CN110798671A - 投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统 - Google Patents

投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及投影调节技术领域，实施例具体公开一种投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统，本申请通过控制光照度传感器、距离传感器，获得投影装置所处环境光照度以及投影距离，通过大量数据分析建模，寻找环境光照度、投影面照度、投影距离三者间的函数关系。在实际投影过程中，通过传感器采集投影装置工作环境光照度和投影距离，即可推算并调节投影装置至合适亮度，同时保证色点的稳定，提高用户的观影体验，由于无需人为干预，整个过程在极短时间内自动完成，适合广泛推广。

Description

投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统
技术领域
本发明涉及投影调节技术领域，具体涉及一种投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统。
背景技术
目前投影系统和传统的显示屏行业中亮度调节主要使用下面几种方法：1、手动调节：该方法需要人为参与，通过改变交互界面上的亮度等级或单颗LED灯的发光强度进行调节，如传统电视中的亮度自定义模式、情景模式。由于需人为参与，调节时间长，需要多次调节，且用户调节对于投影白平衡的影响是未知的，存在用户调节完毕后投影色彩失真的问题。另外，不同亮度对应的多种情景模式，给用户带来选择和来回切换的负担。2、自动调节：(1)采集环境光调节：传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。亮度自动调节中常使用光照度传感器，而使用方法所有区别，如专利：“CN104360567A-一种自适应投影系统的投影亮度调节方法”，该专利在投影幕布上安装多个光照度传感器，通过采集投影面上多点照度数据估算投影的实际亮度，以此通过控制模块分析估算投影适宜亮度值，再通过亮度控制模块调节亮度。该方法存在几个缺陷：①需要搭配多个光照度传感器进行投影面照度数据的采集，以便准确估算亮度值；此外，安装工作繁琐复杂，不适用于便携投影设备；②多个传感器的使用提高了成本。③在环境上容错性较差，如在较强灯光照射下，通过光照度传感器采集的照度数据会高于实际的投影亮度。该情况下误差较大，亮度调节后效果不佳。另外，专利“CN106133643A-基于用户距离调节显示器亮度”在传统显示屏上利用光照度传感器进行自动亮度调节。该专利使用光照度传感器，获得显示设备所处环境光照度信息，以此为依据调节显示屏的发光强度。同样，该专利在显示屏自发光源对光照度传感器产生的影响并未排除，一定情况下，在光照度传感器采集到的环境信息受到显示屏光线的影响时，调节效果也会产生偏差。(2)测量距离调节：目前一般使用红外光或超声波传感器通过“飞行时间法”计算距离。具体为通过发射特别短的脉冲并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测量时间间隔来计算与物体之间的距离。参考投影的距离信息，距离越近，照度值越大，需要降低投影的发光强度，距离越远，照度值越小，需要提高发光强度。根据距离调节亮度的方法不仅表现在投影系统中，在显示屏上也存在感知用户和显示屏的距离调节显示屏发光强度的应用。
上述几种亮度自动调节思路一致，都是通过感知环境数据调节投影系统或显示屏亮度，区别在环境数据的利用细节不同。上述调节方法存在的问题包括：1、调节效率：现有手动亮度调节方法需要人为参与，调节时间较长，效果不佳，需要工作环境发生变化后需要重新调整。2.、稳定性：自动调节中，光感传感器采集的数据容易受到投影画面反射光或者显示屏反射光的影响，导致调节效果不佳。3、可参考用于亮度调节的环境数据信息补充不足，亮度调节的手段未结合使用。4、亮度调节后，投影色坐标发生偏移，导致色彩失真。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种投影装置亮度的自适应调节方法及调节系统，能够解决或者至少部分解决上述存在的问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种投影装置亮度的自适应调节方法，包括：
S11：采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
S12：根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
S13：根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
更优的，所述步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1111：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1112：在投射空档期采集至少2次环境光照度值；
S1113：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1114，若否则n＝n+1，返回S1111；
