CN112040204A - 用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影装置技术领域，具体公开了一种用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统。该投影图像校正方法，包括：确定目标空间坐标；确定投影面与前面板之间的夹角α；读取距离探测器对应的投影点的当前空间坐标，距离探测器与投影点之间的距离；结合投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器的当前空间坐标；利用距离探测器的当前空间坐标减去目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；根据位移校准量调节投影仪以校正投影图像。本发明的用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统仅仅需要设置距离探测器即可快速地进行投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

Description

用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统

技术领域

本发明涉及投影装置技术领域，尤其涉及一种用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统。

背景技术

投影系统是一种利用光学元件将工件的轮廓放大,并将其投影到屏幕上的光学仪器。在各行各业中，人们为了快速、高效、清楚的表达各自的观点，都离不开用投影系统作为表达实物、展示自我的媒介。

然而，随着使用者的不同，展示画面的不同，投影系统再次被使用时容易发生偏移，从而造成展示的影像发生畸变。为了解决影像畸变的问题，现有的解决手段要么为自己手动调节投影仪位置，费时费力，要么为利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正，价格贵，有时会中断投影过程，影响用户体验，还存在组装公差。综上所述，现有技术中解决投影系统影像畸变的方法费时费力，成本较高。

发明内容

本发明公开了一种用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统，能够对畸变的投影图像进行校正，省时省力，成本低。

为了实现上述目的，本发明实施例公开了一种用于投影系统的投影图像校正方法，包括：

以投影系统的投影面为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪未发生偏移时所述投影仪的前面板上的距离探测器的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；

利用所述投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定所述投影面与所述前面板之间的夹角α；

在所述xy平面上读取所述距离探测器对应的投影点的当前空间坐标，并利用所述距离探测器探测相对应的所述距离探测器与所述投影点之间的距离；

结合所述距离探测器对应的投影点的当前空间坐标、所述夹角α、以及所述距离探测器与投影点之间的距离的几何关系计算确定所述距离探测器所处位置的当前空间坐标；

利用所述距离探测器的当前空间坐标减去所述距离探测器的目标空间坐标以得到所述投影仪的位移校准量；

根据所述位移校准量调节投影仪以校正投影图像。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器即可快速地判定投影仪需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述利用所述投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定所述投影面与所述前面板之间的夹角α的步骤包括：

利用所述前面板上至少三个非共线的所述距离探测器探测以确定所述前面板的空间位置；

根据所述前面板和所述投影面的空间位置确定所述前面板与所述投影面之间的夹角α。

利用三个非共线设置的距离探测器投影至投影面得到三个投影基点，然后利用该投影基点反向倒推得到距离探测器的空间坐标，通过三个距离探测器的位置既可以确定前面板的空间位置，整个操作只需要利用三个非共线的距离探测器探测即可得到，简单快捷。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述根据所述前面板和所述投影面的空间位置确定所述前面板与所述投影面之间的夹角α的步骤包括：

构建所述前面板的平面法向量a；

构建所述投影面的平面法向量b；

利用所述平面法向量a和所述平面法向量b的点乘方法确定两个平面法向量的夹角，所述平面法向量a和所述平面法向量b之间的夹角即为所述前面板与投影面之间的夹角α。采用平面法向量点乘的方法来确定前面板与投影面之间的夹角α，简单快捷。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，利用所述投影系统的处理器对所述目标空间坐标、所述距离探测器对应的所述投影点的当前空间坐标、所述夹角α、所述距离探测器与所述投影点之间的距离进行数据处理以计算得到所述位移校准量，便于实现投影图像校正的自动化控制。

