CN111294579B - 投影画面与幕布中心对准方法和系统 - Google Patents

投影画面与幕布中心对准方法和系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种投影画面与幕布中心对准方法和系统，其中投影画面与幕布中心对准方法包括调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置；计算传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角夹角值；计算倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；根据倾斜角夹角值和幕布中线角值计算偏移角度值；根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心。本申请可以针对不同的幕布高度、尺寸、投射距离，自动计算调节角投影画面角度，快速将投影画面中心调节到幕布中心位置，操作简便，无需人工干预，提高投影装置的智能化，并且，计算方法简单，不需适配高性能处理器，成本低，利于投影装置的推广。

Description

投影画面与幕布中心对准方法和系统
技术领域
本申请涉及投影技术领域，尤其是一种投影画面与幕布中心对准方法和系统。
背景技术
投影装置(例如，投影机)具有投影画面面积大、机器体积小等优点，逐渐进入人们的普通生活中，且随着投影技术中投影亮度和清晰度的提高，使得投影机越来越普及到办公室、展室、家庭及剧院等场所，成为人们日常生活、工作当中的必需品。投影装置在每次使用时需要调整投影画面与幕布的相对位置，在确保投影画面居中且垂直与幕布时，才能获取清晰、完整的投影画面，获得最佳的投影效果。
然而，现有确定投影装置投影画面的位置主要是采用遥控器手工调节投影高度，或采用手工调节高度支脚/旋钮的方式来改变投影画面的高度，然而在实际使用中，在不同场景下幕布的高度位置、尺寸、投射距离存在多种多样的情况，每种情况、每次使用都需要人工手动去调节，投影装置稍有移动都需要重新手工对准，不仅操作不方便，而且浪费人力和时间，并且通过人工调节后不一定能对准幕布垂直中心点，从而影响投影效果。
目前没有采用摄像头实时采集投影画面与幕布的位置，进行图像分析，从而校准投影机投影画面的实际位置的成熟技术，且这种对准方法的劣势在于投影必须开机出现画面以后才能进行调节，浪费时间和电量，同时，进行实时图像分析算法需要适配高性能CPU或GPU来实现，将高性能CPU或GPU应用到投影机中势必会增加投影机的成本和功耗，不利于低成本投影装置的推广。
发明内容
为至少在一定程度上克服采用摄像头实时采集投影画面与幕布的位置，进行图像分析，从而校准投影机投影画面的实际位置的相关技术，且这种对准方法的劣势在于投影必须开机出现画面以后才能进行调节，浪费时间和电量，同时，进行实时图像分析算法需要适配高性能CPU或GPU来实现，将高性能CPU或GPU应用到投影机中势必会增加投影机的成本和功耗，不利于低成本投影装置的推广的问题，本申请提供一种投影画面与幕布中心对准方法和系统。
第一方面，本申请提供一种投影画面与幕布中心对准方法，包括：
调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置；
计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；
计算所述倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；
根据所述倾斜角夹角值和所述幕布中线角值计算偏移角度值；
根据所述偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于所述幕布中心。
进一步的，所述传感器为距离传感器，所述调节距离传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置，包括：
预设距离传感器瞄准位置距离差值的判别阈值；
分别在竖直方向和水平方向上调节距离传感器的瞄准位置，记录每次调节后得到的距离传感器与幕布的距离值；
计算上次调节得到的距离值与本次调节得到的距离值的距离差值；
根据所述距离差值和所述判别阈值计算幕布边界线位置。
进一步的，所述计算距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
获取距离传感器与所述幕布边界线的直线距离；
获取距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离；
根据所述最短水平直线距离、最短垂直直线距离、幕布边界线的直线距离计算所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
进一步的，所述计算所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
所述调节装置为步进电机，获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时所述步进电机的转动步数；
获取所述步进电机的步距角值，根据所述步进电机的步距角值和所述转动步数计算得到距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
进一步的，所述获取距离传感器距幕布平面最短水平直线距离和最短垂直直线距离，包括：
获取步进电机在距离传感器水平线角度为0度时的水平调节初始值；
获取步进电机在距离传感器垂直中轴线与幕布平面为90度时的垂直调节初始值；
复位步进电机，在步进电机转动角度达到水平调节初始值或垂直调节初始值后，控制步进电机转动角度带动距离传感器转动；
获取距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值；