S1114：计算采集的所有环境光照度值的去尾平均数，获得最终的环境光照度值。
更优的，所述步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1121：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1122：获取该投影图像的数据源亮度值，同时采集该投影图像的环境光照度值，获得一组数据源亮度值-环境光照度值数据；
S1123：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1124，若否则n＝n+1，返回S1121；
S1124：使用最小二乘法拟合多组数据源亮度值-环境光照度值数据间的关系曲线函数为：L(x)＝ax2+bx+c，x为投影图像的数据源亮度值，L为投影图像的环境光照度值，a、b、c为常数；
S1125：根据拟合的关系曲线函数计算当投影图像的数据源亮度值为0时投影图像的环境光照度值，获得最终的环境光照度值。
更优的，所述步骤S12的方法包括：
S121：获取投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数：L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离值，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数；
S122：将获取的环境光照度值l和投影距离值d代入投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数进行计算，获得投影面照度值。
更优的，所述步骤S121的方法包括：
S1211：在相同投影距离下，改变环境光照度值，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组环境光照度值-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数
Figure BDA0002287138670000041
l为环境光照度值，L为投影面照度值，
Figure BDA0002287138670000042
β为常数；
S1212：在暗室环境下，改变投影距离，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组投影距离-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得投影距离与投影面照度值曲线关系函数Ld(d)＝κ·d+γ，d为投影距离，L为投影面照度值，κ、γ为常数；
S1213：结合环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数、投影距离与投影面照度值曲线关系函数，获得投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数。
更优的，所述步骤S13的方法包括：
S131：根据投影面照度值计算发光模块驱动电流值；
S132：判断发光模块驱动电流值是否超过发光模块最大驱动电流值，若是，则进入S134，若否，则进入S133；
S133：调节发光模块驱动电流至发光模块驱动电流值；
S134：调节发光模块驱动电流至最大驱动电流值，根据投影面照度值与光学变焦倍数关系函数调节投影装置的光学变焦倍数。
更优的，所述步骤S131的方法包括：
根据拟合的红灯、绿灯和蓝灯的驱动电流与色坐标值的曲线关系模型其中I表示对应红灯、绿灯或蓝灯的驱动电流大小，a、b、c、d为常数，F为对应色坐标值；红灯电流与色坐标x的公式记为WRx(IR)，与色坐标y的公式记为WRy(IR)；绿灯电流与色坐标x的公式记为WGx(IG)，与色坐标y的公式记为WGy(IG)；蓝灯电流与色坐标x的公式记为WBx(IB)，与色坐标y的公式记为WBy(IB)；
根据红灯、绿灯和蓝灯的电流变化对于投影面照度值的影响关系在一定区间内是线性的，使用模型L(I)＝K·I+m，其中，K、m为常数；红灯、绿灯、蓝灯的电流值与投影面照度值的关系式分别为：LR(IR)＝KR·IR+mR，LG(IG)＝KG·IG+mG，LB(IB)＝KB·IB+mB；
设投影装置亮度调节前色坐标为：(x0，y0)，投影面照度值为L0；调节后目标色坐标为(xt，yt)，目标投影面照度值为Lt，由于投影装置出厂前已进行白平衡校正，所以满足x0＝xt，y0＝yt；
记调节前红灯、绿灯、蓝灯的电流分别为：IR0、IG0、IB0，调节后红灯、绿灯、蓝灯的电流分别为：IRt、IGt、IBt，即红灯、绿灯、蓝灯的电流变化分别为：ΔIR＝IR0-IRt、ΔIG＝IG0-IGt、ΔIB＝IB0-IBt；
红灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWRx＝WRx(IR0)-WRx(IRt)，y坐标变化为：ΔWRy＝WRy(IR0)-WRy(IRt)；
绿灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWGx＝WGx(IG0)-WGx(IGt)，y坐标变化为：ΔWGy＝WGy(IG0)-WGy(IGt)；
蓝灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWBx＝WBx(IB0)-WBx(IBt)，y坐标变化为：ΔWBy＝WBy(IB0)-WBy(IBt)；
红灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLR＝KR·(IR0-IRt)；
绿灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLG＝KG·(IG0-IGt)；
蓝灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLB＝KB·(IB0-IBt)；
根据投影装置亮度调节前后色坐标保持不变和投影面照度值变化要求，求解方程组：
ΔWRx+ΔWGx+ΔWBx＝0，
ΔWRy+ΔWGy+ΔWBy＝0，
Lt＝L0-ΔLR+ΔLG+ΔLB；
其中，IR0，IG0，IB0，Lt，L0均为已知条件，解方程组求出红灯、绿灯、蓝灯的目标电流值IRt，IGt，IBt。
更优的，所述步骤S133的方法包括：
获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数；
若目标投影面照度值为At，未调节变焦倍数时投影面照度值为A0，根据H(S)＝(At-A0)/A0计算出所需变焦倍数s；
控制电机驱动投影装置调节到所需变焦倍数s。
更优的，所述获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数的方法包括：
在暗室环境、固定投影距离下，测量未调节变焦倍数时投影面照度值，记为A0；
调节光学变焦倍数至S1，测量投影面照度值为A1，计算投影装置的投影面照度值变化百分比：
Figure BDA0002287138670000071
得到数据(S1，H1)，照此方法获得(S2，H2)，(S3，H3)，……(Sn，Hn)；
采用最小二乘法拟合上述获得的数据集合，得到投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数。
本发明还提供一种投影装置亮度的自适应调节系统，包括：
采集控制模块，用于采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
照度值计算模块，用于根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
亮度调节模块，用于根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
本发明还提供一种投影装置亮度的自适应调节系统，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述投影装置亮度的自适应调节方法的步骤。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述投影装置亮度的自适应调节方法的步骤。
本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本申请通过控制光照度传感器、距离传感器，获得投影装置所处环境光照度以及投影距离，通过大量数据分析建模，寻找环境光照度、投影面照度、投影距离三者间的函数关系。在实际投影过程中，通过传感器采集投影装置工作环境光照度和投影距离，即可推算并调节投影装置至合适亮度，同时保证色点的稳定，提高用户的观影体验，由于无需人为干预，整个过程在极短时间内自动完成，适合广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例提供的一种投影装置亮度的自适应调节方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种采集环境光照度值方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种采集环境光照度值方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种投影装置亮度的自适应调节系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
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。
本申请的技术方案通过控制光照度传感器、距离传感器，获得投影装置所处环境光照度以及投影距离，通过大量数据分析建模，寻找“环境光照度”、“投影面照度”、“投影距离”三者间的函数关系。在实际投影过程中，通过传感器采集投影装置工作环境光照度和投影距离，即可推算并调节投影装置至合适亮度，同时保证色点的稳定，提高用户的观影体验。此方法无需人为干预，整个过程在极短时间内自动完成。本申请的技术方案可以应用于投影仪(长焦/短焦等)、激光电视等具有投影功能的设备。
通常用流明衡量投影装置亮度大小，指的是从投影装置发出的光通量，或可见能力。测量的方法是由美国国家标准协会所定义的，通常取9个点照度(单位:勒克司Lx)加总再除以9，就得出9个点的平均照度，再将平均照度乘以面积，就得到整个投影画面的光输通量：ANSI流明。本申请的技术方案中所说亮度实际为整个投影画面的光通量。
如图1所示，本发明实施例提供一种投影装置亮度的自适应调节方法，具体包括：
S11：采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