根据本发明的另一方面，本发明实施例还公开了一种投影系统，所述投影系统应用上述的用于投影系统的投影图像校正方法进行投影图像校正，所述投影系统包括：

投影仪，所述投影仪具有前面板；

投影屏幕，所述投影屏幕与投影仪间隔设置，所述投影屏幕具有投影面；

距离探测器，至少三个所述距离探测器设置于所述前面板以探测确定所述位移校准量。

使用本发明的投影系统时，一旦投影图像发生畸变，则说明投影仪发生了移动，此时利用本发明投影系统可以进行投影图像的校正，具体地，当需要对投影图像进行校正时，首先以投影系统的投影面为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪未发生偏移时投影仪的前面板上的距离探测器的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；再利用投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定投影面与前面板之间的夹角α；然后再在xy平面上读取距离探测器对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器探测相对应的距离探测器与投影点之间的距离；再结合距离探测器对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器所处位置的当前空间坐标；然后再利用距离探测器的当前空间坐标减去距离探测器的目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；最后根据该位移校准量的大小对投影仪进行针对性调整和移动即可对投影仪的投影图像进行校正。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器即可快速地判定投影仪需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，至少三个所述距离探测器非共线设置，利用非共线的三个点确定一个面的原理，保证距离探测器能够精确探测投影面的空间位置。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述投影系统还包括控制器和驱动装置，所述控制器与所述驱动装置驱动连接，所述控制器用于根据所述位移校准量对所述驱动装置进行控制以带动投影仪进行投影图像校正，能够实现投影图像的自动校正控制。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述距离探测器包括光学距离传感器、红外距离传感器、超声波距离传感器中的一种或者多种，便于对前面板和投影面之间的位置关系进行精确探测。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述投影系统还包括数据处理器，所述数据处理器与所述控制器通讯连接以将所述数据处理器计算得到所述位移校准量传输至所述控制器，结构简单，便于快速得到位移校准量。

与现有技术相比，本发明的一种投影系统及其自校正方法至少具有以下有益效果：

当投影图像发生畸变，则说明投影仪发生了移动，此时利用本发明投影系统可以进行投影图像的校正，具体地，当需要对投影图像进行校正时，首先以投影系统的投影面为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪未发生偏移时投影仪的前面板上的距离探测器的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；再利用投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定投影面与前面板之间的夹角α；然后再在xy平面上读取距离探测器对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器探测相对应的距离探测器与投影点之间的距离；再结合距离探测器对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器所处位置的当前空间坐标；然后再利用距离探测器的当前空间坐标减去距离探测器的目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；最后根据该位移校准量的大小对投影仪进行针对性调整和移动即可对投影仪的投影图像进行校正。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器即可快速地判定投影仪需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本发明实施例一、二公开的投影系统使用状态下的立体结构图；

图2是本发明实施例二公开的用于投影系统的投影图像校正方法的流程图；

图3是本发明实施例二公开的利用距离探测器探测以确定投影仪的前面板A与投影面B之间的夹角α的步骤的流程图；

图4是本发明实施例二公开的根据前面板A和投影面B的空间位置确定前面板A与投影面B之间的夹角α的步骤的流程图。

图标：40、投影仪；41、距离探测器；A、前面板；50、投影屏幕；B、投影面。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

正如前文背景技术中所提到的那样，在现有技术中，为了解决影像畸变的问题，要么为自己手动调节投影仪位置，费时费力，要么为利用摄像头RGB或者深度摄像头自我校正，价格贵，有时会中断投影过程，影响用户体验，还存在组装公差。为此，本发明提供了一种投影系统及其自校正方法，本发明中的投影系统通过在投影仪的前面板上设置三个距离探测器，该三个距离探测器能够监测其到投影面的距离，并能够确定投影面与前面板的夹角，当投影仪发生倾斜时，根据该距离探测器的探测结果，可以确定前面板A上的像素点的校准量，使用时，可以根据该校正量对投影仪的位置进行调节，进而能够对投影图像进行校正。

以下将结合附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图1所示，本实施例公开了一种投影系统。该投影系统可以用于对投影图像进行校正，该投影系统包括投影仪40、距离探测器41以及投影屏幕50。

