CN112203066A - 一种目标跟踪动向投影方法和动向投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字投影显示技术领域，公开了一种目标跟踪动向投影方法和动向投影设备。方法包括：获取目标的位置信息；根据目标的位置信息确定目标在第一坐标系下的三维空间坐标；根据目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定目标在第二坐标系下的三维空间坐标；根据第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度；根据偏转角度确定运动控制单元的转动角度；控制运动控制单元转动转动角度；控制投影单元投射投影画面，由此能够实现跟踪目标的动向投影。

Description

一种目标跟踪动向投影方法和动向投影设备

技术领域

本发明涉及数字投影显示技术领域，特别是涉及一种目标跟踪动向投影方法和动向投影设备。

背景技术

近年来，随着半导体显示技术的快速发展，投影技术发展迅速，市面上已出现许许多多的投影设备。目前，多种应用场景需要使用动向投影技术，例如大型舞台、安防警报、智慧交通等，通过投影画面在空间的移动来满足不同场景的具体需求。

然而，传统的动向投影方案还不够成熟，大多只是对投影画面进行简单的移动，且移动路径大多事先设定，未与环境和目标进行足够的联系和互动，使得动向投影显得单调。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种目标跟踪动向投影方法和动向投影设备，能够使得投影画面跟随目标移动。

第一方面，本发明实施例提供了一种目标跟踪动向投影方法，应用于动向投影设备，所述动向投影设备包括运动控制单元和投影单元，所述运动控制单元用于控制投影单元转动，所述方法包括：

获取目标的位置信息；

根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标；

根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标；

根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度；

根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度；

控制所述运动控制单元转动所述转动角度；

控制所述投影单元投射投影画面。

在一些实施例中，所述动向投影设备还包括传感单元，

所述根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，包括：

以所述传感单元为原点建立第一坐标系；

根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，其中，所述距离为所述传感器和所述目标之间相隔的长度，所述方位角为所述传感器与所述目标之间的水平夹角，所述仰角为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

在一些实施例中，所述根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标的计算公式为:

x_s＝R_scosβ_s sinα_s

y_s＝R_scosβ_scosα_s

z_s＝R_ssinβ_s

其中，x_s,y_s,z_s为目标在第一坐标系下的三维空间坐标，R_S为所述传感器和所述目标之间相隔的长度、α_S为所述传感器与所述目标之间的水平夹角、β_S为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

在一些实施例中，所述运动控制单元包括转动轴，

所述根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标，包括：

以所述转动轴的轴心为原点建立第二坐标系，所述第二坐标系和所述第一坐标系具有对应关系；

根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标和所述对应关系确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

在一些实施例中，所述第二坐标系和所述第一坐标系平行；

所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标的计算公式为：

x_p＝x_s+x_s0＝R_Scosβ_s sinα_s+x_s0

y_p＝y_s+y_s0＝R_Scosβ_scosα_s+y_s0

z_p＝z_s+z_s0＝R_Ssinβ_s+z_s0

其中，x_p,y_p,z_p为目标在第二坐标系下的三维空间坐标，x_s0,y_s0,z_s0为传感单元在第二坐标系的坐标。

在一些实施例中，所述根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度的计算公式为：

其中，α_p,β_p为投影画面相对于投影单元的偏转角度。

在一些实施例中，所述根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度的计算公式为：

其中，

和

为当前投影画面的偏转角度，

和

为目标对应的偏转角度，Δα为运动控制单元在水平方向上的转动角度，Δβ为运动控制单元在垂直方向上的转动角度。

在一些实施例中，所述方法还包括：

对所述投影画面进行校正。

第二方面，本发明实施例还提供了一种动向投影设备，包括：

传感单元、计算单元、运动控制单元、投影单元以及控制器；

所述传感单元和所述计算单元连接，所述计算单元和所述运动控制单元连接，所述运动控制单元和所述投影单元连接，所述控制器分别与所述传感单元、计算单元、运动控制单元以及投影单元连接；

传感单元用于获取目标的位置信息；

计算单元，用于根据所述位置信息计算三维空间坐标和所述运动控制单元所需转动角度；

运动控制单元，用于控制所述投影单元转动；

其中，所述控制器包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述目标跟踪动向投影方法。

第三方面，本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被处理器所执行时，使所述处理器执行上述目标跟踪动向投影方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中的目标跟踪动向投影方法和动向投影设备，通过获取目标的位置信息，然后根据所述目标的位置信息确定目标在第一坐标系下的三维空间坐标，接着根据目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标，进一步地，根据第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度，接着，根据偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度，最后控制所述运动控制单元转动所述转动角度，控制所述投影单元投射投影画面。通过上述方式确定目标的三维空间坐标和运动控制单元的转动角度，然后控制运动控制单元转动所述转动角度，进而控制投影单元向目标所处位置投射投影画面，由此能够实现跟踪目标的动向投影。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明一个实施例中动向投影设备的硬件结构示意图；