S12：根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
S13：根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
具体的，本实施例采用光照度传感器感知投影环境光照度，距离传感器测量投影设备和投影面之间的距离。可参考的光照度传感器模块包括但不限于：OPT3001、OPT3006以及BH1750FVI。可参考的测距模块包括但不限于：VL53L1X、VL53L0X以及TMF8801。在投影装置中与亮度相关的部分又可细分为传感器数据处理模块、亮度算法模块、亮度控制模块。数据处理模块通过传感器的硬件接口与传感器完成通信，控制传感器初始化、数据测量、数据读取以及滤波等。亮度算法模块主要是利用传感器得到的环境光照度数据和投影距离数据进行计算，获得需要调节的亮度。亮度控制模块按照需要调节的亮度通过调节电流、光学变焦倍数、光圈大小等方法调节设备的亮度，保证用户始终在最佳的观影亮度下。
传感器(包括光照度传感器和距离传感器)通过其提供的硬件接口与投影装置控制单元连接，能够正常进行通信，可通过控制单元控制传感器进行采样、数据读取等操作。传感器可安装在投影装置外壳上，并进行必要的封装增加外观优化盖片等。控制单元需要可提供发光模块电流控制接口，以便更改电流值。此外，控制单元具有控制电机驱动，改变投影装置光学变焦倍数大小的接口。
投影装置控制单元利用光照度传感器和投影装置显示模块，获得环境光的照度。由于投影装置在显示画面时会发射光线并在投影幕布或墙面产生漫反射，对光照度传感器的数据测量产生影响，为获得准确的环境光照度信息，保证后续投影照度计算的准确性，可采用以下两种环境光测量方法：
需要说明的是，如图2所示的方法一，步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1111：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1112：在投射空档期采集至少2次环境光照度值；
S1113：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1114，若否则n＝n+1，返回S1111；
S1114：计算采集的所有环境光照度值的去尾平均数，获得最终的环境光照度值。
具体的，投影画面实际是多帧画面在短时间连续显示构成，不同投影装置帧率有所差别，但在帧与帧之间，投影装置处于投射空档期，投影面无画面显示。通过控制投影装置帧投射时序和光照度传感器采样时序，在投影装置的显示帧序列间控制光照度计进行环境光采样。
具体按照如下时序控制，在投射投影图像第1帧与第2帧之间的时间t内，控制光照度传感器连续采集环境光照度至少2次，同样在第2帧和第3帧之间同样进行环境光采样，利用系列数据获得去尾平均数。利用去尾平均数参与环境光照度值的计算，可避免投影反射光对光照度传感器采样数据的影响，同时也可降低因采样波动性带来的误差。
需要说明的是，如图3所示的方法二，步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1121：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1122：获取该投影图像的数据源亮度值，同时采集该投影图像的环境光照度值，获得一组数据源亮度值-环境光照度值数据；
S1123：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1124，若否则n＝n+1，返回S1121；
S1124：使用最小二乘法拟合多组数据源亮度值-环境光照度值数据间的关系曲线函数为：L(x)＝ax2+bx+c，x为投影图像的数据源亮度值，L为投影图像的环境光照度值，a、b、c为常数；
S1125：根据拟合的关系曲线函数计算当投影图像的数据源亮度值为0时投影图像的环境光照度值，获得最终的环境光照度值。
具体的，根据投影图像数据源的亮度数据和传感器的采样数据变化分析处理，排除投影反射光部分造成的数据偏移；详细步骤如下：(1)截取投影图像数据源图像信息，分析此时图片亮度信息；在截取投影图像的同时，利用光照度传感器采样，获得同一时刻传感器采样照度。按照上述步骤，改变投影图像的画面内容，画面内容需要有亮度上的变化，获得多个数据集合(数据源亮度值1，传感器采样环境光照度值1)、(数据源亮度值2，传感器采样环境光照度值2)……。(2)使用最小二乘法拟合两种数据间的关系曲线为常见的二次函数模型形如：L(x)＝ax2+bx+c，x为投影图像数据源亮度值，L为光照度传感器测量的环境光照度值。通过分析曲线，在投影图像数据源亮度值为0时，计算出此时的环境光照度值，排除投影反射光影响。由于投影装置在工作时，环境的变化是未知的，所以在每一次亮度调节前都需按照上述模型进行拟合，所以其中a、b、c的值是动态变化的。
需要说明的是，步骤S11中采集投影距离值的方法，投影装置控制单元控制距离传感器获得投影装置的工作距离：传感器种类可以是红外传感器，超声波传感器等可以准确测量一定范围内距离的设备。为准确的获得投影装置的工作距离，传感器安装在投影装置的主机外壳上，测量探头对外暴露，并且其Fov(FieldofVision视角)区域需要在投影区域以内，保证获得准确的投影距离同时不会被环境中其它障碍物的影响，导致测距产生误差。
需要说明的是，步骤S12的方法包括：