其中，投影仪40具有前面板A，该前面板A为投影仪靠近投影屏幕50且平行于投影仪40的镜头前端面的面板，投影屏幕50与投影仪40间隔设置，且投影屏幕50具有投影面B，安装时，将距离探测器41设置于前面板A以探测确定前面板A上的像素点的位移校准量。

根据本实施例中的投影系统，初次使用时，投影仪40和投影面B之间的相对位置关系在安装时已经被确定，此时，在空间内任意建立空间直接坐标系，即可确定距离探测器41所处位置的空间坐标以及其在投影面B上的投影点的空间坐标，投影仪40投射在投影面B上的图像为正常且无畸变的图像，也就是说，投影仪40的投影图像未发生畸变之前，距离探测器41以及其在投影面B上的投影点的空间坐标是确定的，进行图像调整时，将投影仪未发生位置移动时距离探测器41的空间坐标设定为目标空间坐标，当投影仪发生移动之后，只需要使距离探测器41回到该目标空间坐标即可。

也就是说，使用本发明的投影系统时，一旦投影图像发生畸变，则说明投影仪40发生了移动，此时利用本发明投影系统可以进行投影图像的校正，具体地，当需要对投影图像进行校正时，首先以投影系统的投影面B为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪40未发生偏移时投影仪40的前面板A上的距离探测器41的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；再利用投影仪40的前面板A上的至少三个距离探测器41探测以确定投影面B与前面板A之间的夹角α；然后再在xy平面上读取距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器探测相对应的距离探测器41与投影点之间的距离；再结合距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器41与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器41所处位置的当前空间坐标；然后再利用距离探测器41的当前空间坐标减去距离探测器41的目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；最后根据该位移校准量的大小对投影仪40进行针对性调整和移动即可对投影仪40的投影图像进行校正。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器41即可快速地判定投影仪40需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

进一步地，本实施例中的距离探测器41至少为3个，该至少3个距离探测器41非共线设置于投影仪40的前面板A，利用非共线的三个点确定一个面的原理，保证距离探测器41能够精确探测投影面B和前面板A之间的空间位置关系。

在本发明的一种具体的实施例中，距离探测器41为3个，该3个距离探测器41能够探测得到投影面B上非共线的3个投影点，进而能够对投影面B的空间位置进行确定，结构简单，生产制造成本低。

在本发明的其他实施例中，距离探测器41还可以设置为4个或者4个以上，只要是能够对投影面B的空间位置进行探测和确定即可。

示例性，本实施例中的距离探测器41包括光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器中的一种或多种，便于对前面板A和投影面B之间的位置关系进行精确探测。为了能够在投影面B上快速读取距离探测器41的投影点的空间坐标，本实施例中距离探测器41尤其可以设置为会发光的结构，能够在投影面B打出亮点，便于快速读取其投影点坐标。

为了便于对投影系统进行自动校正控制，本实施例中的投影系统还包括控制器(图中未示出)和驱动装置(图中未示出)，该驱动装置与投影仪40驱动连接，控制器与驱动装置通讯连接，实际工作时，该控制器根据位移校准量的信号对驱动装置进行控制以带动投影仪40进行投影图像校正。

具体地，本实施例中的驱动装置包括安装平台、驱动电机、升降气缸和导轨组件，其中，导轨组件安装于安装平台，该导轨组件包括水平设置的X轴滑轨和Y轴滑轨，投影仪40安装在导轨组件上，该驱动电机与投影仪40驱动连接以驱动投影仪40沿X轴滑轨或Y轴滑轨移动，升降气缸与安装平台驱动连接以驱动安装平台升降。当需要对投影仪40的投影图像进行校正时，控制器接收距离探测器41探测的信号之后，能够对该距离探测器41探测的数据进行处理得到对应的校准量，与此同时，控制器还能够根据该校准量对升降气缸和驱动电机进行控制，进而对投影仪40的空间位置进行调节，从而完成对投影图像的校正。