图2是本发明一个实施例中目标跟踪动向投影方法的流程示意图；

图3是本发明一个实施例中目标在第一坐标系下的三维空间坐标变换示意图；

图4是本发明一个实施例中目标在第一坐标系下和第二坐标系下的三维空间坐标变换示意图；

图5是本发明一个实施例中目标跟踪动向投影装置的结构示意图；

图6是本发明一个实施例中控制器的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

本发明实施例提供了一种动向投影设备，请参阅图1所示，图1为本发明实施例提供的一种动向投影设备的硬件结构图，所述动向投影设备1包括传感单元100、计算单元200、运动控制单元300、投影单元 400以及控制器500。所述传感单元100与所述计算单元200连接，所述计算单元200与所述运动控制单元300连接，所述运动控制单元300 与所述投影单元400连接，所述控制器500分别与所述传感单元100、计算单元200、运动控制单元300以及投影单元400连接。

所述传感单元100可以是任意类型，具备深度感知能力的传感器，所述传感单元100探测范围大，在水平和垂直方向探测角度均超过90 度，甚至接近180度。所述传感单元100例如可以是，3D摄像头、微波雷达等。所述传感单元100用于检测目标的存在性，并获取目标的位置信息。

所述计算单元200可以是任意类型，具有计算功能的装置，例如可以为小型计算机或者单片机等。所述计算单元200用于根据目标的位置信息计算三维空间坐标和运动控制单元300所需转动角度。

所述运动控制单元300可以是任意类型，能够在水平和竖直两个方向转动的装置，例如可以为云台或者是多维运动台。所述运动控制单元300用于控制投影单元400转动。为了更准确地获取运动控制单元的转动角度，所述运动控制单元300包括转动轴、马达以及编码器。所述马达可以是步进马达，也可以是伺服马达。所述马达分别与所述转动轴和所述编码器连接，所述转动轴带动所述马达转动，所述编码器用于记录所述马达的转动位置。

所述投影单元400可以是任意类型，具有投影功能的装置。所述投影单元400例如可以为长焦投影光机，所述长焦投影光机可以保证投影画面投影到较远的距离，且能够保证画面大小适中，亮度合适。所述投影单元400用于投影图像、视频或者Unity动画等内容。

所述控制器500用于控制传感单元100获取目标的位置信息，用于控制计算单元根据所述位置信息计算三维空间坐标和转动角度，还用于控制运动控制单元控制投影单元转动，以及用于控制投影单元投射投影画面。

在其他一些实施例中，可以通过两种方式控制投影画面移动。将投影单元400安装在运动控制单元300上，通过转动投影单元400控制投影画面移动。亦或者，所述动向投影设备1还包括反射镜，将所述反射镜安装在运动控制单元300上，并将所述反射镜垂直于所述投影单元400 放置，通过转动反射镜来控制投影画面移动。需要说明的是，当反射镜垂直于所述投影单元400放置时，反射镜需要较高的反射率，例如入射光角度≤45°时，反射率≥99％。

在其他一些实施例中，所述动向投影设备1还包括校正单元600，所述校正单元600可以是任意类型，具有校正功能的装置，所述校正单元600分别与所述投影单元400和所述控制器500连接。所述校正单元 600用于对投影画面进行校正，例如自动对焦，使投影画面保持清晰。

在其他一些实施例中，所述动向投影设备还包括镜头(图未示)和调焦装置(图未示)，所述镜头和调焦装置连接，所述调焦装置和所述控制器600连接，控制器控制调焦装置将所述镜头移动至对焦位置，从而实现自动对焦。

本发明提供的目标跟踪动向投影方法具有广泛的应用场景，示例性的，可以应用于安防、商业、娱乐等多种场景。

如图2所示，本发明实施例提供了一种目标跟踪动向投影方法，应用于动向投影设备，所述方法由控制器执行，包括：

步骤202，获取目标的位置信息。

在本发明实施例中，目标指具体应用场景中所需关注的对象。例如，在安防场景中，目标指进入保护区域的人或者动物；在舞台场景中，目标为演员。目标的位置信息包括距离、方位角以及仰角，其中，所述距离为所述传感器和所述目标之间相隔的长度，所述方位角为所述传感器与所述目标之间的水平夹角，所述仰角为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

具体地，通过传感单元检测目标的存在性，当检测到目标后，可以得到目标的位置信息。需要说明的是，在同时检测到多个目标时，可以通过适当准则选择其中一个目标作为关注的目标，例如可以选择距离最近或者方位角最小的作为关注目标。