S121：获取投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数：L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离值，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数；
S122：将获取的环境光照度值l和投影距离值d代入投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数进行计算，获得投影面照度值。
需要说明的是，步骤S121的方法包括：
S1211：在相同投影距离下，改变环境光照度值，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组环境光照度值-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数l为环境光照度值，L为投影面照度值，
Figure BDA0002287138670000132
β为常数。
具体的，环境光照度和投影面照度的曲线拟合：在相同的距离下(此距离不定，通常按常用距离计算，如80寸投影时的距离)。通过改变外界环境光的照度。同时调节投影至最佳的光影效果。记录数据组(光照度传感器照度值1，投影面照度1)、(光照度传感器照度值2，投影面照度2)……。重复上面的步骤，获得多个数据组合。通过曲线拟合获得环境光照度和投影面照度的曲线关系l为光照度传感器数值，一般为单位“勒克斯”(lx)，为照度强弱度量单位。L为投影面照度值，β为常数。通过该曲线关系函数可以在同样的距离下，根据环境光照度信息计算所需投影面照度大小。
S1212：在暗室环境下，改变投影距离，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组投影距离-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得投影距离与投影面照度值曲线关系函数Ld(d)＝κ·d+γ，d为投影距离，L为投影面照度值，κ、γ为常数。
具体的，投影距离和投影面照度的曲线拟合：基于环境光照度和投影面照度的曲线拟合中情况，由于投影装置的工作距离随用户的场景不同而不同，投影的距离也在变化。投影距离越远，投影面照度越低，投影距离越近，投影面照度越高。在暗室情况下，投影画面点照度高时，给人的主观感受越亮，点照度低时，给人的主观感受越暗。在暗室环境下，改变投影的距离，并调节投影至合适的照度。若需要的照度低于投影的最低照度，调节至最低照度，若实际需要的照度高于投影的最高发光照度时，调节至最高照度。在不同的投影距离下，记录数据(投影距离1、投影面照度1)，(投影距离2、投影面照度2)……。通过曲线拟合方法获得投影最佳亮度和投影距离之间的关系，即投影面照度与投影距离的关系函数Ld(d)＝κ·d+γ，d为投影距离，L为投影面照度值，κ、γ为常数。
S1213：结合环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数、投影距离与投影面照度值曲线关系函数，获得投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数。
具体的，在暗室环境下，不同投影距离的最佳观影投影面照度变化曲线Ld提供了
Figure BDA0002287138670000141
的基础照度。这里，基础照度是指在暗室环境以及在投影距离d下的最佳观影照度。首先根据公式Ld(d)计算出在此距离下无环境光时的基础照度，再根据投影环境照度的公式Ll(l)，在此基础照度值上调节投影亮度。将公式相加，简化得到公式L(l,d)，可根据投影距离和投影环境光照度值的不同计算适宜的投影面照度值。最终，结合投影环境光照度和投影距离计算最佳观影投影面照度的式子为：L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数；公式L通过传入光照度传感器数据和投影距离数据计算出在此环境下的投影面目标照度Lt。
需要说明的是，如图4所示，步骤S13的方法包括：
S131：根据投影面照度值计算投影装置的发光模块驱动电流值；
S132：判断投影装置的发光模块驱动电流值是否超过发光模块最大驱动电流值，若是，则进入S134，若否，则进入S133；
S133：调节发光模块驱动电流至发光模块驱动电流值；
S134：调节发光模块驱动电流至最大驱动电流值，根据投影面照度值与光学变焦倍数关系函数调节投影装置的光学变焦倍数。
具体的，针对电流调节：对于目前单色激发的激光投影来说，简单的调节光源的驱动电流控制灯的发光强度即可，但在三色激光光源或三色LED光源来说，需要考虑调节红灯、绿灯、蓝灯对于照度的影响大小。对照度影响按照大小排列依次是绿灯、红灯、蓝灯。调节驱动电流到目标照度时，首先调节绿灯，其次为红灯，最后为蓝灯。不单独调节其中某一颗灯的驱动电流达到目标照度，是由于单独改变某一颗或两颗灯的驱动电流，必将导致除了照度变外，在以红绿蓝为基色合成的其他颜色上色坐标发生偏移的问题，导致色彩失真。
需要说明的是，步骤S131的方法包括：
根据拟合的红灯、绿灯和蓝灯的驱动电流与色坐标值的曲线关系模型
Figure BDA0002287138670000151