获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时步进电机转动角度；
根据步进电机转动角度、距离传感器与所述幕布边界线的直线距离和所述距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值计算距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离。
进一步的，所述计算所述倾斜角夹角范围内的幕布中线角值，包括：
获取所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；
获取距离传感器与转动装置水平转轴距离；
获取距离传感器与转动装置垂直转轴距离；
获取距离传感器瞄准幕布边界线位置的边界直线距离值；
根据所述边界直线距离值、倾斜角夹角值、水平转轴距离、垂直转轴距离计算幕布边长值；
计算距离传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角度值；
根据所述倾斜角度值计算距离传感器瞄准幕布边长中心点的中点直线距离值；
根据所述幕布边长值、中点直线距离值、距离传感器与所述幕布边界线的直线距离计算所述倾斜角夹角范围内的幕布中线角值。
进一步的，所述传感器为角度传感器，所述计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
控制调节装置带动镜头转动进行对准调节，获取投影镜头对准幕布边界线位置时的角度传感器的倾斜角度值；
根据所述倾斜角度值计算得到所述计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
进一步的，根据所述倾斜角夹角值和所述幕布中线角值计算偏移角度值，包括：
获取投影装置视场角度值；
根据所述视场角度值计算视场角中线夹角；
根据所述视场角中线夹角、倾斜角夹角值和所述幕布中线角值按照视场中心线与幕布中心线差值对齐法则，计算所述偏移角度值。
进一步的，所述方法还包括：判断所述调节装置是否到达调节初始值，具体包括：
获取转动装置的极限位置，通过传感器获取所述转动装置到达极限位置时；
控制调节装置在转动装置到达所述极限位置时继续转动记录调节装置的调节参数，通过所述调节参数判断所述调节装置是否到达调节初始值；
和/或，
控制调节装置带动转动装置到达所述极限位置时继续转动，通过角度传感器此时的角度值判断是否到达调节初始值。
第二方面，本申请提供一种投影画面与幕布中心对准系统，包括：
幕布、投影镜头、调节装置、传感器、转动装置和限位装置；
所述传感器用于获取所述投影镜头与所述幕布的调节参数，所述传感器为距离传感器和/或角度传感器；
所述转动装置通过所述限位装置与所述投影镜头连接；
所述调节装置用于调节所述投影镜头对准位置以使投影画面与所述幕布中心对准。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请通过调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置，计算出投影镜头与幕布间的倾斜角夹角值；根据倾斜角夹角值计算偏移角度值，根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心，可以无需投影装置通电开机，针对不同的幕布高度位置、尺寸、投射距离，自动计算调节投影画面，快速将投影画面中心调节到幕布中心位置，操作简便，无需人工干预，省电省时，提高投影装置的智能化，并且，计算方法简单，不需适配高性能处理器，成本低功耗小，利于投影装置的推广。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
图2是本申请另一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
图3为本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的原理示意图。
图4为本申请一个实施例提供的另一种投影画面与幕布中心对准方法的原理示意图。
图5为本申请一个实施例提供的再一种投影画面与幕布中心对准方法的原理示意图。
图6是本申请另一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
图7是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准装置的模块图。
图8是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准系统的结构图。
图9是本申请一个实施例提供的另一种投影画面与幕布中心对准系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图1是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
如图1所示，本实施例提供的投影画面与幕布中心对准方法，包括：
S11：调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置；
S12：计算传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角夹角值；
S13：计算倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；
S14：根据倾斜角夹角值和幕布中线角值计算偏移角度值；
S15：根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心。
