特征在于，所述准投影区域信息包括准投影区域所在投影面对应的角度，所述根据准投影区域信息将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面这一步骤包括：将投影仪旋转至所述准投影区域所在投影面对应的角度，将待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面。
7.根据权利要求5所述的投影方法，其特征在于，所述准投影区域信息包括准投影区域的中心位置信息，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像位于所述准投影区域的中心包括：
获取准投影区域的中心坐标(x1，y1)；
拍摄投影面当前投影图像，获取当前投影图像的中心坐标(x2，y2)；
根据公式(1)在水平方向上调整投影仪的角度，调整的角度为α；根据公式(2)在垂直方向上调整投影仪的角度，调整的角度为β；
Figure FDA0002981587580000031
Figure FDA0002981587580000032
其中，r为投影仪的投射比，W为所述当前投影图像的宽度像素距离。
8.根据权利要求5—7任意一项所述的投影方法，其特征在于，还包括：根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例。
9.根据权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述准投影区域信息包括准投影区域的深度信息和像素范围，所述根据准投影区域信息调整投影仪，使待投影图像投影到所述准投影区域所在投影面后，投影面上的投影图像面积占准投影区域面积的第二预设比例这一步骤包括：
设置待投影参考图像，所述待投影参考图像的尺寸与所述待投影图像的尺寸相同，所述待投影参考图像的中心处设置有一个矩形标志；
在投影仪空间下，根据所述矩形标志的四个角点的像素坐标和所述待投影参考图像的四个角点的像素坐标，计算出所述矩形标志的四个角点变换到所述待投影参考图像的四个角点的单应变换矩阵；
将所述待投影参考图像投影到所述准投影区域所在投影面；
拍摄当前投影图像，在摄像头空间下获取所述矩形标志的四个角点的像素坐标；
根据所述单应变换矩阵，计算得到在摄像头空间下当前投影图像的四个角点的像素坐标；
摄像头空间下，判断当前投影图像的面积是否占所述准投影区域的面积的第二预设比例，如果不是，进行下一步；
如果需要扩大投影画面，根据公式(3)向后调整投影仪的距离，如果需要缩小投影画面，根据公式(3)向前调整投影仪的距离，调整的距离均为d1；
Figure FDA0002981587580000041
其中，p为在宽度方向上需要扩大或缩小的像素距离，d为所述准投影区域的深度值，W为所述当前投影图像的宽度像素距离。
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