在本发明的其他实施例中，驱动装置还可以是连杆、带轮、驱动气缸、驱动电机等的组合结构，只要是能够驱动投影仪40进行空间位置变化的其他变形组合方式，均在本发明的保护范围之内。

进一步地，本实施例中的投影系统还包括数据处理器(图中未示出)，该数据处理器用于对目标空间坐标、距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、距离探测器41与投影点之间的距离进行数据处理以计算得到位移校准量，且该数据处理器与所述控制器通讯连接以将数据处理器计算得到位移校准量传输至控制器，便于控制器进行精确控制。

再次结合图1所示，下面结合具体的计算实例来阐述本发明的投影系统的工作原理：

建立好空间直角坐标系之后，可以直接利用三个距离探测器41探测到前面板A和投影面B的空间位置关系，然后构建前面板A和投影面B的法向量，进而可以求两个法向量的夹角，最终可确定前面板A和投影面B的夹角α。

确定前面板A和投影面B的夹角α之后，设d、f为投影图像上边界点，做d、f投影线反向延长线交于点h，作hg⊥投影面B交于点g，ge//y轴，点e在df线上的点，此时，以投影仪40沿y轴方向倾斜(以x轴为旋转轴，投影仪头部上抬)为例，ge变长，在直角△hge中，边he变长，在直角△hef中，∠fhe不变，ef边变长，从而导致投影图形畸变。此时，假设前面板A上的像素点P(例如可以是距离探测器41所处位置点)在前面板A内的目标空间坐标P为(x,y,z)(建立空间直角坐标系时可直接确定，也可利用距离探测器41探测得到)，当前空间坐标为P1(x1,y1,z1)，为未知量，对应的投影点为P’和P1’，两者为已知量(以投影面B为xy平面建立空间直角坐标系时可直接在xy平面确定)，设投影仪40移动后位移向量为PP’(x’,y’,z’)，未移动时的向量为P1P1’(x”,y”,z”)，结合前面板A和投影面B的夹角α(投影仪40移动后和未移动时的夹角均可以利用平面法向量方式确定)，坐标P(x,y,z)、坐标P1(x1,y1,z1)、以及向量PP’和P1P1’的模(通过距离探测器41直接可探测得到)的几何关系可以确定距离探测器41所处位置处的目标空间坐标P(x,y,z)和当前空间坐标P1(x1,y1,z1)，然后利用P1(x1,y1,z1)减去P(x,y,z)，就可以得到投影仪的位移校准量，此时，通过投影仪40的镜头反向倾斜或者反向调节，即可对投影图像进行校正。

可以理解的是，上述的具体计算实例只是校准量计算的一种具体的方式，在本发明的其他实施例中，所述校准量还可以采用其他几何计算方式来确定，而不局限于此处的向量点乘的方式。

综上所述，使用本发明的投影系统时，一旦投影图像发生畸变，则说明投影仪40发生了移动，此时利用本发明投影系统可以进行投影图像的校正，具体地，当需要对投影图像进行校正时，首先以投影系统的投影面B为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪40未发生偏移时投影仪40的前面板A上的距离探测器41的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；再利用投影仪40的前面板A上的至少三个距离探测器41探测以确定投影面B与前面板A之间的夹角α；然后再在xy平面上读取距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器探测相对应的距离探测器41与投影点之间的距离；再结合距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器41与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器41所处位置的当前空间坐标；然后再利用距离探测器41的当前空间坐标减去距离探测器41的目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；最后根据该位移校准量的大小对投影仪40进行针对性调整和移动即可对投影仪40的投影图像进行校正。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器41即可快速地判定投影仪40需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

实施例二

参见图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种用于投影系统的投影图像校正方法，该用于投影系统的投影图像校正方法利用实施例一中的投影系统进行投影图像校正。

具体来说，本实施例中的用于投影系统的投影图像校正方法包括如下步骤：

11、以投影系统的投影面B为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪40未发生偏移时投影仪40的前面板A上的距离探测器的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标。