现有投影装置或没有调节投影画面高度的功能，或用户使用遥控器手动调节投影高度，或采用手工调节高度支撑脚/旋钮的方式来改变投影画面的高度。然而，在不同使用场景下，幕布的高度位置、尺寸、投影装置与幕布间的距离存在多种多样的情况，每种情况、每次使用都需要人工手动去调节一次，由于支撑脚可调节高度范围有限，特别是对于高度较高的幕布，甚至无法达到需要调节的高度，并且，投影装置稍有移动都需要重新进行调节，操作及其不方便，浪费人力和时间，并且，通过人工手动调节后，由于人眼观察距离、位置等会出现偏差，导致调节后投影画面也不一定能对准幕布垂直中心点。有些投影装置虽然可以实现自动校准，但校准方法是通过图像分析获取幕布具体位置从而进行校准，但实时图像分析算法需要适配高性能CPU或GPU来实现，将高性能CPU或GPU应用到投影机中会增加投影机的成本和功耗，不利于低成本投影装置的推广。
本实施例中，通过调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置，计算传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角夹角值，计算倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；根据倾斜角夹角值和幕布中线角值计算偏移角度值，根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心，不需适配高性能处理器即可实现投影画面自动校准。
本实施例中，通过调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置，计算出投影镜头与幕布间的倾斜角夹角值；根据倾斜角夹角值计算偏移角度值，根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心，可以无需投影装置通电开机，针对不同的幕布高度位置、尺寸、投射距离，自动计算调节投影画面，快速将投影画面中心调节到幕布中心位置，操作简便，无需人工干预，省电省时，提高投影装置的智能化，并且，计算方法简单，不需适配高性能处理器，成本低功耗小，利于投影装置的推广。
图2是本申请另一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
如图2所示，传感器为距离传感器，本实施例提供的投影画面与幕布中心对准方法，包括：
S21：调节距离传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置；
一些实施例中，步骤S21可以通过但不限于以下过程实现：
S211：预设距离传感器瞄准位置距离差值的判别阈值；
S212：分别在竖直方向和水平方向上调节距离传感器的瞄准位置，记录每次调节后得到的距离传感器与幕布的距离值；
S213：计算上次调节得到的距离值与本次调节得到的距离值的距离差值；
S214：根据距离差值和判别阈值计算幕布边界线位置。
S22：计算距离传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角夹角值；
一些实施例中，步骤S22可以通过但不限于以下过程实现：
S221：获取距离传感器与幕布边界线的直线距离；
获取距离传感器与转动装置水平转轴距离和垂直转轴距离，在调节装置为步进电机时，获取步进电机的初始步进预设值，初始步进预设值包括水平步进电机初始步进预设值和垂直步进电机初始步进预设值；
复位垂直步进电机和水平步进电机，判断步进电机是否到初始步进预置值，步进电机到初始步进预置值后，控制步进电机带动距离传感器进行对准调节，通过距离传感器获取距离传感器与幕布边界线的直线距离。
S222：获取距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离；
调节装置为步进电机时，步骤S222可以通过但不限于以下过程实现：
S2221：获取步进电机在距离传感器水平线角度为0度时的水平调节初始值；
S2222：获取步进电机在距离传感器垂直中轴线与幕布平面为90度时的垂直调节初始值；
获取步进电机的初始步进预设值，初始步进预设值为水平初始步进预设值和垂直初始步进预设值；获取步进电机的步距角值，步距角值为垂直步进电机步距角值和水平步进电机步进角值；设定垂直初始步进预设值为距离传感器水平线角度为0度时的步进值，水平初始步进预设值为距离传感器垂直中轴线与幕布平面为90度时的步进值。
S2223：复位步进电机，在步进电机转动角度达到水平调节初始值或垂直调节初始值后，控制步进电机转动角度带动距离传感器转动；
S2224：获取距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值；
S2225：获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时步进电机转动角度；
S2226：根据步进电机转动角度、距离传感器与幕布边界线的直线距离和距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值计算距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离。
复位垂直步进电机，判断垂直步进电机是否到初始步进预置值，垂直步进电机到初始步进预置值后，控制垂直步进电机带动距离传感器向上转动，获取距离传感器瞄准幕布下边界线位置时转动步数，同时获取幕布下边界线位置直线距离值；
根据转动步数、垂直步进电机步距角值、幕布下边界线位置直线距离值、垂直转轴距离值，按照公式D1＝arccos(Ov*W1)*(E1+G1)计算最短垂直直线距离值，其中D1为最短垂直直线距离值，Ov为距离传感器瞄准幕布下边界线位置时转动步数，W1为垂直步进电机步距角，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，G1为垂直转轴距离值；
以上过程根据距离传感器相对于幕布垂直高度位置的不同，改变为从上向下转动来计算最短垂直直线距离值，同样属于相同的计算原理；