其中I表示对应红灯、绿灯或蓝灯的驱动电流大小，a、b、c、d为常数，F为对应色坐标值；红灯电流与色坐标x的公式记为WRx(IR)，与色坐标y的公式记为WRy(IR)；绿灯电流与色坐标x的公式记为WGx(IG)，与色坐标y的公式记为WGy(IG)；蓝灯电流与色坐标x的公式记为WBx(IB)，与色坐标y的公式记为WBy(IB)；
此外，在红灯、绿灯、蓝灯中，可以同等程度电流变化，对于投影面照度影响从大到小依次为：绿灯>红灯>蓝灯。根据红灯、绿灯和蓝灯的电流变化对于投影面照度值的影响关系在一定区间内是线性的，使用模型L(I)＝K·I+m，其中，K、m为常数；红灯、绿灯、蓝灯的电流值与投影面照度值的关系式分别为：LR(IR)＝KR·IR+mR，LG(IG)＝KG·IG+mG，LB(IB)＝KB·IB+mB。
设投影装置亮度调节前色坐标为：(x0，y0)，投影面照度值为L0；调节后目标色坐标为(xt，yt)，目标投影面照度值为Lt，由于投影装置出厂前已进行白平衡校正，所以满足x0＝xt，y0＝yt；
记调节前红灯、绿灯、蓝灯的电流分别为：IR0、IG0、IB0，调节后红灯、绿灯、蓝灯的电流分别为：IRt、IGt、IBt，即红灯、绿灯、蓝灯的电流变化分别为：ΔIR＝IR0-IRt、ΔIG＝IG0-IGt、ΔIB＝IB0-IBt；
红灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWRx＝WRx(IR0)-WRx(IRt)，y坐标变化为：ΔWRy＝WRy(IR0)-WRy(IRt)；
绿灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWGx＝WGx(IG0)-WGx(IGt)，y坐标变化为：ΔWGy＝WGy(IG0)-WGy(IGt)；
蓝灯电流变化后：x色坐标变化为：ΔWBx＝WBx(IB0)-WBx(IBt)，y坐标变化为：ΔWBy＝WBy(IB0)-WBy(IBt)；
红灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLR＝KR·(IR0-IRt)；
绿灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLG＝KG·(IG0-IGt)；
蓝灯电流变化后投影面照度值变化为：ΔLB＝KB·(IB0-IBt)；
亮度调节前后色坐标不变，满足：
ΔWRx+ΔWGx+ΔWBx＝0，……①
ΔWRy+ΔWGy+ΔWBy＝0，……②
投影面照度值满足：
Lt＝L0-ΔLR+ΔLG+ΔLB；……③
式中，IR0，IG0，IB0，Lt，L0均为已知条件，解方程组①②③求出红灯、绿灯、蓝灯的目标电流值IRt，IGt，IBt。通过投影装置驱动电流控制模块调节至目标电流，在投影面面积不变时，改变投影照度，从而改变投影装置亮度。
需要说明的是，步骤S133的方法包括：
获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数；
若目标投影面照度值为At，未调节变焦倍数时投影面照度值为A0，根据H(S)＝(At-A0)/A0计算出所需变焦倍数s；
控制电机驱动投影装置调节到所需变焦倍数s。
具体的，调节亮度的方法主要有：发光模块驱动电流、Duty、数据源信号、光学变焦倍数、光圈大小。本申请的技术方案中首先通过调节发光模块驱动电流，在投影画面大小不变的情况下，通过投影画面照度的提升，同时提升投影亮度，然后在投影画面本身亮度达到最高无法继续提升时，通过调节镜头光学变焦倍数，提高投影画面照度，与投影环境背景亮度形成对比度，保证投影画面显示细节。这两种方法更简单，易操作，调节后生效快，对画质影响最小。
由于投影装置最大发光强度的限制，在调节亮度时，存在处于最大驱动电流下，仍然无法达到所要求的投影亮度情况，此时可以通过电机驱动模块驱动硬件连接设计(齿轮、皮带或丝杆)等改变光学变焦倍数，从而改变投射比，提高用户观影时投影面照度。为使得光学变焦的调节后达预期，且调试时间短，避免来回切换动作，需要前序进行函数模型的建立。模型建立方法，即获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数的方法如下：
(1)在暗室环境、固定投影距离下(用户设备常用距离)，测量未调节变焦倍数时投影面照度值，记为A0；
(2)调节光学变焦倍数至S1，测量投影面照度值为A1，计算投影装置的投影面照度值变化百分比：
Figure BDA0002287138670000181
得到数据(S1，H1)；
(3)重复(2)步骤获得(S2，H2)，(S3，H3)，……(Sn，Hn)；
(4)采用最小二乘法拟合(3)获得的数据集合，得到投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数。
将目标投影面照度值为At，未调节变焦倍数时投影面照度值为A0代入关系函数，计算获得所需变焦倍数s，控制电机驱动调节到所需变焦倍数，再使用摄像头进行自动对焦，保证投影画面清晰度不变。