12、利用投影仪40的前面板A上的至少三个距离探测器41探测以确定投影面B与前面板A之间的夹角α。参见图3和图4所示，该步骤具体包括：

121、利用所述前面板A上至少三个非共线的距离探测器41探测以确定前面板A的空间位置。

具体地，以投影系统的投影面B为xy平面建立空间直角坐标系之后，该投影面B的空间位置是确定的，然后再利用三个非共线设置的距离探测器41投影至投影面B得到三个投影基点，然后利用该投影基点反向倒推得到距离探测器41的空间坐标，通过三个距离探测器41的位置既可以确定前面板A的空间位置，整个操作只需要利用三个非共线的距离探测器41探测即可得到，简单快捷。当然，在本发明的其他实施方式中，还可以以前面板A为xy平面建立空间直接坐标系。

122、根据前面板A和投影面B的空间位置确定前面板A与投影面B之间的夹角α。该步骤具体包括：

1221、构建前面板A的平面法向量a；

1222、构建投影面B的平面法向量b；

1223、利用平面法向量a和平面法向量b的点乘方法确定两个平面法向量的夹角，最终确定前面板A与投影面B之间的夹角α。

在该步骤中，如果平面法向量a和平面法向量b的方向为一进一出时，平面法向量a和平面法向量b的夹角即为前面板A与投影面B之间的夹角α，如果平面法向量a和平面法向量b的方向为同进同出时，则平面法向量a和平面法向量b的夹角的补角为前面板A与投影面B之间的夹角α。

本实施例中采用平面法向量点乘的方法来确定前面板A与投影面B之间的夹角α，简单快捷。

13、在所述xy平面上读取距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器41探测相对应的距离探测器41与投影点之间的距离。

14、结合距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器41与投影点之间的距离的几何关系计算确定所述距离探测器所处位置的当前空间坐标。

15、利用所述距离探测器41的当前空间坐标减去所述距离探测器的目标空间坐标以得到投影仪40的位移校准量；

结合步骤13至15举例说明本实施例的投影图像校正方法如下：

例如：假设前面板A上的像素点P(例如可以是距离探测器41所处位置点)在前面板A内的目标空间坐标P为(x,y,z)(建立空间直角坐标系时可直接确定，也可利用距离探测器41探测得到)，当前空间坐标为P1(x1,y1,z1)，为未知量，对应的投影点为P’和P1’，两者为已知量(以投影面B为xy平面建立空间直角坐标系时可直接在xy平面确定)，设投影仪40移动后位移向量为PP’(x’,y’,z’)，未移动时的向量为P1P1’(x”,y”,z”)，结合前面板A和投影面B的夹角α(投影仪40移动后和未移动时的夹角均可以利用平面法向量方式确定)，坐标P(x,y,z)、坐标P1(x1,y1,z1)、以及向量PP’和P1P1’的模(通过距离探测器41直接可探测得到)的几何关系计算可以确定距离探测器41所处位置处的目标空间坐标P(x,y,z)和当前空间坐标P1(x1,y1,z1)，然后利用P1(x1,y1,z1)减去P(x,y,z)，就可以得到投影仪的位移校准量。具体地，计算时，利用投影系统的处理器对上述数据处理以计算得到位移校准量，简单快捷。

16、根据位移校准量调节投影仪40以校正投影图像。

在该步骤中，控制器数据处理器传输的位移校准量位移校准量之后，能够根据该位移校准量对驱动装置进行控制，进而带动驱动装置驱动投影仪40在空间内运动以对投影图像进行校正，结构简单，且便于实现自动控制。