复位水平步进电机，判断水平步进电机是否到初始步进预置值，水平步进电机到初始步进预置值后，控制水平步进电机带动距离传感器向右转动，获取距离传感器瞄准幕布左边界线位置时转动步数，同时获取幕布左边界线位置直线距离值；根据转动步数、水平步进电机步距角值、幕布左边界线位置直线距离值、水平转轴距离值，按照公式D2＝arccos(Oh*W2)*(E2+G2)计算所述最短水平直线距离值，其中D2为最短水平直线距离值，Oh为距离传感器瞄准幕布左边界线位置时转动步数，W2为水平步进电机步距角，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离值，G2水平转轴距离值。
以上过程根据距离传感器相对幕布水平位置的不同，改变为从右向左转动来计算最短水平直线距离值，同样属于相同的计算原理；
初始步进预设值包括垂直位置初始步进预设值和水平位置初始步进预设值，一些实施例中，判断步进电机是否为初始步进的预置值，包括：
预设距离传感器瞄准位置角度为-C度作为转动装置下极限位置，+M度作为转动装置上极限位置，-N度作为转动装置左极限位置，+N度作为转动装置右极限位置；垂直步进电机控制转动装置带动距离传感器向下转动M度安置垂直限位结构，限制转动装置继续向下移动，垂直步进电机控制转动装置带动距离传感器向左转动N度安置水平限位结构，限制转动装置继续向左移动；垂直步进电机控制转动装置带动距离传感器向下转动TT步后，TT值为从下极限位置转动到上极限位置的步进总步数，以此时位置作为垂直步进电机初始步进预设值；水平步进电机控制转动装置带动距离传感器向左转动SS步后，SS值为从左极限位置转动到右极限位置的步进总步数，以此时位置作为水平步进电机初始步进预设值。
上述判断方法改变为以向上转动并安置上方限位结构，向右转动并安置右方限位结构的方式，属于相同的判断原理；
S223：根据所述最短水平直线距离、最短垂直直线距离、幕布边界线的直线距离计算所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
一些实施例中，调节装置为步进电机时，步骤S223可以通过但不限于以下过程实现：
S2231：获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时所步进电机的转动步数；
S2232：获取步进电机的步距角值，根据步进电机的步距角值和转动步数计算得到距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
一些实施例中，步骤S2232可以通过但不限于以下过程实现：
参见图3，获取垂直步进电机步距角值和水平步进电机步进角值，获取步进电机的水平步进电机初始步进预设值和垂直步进电机初始步进预设值；复位步进电机，步进电机包含垂直步进电机和水平步进电机，调节步进电机到初始步进预置值后，控制步进电机带动距离传感器进行对准调节；获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时的转动步数；根据步进电机的步距角值和转动步数，按照公式θ1＝(O2-O1)*W1计算幕布上、下边界倾斜角夹角值，其中θ1为幕布上、下边界倾斜角夹角值，O1为距离传感器瞄准幕布边界线下边界时垂直步进电机转动的步数，O2为距离传感器瞄准所述幕布边界线上边界时垂直步进电机转动的步数，W1为垂直步进电机的步距角值；
按照公式θ2＝(O4-O3)*W2计算幕布左、右边界倾斜角夹角值，其中θ2为幕布左、右边界倾斜角夹角值，O3为距离传感器瞄准所述幕布边界线左边界时水平步进电机转动的步数，O4为距离传感器瞄准所述幕布边界线右边界时水平步进电机转动的步数，W2为水平步进电机的步距角值。
上述调节方法改变为从上向下调节，从右向左调节，只需改变公式中O1、O2、O3、O4参数的位置，应属于相同计算方法；
一些实施例中，步骤S2232还可以通过但不限于以下过程实现：
如果距离传感器瞄准位置位于幕布垂直方向上、下边长范围内，按照三角定理公式θ1＝180-arcsin((D1+G1)/(E1+G1))-arcsin((D1+G1)/(F1+G1))，如果距离传感器瞄准位置没有位于幕布垂直方向上、下边长范围内，按照三角定理公式θ1＝arcsin((D1+G1)/(E1+G1))-arcsin((D1+G1)/(F1+G1))，计算幕布上、下边界倾斜角夹角值，其中θ1为幕布上、下边界倾斜角夹角值，D1为最短垂直直线距离，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，F1为距离传感器距幕布上边界直线距离，G1为垂直转轴距离值；如果距离传感器瞄准位置位于幕布水平方向左、右边长范围内，按照三角定理公式θ2＝180-arcsin((D2+G2)/(E2+G2))-arcsin((D2+G2)/(F2+G2))，如果距离传感器瞄准位置没有位于幕布水平方向左、右边长范围内，按照三角定理公式θ2＝arcsin((D2+G2)/(E2+G2))-arcsin((D2+G2)/(F2+G2))，其中θ2为幕布左、右边界倾斜角夹角值，D2为最短水平直线距离，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离，F2为距离传感器距幕布右边界直线距离，G2为水平转轴距离值。
S23：计算倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；
一些实施例中，步骤S23可以通过但不限于以下过程实现：
S231：获取距离传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角夹角值；
S232：获取距离传感器与转动装置水平转轴距离；
S233：获取距离传感器与转动装置垂直转轴距离；
S234：获取距离传感器瞄准幕布边界线位置的边界直线距离值；
S235：根据边界直线距离值、倾斜角夹角值、水平转轴距离、垂直转轴距离计算幕布边长值；