本申请提供的实施例中，投影装置在工作过程中，使用传感器持续测量环境光照度和投影距离，以调节投影装置的亮度的情形包括：(1)当环境光或距离变化时，通过投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数的曲线关系，计算并调节至目标亮度情况；(2)当环境光亮度情况保持不变或变化不大，而投影距离发生变化时。可选用两种调节方式：①通过陀螺仪判断投影装置是否还在运动过程中，当投影装置处于静止状态时，通过投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数的曲线关系，计算并进行亮度调节。②投影装置运动过程中，持续采集环境光和亮度，通过投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数的曲线关系，计算并调节投影装置的亮度。
如图5所示，本发明实施例还提供一种投影装置亮度的自适应调节系统，具体包括：
采集控制模块21，用于采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
照度值计算模块22，用于根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
亮度调节模块23，用于根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
具体的，采集控制模块21包括：
第一投射单元，用于投射第n帧投影图像，n为正整数；
第一采集单元，用于在投射空档期采集至少2次环境光照度值；
第一判断单元，用于判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入计算单元，若否则n＝n+1，返回投射单元；
第一计算单元，用于计算采集的所有环境光照度值的去尾平均数，获得最终的环境光照度值。
具体的，采集控制模块21还可以包括：
第二投射单元，用于投射第n帧投影图像，n为正整数；
第二采集单元，用于获取该投影图像的数据源亮度值，同时采集该投影图像的环境光照度值，获得一组数据源亮度值-环境光照度值数据；
第二判断单元，用于判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入函数拟合单元，若否则n＝n+1，返回第二投射单元；
函数拟合单元，用于使用最小二乘法拟合多组数据源亮度值-环境光照度值数据间的关系曲线函数为：L(x)＝ax2+bx+c，x为投影图像的数据源亮度值，L为投影图像的环境光照度值，a、b、c为常数；
第二计算单元，用于根据拟合的关系曲线函数计算当投影图像的数据源亮度值为0时投影图像的环境光照度值，获得最终的环境光照度值。
具体的，照度值计算模块22包括：
函数获取单元，用于获取投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数：L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离值，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数；
照度值计算单元，用于将获取的环境光照度值l和投影距离值d代入投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数进行计算，获得投影面照度值。
具体的，亮度调节模块23包括：
驱动电流计算单元，用于根据投影面照度值计算投影装置的发光模块驱动电流值；
驱动电流判断单元，用于判断投影装置的发光模块驱动电流值是否超过发光模块最大驱动电流值，若是，则进入光学变焦调节单元，若否，则进入驱动电流调节单元；
驱动电流调节单元，用于调节发光模块驱动电流至发光模块驱动电流值；
光学变焦调节单元，用于调节发光模块驱动电流至最大驱动电流值，根据投影面照度值与光学变焦倍数关系函数调节投影装置的光学变焦倍数。
图5所对应实施例中特征的说明可以参见图1-图4所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。
本发明实施例还提供一种投影装置亮度的自适应调节系统，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述投影装置亮度的自适应调节方法的步骤。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述投影装置亮度的自适应调节方法的步骤。
以上对本发明实施例所提供的一种投影装置亮度的自适应调节方法、调节系统及可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，包括：
S11：采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
S12：根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
S13：根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
2.根据权利要求1所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1111：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1112：在投射空档期采集至少2次环境光照度值；
S1113：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1114，若否则n＝n+1，返回S1111；
S1114：计算采集的所有环境光照度值的去尾平均数，获得最终的环境光照度值。