综上所述，使用本发明的投影系统时，一旦投影图像发生畸变，则说明投影仪40发生了移动，此时利用本发明投影系统可以进行投影图像的校正，具体地，当需要对投影图像进行校正时，首先以投影系统的投影面B为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪40未发生偏移时投影仪40的前面板A上的距离探测器41的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；再利用投影仪40的前面板A上的至少三个距离探测器41探测以确定投影面B与前面板A之间的夹角α；然后再在xy平面上读取距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标，并利用距离探测器探测相对应的距离探测器41与投影点之间的距离；再结合距离探测器41对应的投影点的当前空间坐标、夹角α、以及距离探测器41与投影点之间的距离的几何关系计算确定距离探测器41所处位置的当前空间坐标；然后再利用距离探测器41的当前空间坐标减去距离探测器41的目标空间坐标以得到投影仪的位移校准量；最后根据该位移校准量的大小对投影仪40进行针对性调整和移动即可对投影仪40的投影图像进行校正。

相对于现有技术中采用人工手动不断调试、利用摄像头RGB(红绿蓝模块)或者深度摄像头自我校正的方式而言，本发明的投影系统仅仅需要设置至少三个距离探测器41即可快速地判定投影仪40需要向空间的三个方向调试多少距离，进而实现投影图像校正，结构简单，省时省力，成本更低。

以上对本发明实施例公开的一种用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的一种用于投影系统的投影图像校正方法及投影系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于投影系统的投影图像校正方法，其特征在于，包括：

以投影系统的投影面为xy平面建立空间直角坐标系，确定投影仪未发生偏移时所述投影仪的前面板上的距离探测器的空间坐标，并将该空间坐标设定为目标空间坐标；

利用所述投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定所述投影面与所述前面板之间的夹角α；

在所述xy平面上读取所述距离探测器对应的投影点的当前空间坐标，并利用所述距离探测器探测相对应的所述距离探测器与所述投影点之间的距离；

结合所述距离探测器对应的投影点的当前空间坐标、所述夹角α、以及所述距离探测器与投影点之间的距离的几何关系计算确定所述距离探测器所处位置的当前空间坐标；

利用所述距离探测器的当前空间坐标减去所述距离探测器的目标空间坐标以得到所述投影仪的位移校准量；

根据所述位移校准量调节投影仪以校正投影图像。

2.根据权利要求1所述的用于投影系统的投影图像校正方法，其特征在于，所述利用所述投影仪的前面板上的至少三个距离探测器探测以确定所述投影面与所述前面板之间的夹角α的步骤包括：

利用所述前面板上至少三个非共线的所述距离探测器探测以确定所述前面板的空间位置；

根据所述前面板和所述投影面的空间位置确定所述前面板与所述投影面之间的夹角α。

3.根据权利要求2所述的用于投影系统的投影图像校正方法，其特征在于，所述根据所述前面板和所述投影面的空间位置确定所述前面板与所述投影面之间的夹角α的步骤包括：

构建所述前面板的平面法向量a；

构建所述投影面的平面法向量b；

利用所述平面法向量a和所述平面法向量b的点乘方法确定两个平面法向量的夹角，所述平面法向量a和所述平面法向量b之间的夹角即为所述前面板与投影面之间的夹角α。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投影系统的投影图像校正方法，其特征在于，利用所述投影系统的处理器对所述目标空间坐标、所述距离探测器对应的所述投影点的当前空间坐标、所述夹角α、所述距离探测器与所述投影点之间的距离进行数据处理以计算得到所述位移校准量。

5.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统应用权利要求1至4中任一项所述的用于投影系统的投影图像校正方法进行投影图像校正，所述投影系统包括：

投影仪，所述投影仪具有前面板；

投影屏幕，所述投影屏幕与投影仪间隔设置，所述投影屏幕具有投影面；

距离探测器，至少三个所述距离探测器设置于所述前面板以探测确定所述位移校准量。

6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括控制器和驱动装置，所述控制器与所述驱动装置驱动连接，所述控制器用于根据所述位移校准量对所述驱动装置进行控制以带动投影仪进行投影图像校正。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，至少三个所述距离探测器非共线设置。

8.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括数据处理器，所述数据处理器与所述控制器通讯连接以将所述数据处理器计算得到所述位移校准量传输至所述控制器。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述距离探测器包括光学距离传感器、红外距离传感器和超声波距离传感器。

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