按照公式H1＝(((E1+G1)2+(F1+G1)2-2*(E1+G1)*(F1+G1)*cos(θ1))^(0.5))计算垂直方向幕布边长值，其中H1为垂直方向幕布边长值，θ1为幕布上、下边界倾斜角夹角值，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，F1为距离传感器距幕布上边界直线距离，G1为垂直转轴距离值；
按照公式H2＝(((E2+G2)2+(F2+G2)2-2*(E2+G2)*(F2+G2)*cos(θ2))^(0.5))计算水平方向幕布边长值，其中H2为水平方向幕布边长值，θ2为幕布左、右边界倾斜角夹角值，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离值，F2为距离传感器距幕布右边界直线距离，G2为水平转轴距离值。
S236：计算距离传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角度值；
按照公式X＝arccos(((E1+G1)2+(F1+G1)2-H12)/2*(E1+G1)*(F1+G1))计算距离传感器瞄准幕布下边界线的倾斜角度值，其中X为传感器瞄准幕布下边界线的倾斜角度值，H1为垂直方向幕布边长值，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，F1为距离传感器距幕布上边界直线距离，G1为垂直转轴距离值；按照公式R＝arccos(((E2+G2)2+(F2+G2)2-H22)/2*(E2+G2)*(F2+G2))计算距离传感器瞄准幕布左边界线的倾斜角度值，其中R为距离传感器瞄准幕布左边界线的倾斜角度值，H2为水平方向幕布边长值，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离值，F2为距离传感器距幕布右边界直线距离，G2为水平转轴距离值。
S237：根据倾斜角度值计算距离传感器瞄准幕布边长中心点的中点直线距离值；
按照公式I1＝((H1/2)2+(E1+G1)2-H1*(E1+G1)*│cos(X)│)^(0.5)+G1计算距离传感器瞄准垂直方向幕布边长中心点的中点直线距离值，其中I1为距离传感器瞄准垂直方向幕布边长中心点的中点直线距离值，H1为垂直方向幕布边长值，X为距离传感器瞄准幕布下边界线的倾斜角度值，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，F1为距离传感器距幕布上边界直线距离，G1为垂直转轴距离值；按照公式I2＝((H2/2)2+(E2+G2)2-H2*(E2+G2)*│cos(R)│)^(0.5)+G2计算距离传感器瞄准水平方向幕布边长中心点的中点直线距离值，其中I2为距离传感器瞄准水平方向幕布边长中心点的中点直线距离值，H2为水平方向幕布边长值，R为距离传感器瞄准幕布左边界线的倾斜角度值，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离值，F2为距离传感器距幕布右边界直线距离，G2为水平转轴距离值。
S238：根据幕布边长值、中点直线距离值、距离传感器与幕布边界线的直线距离计算倾斜角夹角范围内的幕布中线角值。
按照公式α1＝arccos(((E1+G1)2+I12-(H1/2)2)/2*(E1+G1)*I1)计算所述垂直中线角度值，其中α1为垂直中线角度值，I1为距离传感器瞄准垂直方向幕布边长中心点的中点直线距离值，H1为垂直方向幕布边长值，E1为距离传感器距幕布下边界直线距离值，G1为垂直转轴距离值；
按照公式α2＝arccos(((E2+G2)2+I22-(H2/2)2)/2*(E2+G2)*I2)计算所述水平中线角度值，其中α2为水平中线角度值，I2为距离传感器瞄准水平方向幕布边长中心点的中点直线距离值，H2为水平方向幕布边长值，E2为距离传感器距幕布左边界直线距离值，G2为水平转轴距离值。
上述计算方式改变为通过幕布上边界倾斜角计算垂直中线角度值，通过幕布右边界倾斜角计算水平中线角度值，应属于同样计算原理；
S24：根据倾斜角夹角值和幕布中线角值计算偏移角度值；
一些实施例中，步骤S24可以通过但不限于以下过程实现：
S241：获取投影装置视场角度值；
S242：根据视场角度值计算视场角中线夹角；
S243：根据视场角中线夹角、倾斜角夹角值和幕布中线角值按照视场中心线与幕布中心线差值对齐法则，计算偏移角度值。
参见图4、图5，计算垂直偏移角度值包括：垂直偏移角度值P1＝θ1-(α1-β1)-L1，其中θ1为幕布上、下边界倾斜角夹角值，α1为垂直中线角度值，β1为垂直视场中线角值，L1为垂直夹角预设值；β1＝arctan(tan(Z)/2)计算垂直视场中线角值，其中β1为垂直视场中线角值，Z为投影装置垂直视场角度值；
计算水平偏移角度值包括：水平偏移角度值P2＝θ2-(α2-β2)-L2计算水平偏移角度值，其中θ2为幕布左、右边界倾斜角夹角值，α2为水平中线角度值，β2为水平视场中线角值，L2为水平夹角预设值；水平视场中线角值β2＝arctan(tan(T/2))，其中T为投影装置水平视场角度值。
S25：根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心。
一些实施例中，投影装置将计算出的倾斜角夹角值、幕布中线角值和偏移角度值等参数值换算为最终梯形校正度数，实现一步自动完成投影画面的梯形校正。
本实施例中，通过距离传感器瞄准位置以获取幕布边界线位置，根据倾斜角夹角值计算当前投影偏移角度值，根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于所述幕布中心，可以无需投影通电开机，即在投影装置没有开机工作情况下，即可完成针对不同的幕布高度位置、尺寸、投射距离的投影画面自动调节，快速将投影画面中心调节到幕布中心位置，并且，投影装置通过获取倾斜角度等参数，换算为最终梯形校正度数，实现一步自动完成投影画面的梯形校正，操作简便，省电省时，无需人工干预，提高投影装置的智能化，并且，计算方法简单，不需适配高性能处理器，成本和功耗低，利于投影装置的推广。