3.根据权利要求1所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S11中采集环境光照度值的方法包括：
S1121：投射第n帧投影图像，n为正整数；
S1122：获取该投影图像的数据源亮度值，同时采集该投影图像的环境光照度值，获得一组数据源亮度值-环境光照度值数据；
S1123：判断n是否大于预设投射帧数，若是则进入S1124，若否则n＝n+1，返回S1121；
S1124：使用最小二乘法拟合多组数据源亮度值-环境光照度值数据间的关系曲线函数为：L(x)＝ax2+bx+c，x为投影图像的数据源亮度值，L为投影图像的环境光照度值，a、b、c为常数；
S1125：根据拟合的关系曲线函数计算当投影图像的数据源亮度值为0时投影图像的环境光照度值，获得最终的环境光照度值。
4.根据权利要求1所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S12的方法包括：
S121：获取投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数：L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离值，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数；
S122：将获取的环境光照度值l和投影距离值d代入投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数进行计算，获得投影面照度值。
5.根据权利要求4所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S121的方法包括：
S1211：在相同投影距离下，改变环境光照度值，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组环境光照度值-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数
Figure FDA0002287138660000021
l为环境光照度值，L为投影面照度值，
Figure FDA0002287138660000022
β为常数；
S1212：在暗室环境下，改变投影距离，并调节投影至最佳光影效果，记录下对应的投影面照度值，获得多组投影距离-投影面照度值数据，通过曲线拟合获得投影距离与投影面照度值曲线关系函数Ld(d)＝κ·d+γ，d为投影距离，L为投影面照度值，κ、γ为常数；
S1213：结合环境光照度值与投影面照度值曲线关系函数、投影距离与投影面照度值曲线关系函数，获得投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数L(l,d)＝α·l+λ·d+β+r，d为投影距离，l为环境光照度值，L为投影面照度值，α、λ、β、r为常数。
6.根据权利要求1所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S13的方法包括：
S131：根据投影面照度值计算投影装置的发光模块驱动电流值；
S132：判断投影装置的发光模块驱动电流值是否超过发光模块最大驱动电流值，若是，则进入S134，若否，则进入S133；
S133：调节发光模块驱动电流至发光模块驱动电流值；
S134：调节发光模块驱动电流至最大驱动电流值，根据投影面照度值与光学变焦倍数关系函数调节投影装置的光学变焦倍数。
7.据权利要求6所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述步骤S133的方法包括：
获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数；
若目标投影面照度值为At，未调节变焦倍数时投影面照度值为A0，根据H(S)＝(At-A0)/A0计算出所需变焦倍数s；
控制电机驱动投影装置调节到所需变焦倍数s。
8.根据权利要求7所述的投影装置亮度的自适应调节方法，其特征在于，所述获得投影面照度值与光学变焦倍数关系函数的方法包括：
在暗室环境、固定投影距离下，测量未调节变焦倍数时投影面照度值，记为A0；
调节光学变焦倍数至S1，测量投影面照度值为A1，计算投影装置的投影面照度值变化百分比：
Figure FDA0002287138660000031
得到数据(S1，H1)，照此方法获得(S2，H2)，(S3，H3)，……(Sn，Hn)；
采用最小二乘法拟合上述获得的数据集合，得到投影面照度值与光学变焦倍数关系函数：H(S)＝w·S2+v·S+o，其中，H∈(-1,1)，S为变焦倍数，w、v、o为常数。
9.一种投影装置亮度的自适应调节系统，其特征在于，包括：
采集控制模块，用于采集投影装置的环境光照度值和投影距离值；
照度值计算模块，用于根据投影面照度值与环境光照度值、投影距离值关系函数，以及获取的投影装置的环境光照度值和投影距离值计算投影装置的投影面照度值；
亮度调节模块，用于根据投影装置的投影面照度值调节投影装置的亮度。
10.一种投影装置亮度的自适应调节系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8中任一项所述的投影装置亮度的自适应调节方法的步骤。
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