图6是本申请另一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准方法的流程图。
如图6所示，传感器为角度传感器，本实施例提供的投影画面与幕布中心对准方法，包括：
S61：控制调节装置带动镜头转动进行对准调节，获取投影镜头对准幕布边界线位置时的角度传感器的倾斜角度值；
一些实施例中，步骤S61可以通过但不限于以下过程实现：
S611：获取步进电机的水平步进电机初始步进预设值和垂直步进电机初始步进预设值；复位角度传感器为初始默认值；角度传感器包含水平面角度传感器和垂直面角度传感器，垂直面角度传感器与距离传感器水平面角度为0，水平面角度传感器与距离传感器垂直面角度为0；
S612：复位垂直步进电机和水平步进电机，判断步进电机是否到初始步进预置值，此位置获取的角度传感器角度值作为初始角度值，
S613：控制步进电机带动角度传感器进行对准调节，获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时的角度传感器的倾斜角度值；
一些实施例中，判断步进电机是否为初始步进的预置值，包括：
获取距离传感器瞄准线与投影装置镜头中心的夹角预设值，夹角预设值包括垂直夹角预设值和水平夹角预设值；预设距离传感器垂直方向瞄准位置角度为-C度作为下极限位置，+M度作为上极限位置，水平方向瞄准位置角度-N度作为左极限位置，+N度作为右极限位置；垂直步进电机控制转动装置带动距离传感器向下转动，获取角度传感器角度值，判断角度值减去垂直夹角值是否等于-C度，若是，则以当前为步进电机垂直初始步进值；水平步进电机控制转动装置带动距离传感器向左转动，获取角度传感器角度值，判断所述角度值减去水平夹角值是否等于-N度，若是，则以当前为步进电机水平初始步进值。
S62：根据所述倾斜角度值计算得到所述计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
根据倾斜角度值，按照公式θ1＝U2-U1计算幕布上、下边界倾斜角夹角值，其中θ1为幕布上、下边界倾斜角夹角值，U1为垂直角度传感器输出的下倾斜角度值，U2为垂直角度传感器输出的上倾斜角度值；按照公式θ2＝V2-V1，其中θ2为幕布左、右边界倾斜角夹角值，V1为水平角度传感器输出的右倾斜角度值，V2为水平角度传感器输出的左倾斜角度值。
本实施例中，通过角度传感器瞄准位置以获取幕布边界线位置，根据倾斜角夹角值计算当前投影偏移角度值，根据偏移角度值调整投影镜头，将投影画面中心调节到幕布的水平中心点，从而达到最佳观影效果。
图7是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准装置的模块图。
如图7所示，本实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准装置，包括：
预设模块71，用于预设投影装置的视场角度值，所述视场角度值包括水平视场角度值和垂直视场角度值；预设步进电机步距角值、步进电机初始步进预设值，夹角预设值，水平极限位置角度、垂直极限位置角度、距离传感器与转动装置水平转轴距离、距离传感器与转动装置垂直转轴距离；
调节模块72，用于调节距离传感器的瞄准位置，获取所述幕布边界线位置，所述边界线包括上边界线、下边界线、左边界线和右边界线；获取距离传感器距幕布平面的最短水平直线距离值和最短垂直直线距离值，获取幕布边界线位置时距离传感器距幕布的距离值；
判断模块73，用于根据距离传感器距幕布的距离值判断幕布边界位置；
第一计算模块74，用于计算距离传感器距幕布平面的水平最短直线距离值和垂直最短直线距离值；
第二计算模块75，用于计算距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；
第三计算模块76，用于计算幕布中线角值；
第四计算模块77，用于计算视场中线角值；
第五计算模块78，用于计算偏移角度值；
调整模块79，用于根据偏移角度值和当前距离传感器的角度值调整投影装置镜头，以使投影画面位于幕布中心。
本实施例中，通过第一计算模块计算距离传感器距幕布平面的水平最短直线距离值和垂直最短直线距离值；第二计算模块计算距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；第三计算模块计算幕布中线角值；第四计算模块计算视场中线角值；第五计算模块计算偏移角度值，调整模块根据偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于幕布中心，可以针对不同的幕布高度位置、尺寸、投射距离，自动计算调节角投影画面角度，快速将投影画面中心调节到幕布垂直中心位置，操作简便，无需人工干预，提高投影装置的智能化，并且，计算方法简单，不需适配高性能处理器，成本低，功耗小，利于投影装置的推广。
图8是本申请一个实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准系统的结构图。
如图8所示，本实施例提供的一种投影画面与幕布中心对准系统，包括：
幕布81、投影镜头82、调节装置83、传感器84、转动装置85和限位装置86；
传感器84用于获取投影镜头82与幕布81的调节参数，传感器84包括距离传感器或包括距离传感器及角度传感器；
传感器84为距离传感器，投影镜头82与幕布81的调节参数为投影装置与幕布间的距离；
传感器84为距离传感器及角度传感器，投影镜头82与幕布81的调节参数为投影装置与幕布间的距离及投影画面与幕布所在垂直或水平平面的角度。
转动装置85通过限位装置86与投影镜头82连接；
调节装置83用于调节所述投影镜头82对准位置以使投影画面与幕布81中心对准。
调节装置83例如为步进电机。
参见图9，投影画面与幕布中心对准装置例如加载在主控制器中，主控制器中可以通过串口与距离传感器连接，或者，主控制器中通过I2C接口与角度传感器(如陀螺仪)连接。
转动装置包括8水平转动轴、水平变速箱、水平联动轴、垂直转动轴、垂直变速箱、垂直联动轴和联动固定机构，通过联动固定机构与投影镜头固定连接，通过垂直联动轴带动投影镜头在水平位置不变的情况下，调整投影装置倾斜角度，通过水平联动轴带动投影镜头在垂直位置不变的情况下，调整投影装置倾斜角度，以使投影镜头转动到偏移角度达到投影最佳效果。
一些实施例中，距离传感器安装在与投影镜头位置同一水平平面上，距离传感器测量投影镜头距离幕布的距离值，测量的距离值输出给投影画面与幕布中心对准装置。投影画面与幕布中心对准装置根据测量的距离值判断是否到达幕布上、下边沿，由于距离传感器精度较高，使距离传感器探测到幕布的距离与探测到幕布范围以外的距离时会发生距离跳变，在调整投影画面移动方向时，首先控制投影画面移动找到幕布下边沿后，再向上移动，因此，如果出现第一次距离跳变，距离跳变大于预设阈值则判断为幕布下边沿，在继续检测的过程中，距离缓变后再出现第二次距离跳变，距离跳变大于预设阈值则判断为幕布上边沿，同时记录下幕布上、下沿位置的步进电机转动步进值，根据该步进值和初始步进值计算出幕布上、下沿的俯仰角度值，或根据位于投影装置同一水平面的陀螺仪输出的角度值得到幕布上、下沿的俯仰角度值。
投影画面与幕布中心对准系统工作方法包括：
步骤1：投影画面与幕布中心对准装置根据获取的当前投影装置与幕布垂直平面的水平距离或读取到陀螺仪输出的角度值，输出步进信号给步进电机的驱动，由步进电机的驱动控制步进电机转动带动投影仪上的镜头恢复到初始水平位置。
步骤2：在主控制器中设定步进电机的步进值，主控制器输出步进信号给垂直步进电机驱动，由垂直步进电机驱动控制垂直步进电机转动，垂直转动轴连接垂直变速箱由垂直联动轴连接到联动固定结构，联动固定结构带动投影仪的镜头上下转动，转动角度已由步进值转换为每一步对应联动固定结构转动的角度。
步骤3：距离传感器和陀螺仪随投影镜头一起上下转动，同时投影画面与幕布中心对准装置在步进电机转动过程中实时获取距离传感器或陀螺仪输出的距离值与角度值，并与步数相对应。
步骤4：在投影仪向上转动过程中投影画面与幕布中心对准装置接收到距离传感器发送的两次距离跳变，并依次判定为测量到幕布下、上边沿，第一次跳变判定为幕布下边沿，第二次跳变判定为幕布上边沿，此时投影画面与幕布中心对准装置记录下这两次步进电机的步数，或直接记录获取的陀螺仪角度值。
步骤5：投影画面与幕布中心对准装置根据记录的两次步进电机的步数，再根据步进电机每一步对应的角度值，计算出幕布上、下边界倾斜角夹角值θ1，垂直中线角度值α1，垂直视场中线角值β1，垂直夹角预设值L1。
步骤6：投影画面与幕布中心对准装置根据初始配置的投影仪垂直视场角角度值，利用公式垂直偏移角度值P1＝θ1-(α1-β1)-L1，计算出将投影画面中心与幕布中心垂直对准时投影仪需要转动的角度，控制步进电机转动带动投影仪从幕布上边沿位置转动到计算出的垂直偏移角度。
步骤7：主控制器输出步进信号给水平步进电机驱动，由水平步进电机驱动控制水平步进电机转动，水平转动轴连接水平变速箱由水平联动轴连接到联动固定结构，联动固定结构带动投影仪的镜头左右转动，转动角度已由步进值转换为每一步对应联动固定结构转动的角度。
步骤8：距离传感器和陀螺仪随投影镜头一起左右转动，同时投影画面与幕布中心对准装置在步进电机转动过程中实时获取距离传感器或陀螺仪输出的距离值与角度值，并与步数相对应。
步骤9：在投影仪向右转动过程中投影画面与幕布中心对准装置接收到距离传感器发送的两次距离跳变，并依次判定为测量到幕布左、右边沿，第一次跳变判定为幕布左边沿，第二次跳变判定为幕布右边沿，此时投影画面与幕布中心对准装置记录下这两次步进电机的步数，或直接记录获取的陀螺仪角度值。
步骤10：投影画面与幕布中心对准装置根据记录的两次步进电机的步数，再根据步进电机每一步对应的角度值，计算出幕布左、右边界倾斜角夹角值θ2，水平中线角度值α2，水平视场中线角值β2，水平夹角预设值L2。
步骤11：投影画面与幕布中心对准装置根据初始配置的投影仪水平视场角角度值，利用公式水平偏移角度值P2＝θ2-(α2-β2)-L2计算出将投影画面中心与幕布中心水平对准时投影仪需要转动的角度，控制步进电机转动带动投影仪从幕布右边沿位置转动到计算出的水平偏移角度，从而实现投影画面与幕布中心对准。
本实施例中，通过计算传感器瞄准幕布边沿时对应的步进值或角度值，通过联动固定结构将步进电机变速箱连接投影仪，带动投影仪实现转动，通过投影画面与幕布中心对准装置控制步进电机转动步进带动镜头到达垂直与幕布的中心位置，不需要使用复杂的算法或高性能的处理器，即可实现投影画面与幕布垂直对准，简单使用，成本低廉，利于投影装置的推广。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，包括：
调节传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置；
所述传感器为距离传感器，调节距离传感器的瞄准位置以获取幕布边界线位置，包括：预设距离传感器瞄准位置距离差值的判别阈值；分别在竖直方向和水平方向上调节距离传感器的瞄准位置，记录每次调节后得到的距离传感器与幕布的距离值；计算上次调节得到的距离值与本次调节得到的距离值的距离差值；根据所述距离差值和所述判别阈值计算幕布边界线位置；
计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；
计算所述倾斜角夹角范围内的幕布中线角值，包括：获取所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；获取距离传感器与转动装置水平转轴距离；获取距离传感器与转动装置垂直转轴距离；获取距离传感器瞄准幕布边界线位置的边界直线距离值；根据所述边界直线距离值、倾斜角夹角值、水平转轴距离、垂直转轴距离计算幕布边长值；计算距离传感器瞄准幕布边界线时的倾斜角度值；根据所述倾斜角度值计算距离传感器瞄准幕布边长中心点的中点直线距离值；根据所述幕布边长值、中点直线距离值、距离传感器与所述幕布边界线的直线距离计算所述倾斜角夹角范围内的幕布中线角值；
根据所述倾斜角夹角值和所述幕布中线角值计算偏移角度值；
根据所述偏移角度值调整投影镜头，以使投影画面位于所述幕布中心。
2.根据权利要求1所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，所述计算距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
获取距离传感器与所述幕布边界线的直线距离；
获取距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离；
根据所述最短水平直线距离、最短垂直直线距离、幕布边界线的直线距离计算所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
3.根据权利要求2所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，所述计算所述距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
调节装置为步进电机，获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时所述步进电机的转动步数；
获取所述步进电机的步距角值，根据所述步进电机的步距角值和所述转动步数计算得到距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
4.根据权利要求2所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，所述获取距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离，包括：
获取步进电机在距离传感器水平线角度为0度时的水平调节初始值；
获取步进电机在距离传感器垂直中轴线与幕布平面为90度时的垂直调节初始值；
复位步进电机，在步进电机转动角度达到水平调节初始值或垂直调节初始值后，控制步进电机转动角度带动距离传感器转动；
获取距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值；
获取距离传感器瞄准幕布边界线位置时步进电机转动角度；
根据步进电机转动角度、距离传感器与所述幕布边界线的直线距离和距离传感器距垂直转轴和水平转轴的距离值计算距离传感器距幕布的最短水平直线距离和最短垂直直线距离。
5.根据权利要求1所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，所述传感器为角度传感器，所述计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值，包括：
控制调节装置带动镜头转动进行对准调节，获取投影镜头对准幕布边界线位置时的角度传感器的倾斜角度值；
根据所述倾斜角度值计算得到所述计算传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值。
6.根据权利要求1所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，根据所述倾斜角夹角值和所述幕布中线角值计算偏移角度值，包括：
获取投影装置视场角度值；
根据所述视场角度值计算视场角中线夹角；
根据所述视场角中线夹角、倾斜角夹角值和所述幕布中线角值按照视场中心线与幕布中心线差值对齐法则，计算所述偏移角度值。
7.根据权利要求1所述的投影画面与幕布中心对准方法，其特征在于，还包括：判断调节装置是否到达调节初始值，具体包括：
获取转动装置的极限位置，通过传感器获取所述转动装置到达极限位置时；
控制调节装置在转动装置到达所述极限位置时继续转动记录调节装置的调节参数，通过所述调节参数判断所述调节装置是否到达调节初始值；
和/或，
控制调节装置带动转动装置到达所述极限位置时继续转动，通过角度传感器此时的角度值判断是否到达调节初始值。
8.一种投影画面与幕布中心对准系统，其特征在于，包括：
幕布、投影镜头、调节装置、传感器、转动装置和限位装置；
所述传感器用于获取所述投影镜头与所述幕布的调节参数，所述传感器为距离传感器和/或角度传感器；
所述转动装置通过所述限位装置与所述投影镜头连接；
所述调节装置用于调节所述投影镜头对准位置以使投影画面与所述幕布中心对准；
还包括主控制器和投影画面与幕布中心对准装置，投影画面与幕布中心对准装置加载在主控制器中；
投影画面与幕布中心对准装置包括：
预设模块，用于预设投影装置的视场角度值，所述视场角度值包括水平视场角度值和垂直视场角度值；预设步进电机步距角值、步进电机初始步进预设值，夹角预设值，水平极限位置角度、垂直极限位置角度、距离传感器与转动装置水平转轴距离、距离传感器与转动装置垂直转轴距离；
调节模块，用于调节距离传感器的瞄准位置，获取所述幕布边界线位置，所述边界线包括上边界线、下边界线、左边界线和右边界线；获取距离传感器距幕布平面的最短水平直线距离值和最短垂直直线距离值，获取幕布边界线位置时距离传感器距幕布的距离值；
判断模块，用于根据距离传感器距幕布的距离值判断幕布边界位置；
第一计算模块，用于计算距离传感器距幕布平面的水平最短直线距离值和垂直最短直线距离值；
第二计算模块，用于计算距离传感器瞄准所述幕布边界线时的倾斜角夹角值；
第三计算模块，用于计算幕布中线角值；
第四计算模块，用于计算视场中线角值；
第五计算模块，用于计算偏移角度值；
调整模块，用于根据偏移角度值和当前距离传感器的角度值调整投影装置镜头，以使投影画面位于幕布中心。
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