步骤204，根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标。

在本发明实施例中，第一坐标系和下文的第二坐标系只是为了便于说明本发明而定义的，是相对概念，并不作为对本发明的限定。第一坐标系例如可以为笛卡尔坐标系。具体地，当获取到目标的位置信息后，将所述位置信息发送给计算单元，以使所述计算单元根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标。

在其中一些实施例中，作为步骤204的一种实现方式，如图3所示，以所述传感器为原点建立第一坐标系即笛卡尔坐标系0xyz，然后根据距离R_s、方位角α_S和仰角β_S计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，具体的计算公式，如式(一)：

其中，x_s,y_s,z_s为目标在第一坐标系下的三维空间坐标，R_S为所述传感器和所述目标之间相隔的长度即距离、α_S为所述传感器与所述目标之间的水平夹角即方位角、β_S为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角即仰角。通过上述公式可以求出目标在第一坐标系下的三维空间坐标。

步骤206，根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

在本发明实施例中，第二坐标系是以运动控制单元转动轴的轴心为原点建立的笛卡尔坐标系0x'y'z'。具体地，当计算出目标在第一坐标系下的三维空间坐标后，即可根据所述第一坐标系下的三维空间坐标确定目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

在其中一些实施例中，作为步骤206的一种实现方式，如图4所示，以所述转动轴的轴心为原点建立第二坐标系，所述第二坐标系和所述第一坐标系具有对应关系，然后根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标和所述对应关系确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标。为了便于计算，可以将第一坐标系0xyz和第二坐标系0x'y'z'保持平行。具体地，传感器在第二坐标系0x'y'z'中的坐标为(x_s0,y_s0,z_s0)，x_s0,y_s0,z_s0三个参数可以根据产品的结构确定，三个参数可事先通过测量获取。进一步地，所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标的计算公式，如式(二)：

其中，x_p,y_p,z_p为目标在第二坐标系下的三维空间坐标，x_s0,y_s0,z_s0为传感单元在第二坐标系的坐标。通过上述公式可以求出目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

步骤208，根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度。

在本发明实施例中，投影画面的偏转角度可以理解为目标相对于投影单元的偏转角度。具体地，当确定了目标在第二坐标系下的三维空间坐标(x_p,y_p,z_p)后，即可确定目标相对于投影单元的偏转角度。具体地，可以通过如下公式计算得到偏转角度，如式(三)：

其中，α_p,β_p为投影画面相对于投影单元的偏转角度。

步骤210，根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度。

具体地，获取目标在第二坐标系下的三维空间坐标后，可以建立两个角度序列

和

示例性的，假设当前投影画面的偏转角度为

和

则下一个需要运动控制单元转动的时刻，目标对应的偏转角度变为

和

则运动控制单元所需转动的角度，如式 (四)：

其中，

和

为当前投影画面的偏转角度，

和

为目标对应的偏转角度，Δα为运动控制单元在水平方向上的转动角度，Δβ为运动控制单元在垂直方向上的转动角度。通过上述公式即可计算得到运动控制单元在水平和垂直两个方向的转动角度。

可以理解的是，在其他一些实施例中，当传感单元和运动控制单元转动轴的轴心距离较近，相比于目标的距离，传感单元和运动控制单元转动轴的轴心距离可以忽略不计，此时可以近似认为，第一坐标系和第二坐标系重合。在这种情况下，目标在第一坐标系下的方位角和仰角即可认为目标在第二坐标系下的方位角和仰角，即α_p≈α_s，β_p≈β_s，此时可以直接利用公式

和

计算运动控制单元需要转动的角度。

在其他一些实施例中，可将传感单元100和投影单元400放置在同一转动机构上，此时传感单元100和投影单元400同时同向转动，始终保持固定的距离。在这种情况下，传感单元坐标系将随运动控制单元转动而变化。为了便于计算，可以在每次运动控制单元转动结束后，重新建立第一坐标系和第二坐标系，从而能够保持两个坐标系保持平行且相对位置保持不变。

步骤212，控制所述运动控制单元转动所述转动角度。

步骤214，控制所述投影单元投射投影画面。

具体地，获取到运动控制单元在水平和垂直两个方向的转动角度后，控制器即可控制所述运动控制单元转动所述转动角度，进而控制投影单元投射投影画面，具体地，控制投影单元将投影画面移动至目标所处位置。可以理解的是，在其他一些实施例中，运动控制单元可以直接控制投影单元移动，亦或者运动控制单元可以控制放置于投影单元垂直方向的反射镜转动，同样可以将投影画面移动至目标所处位置。

在其他一些实施例中，当投影画面在移动的过程中可能会出现倾斜或者偏移，因此需要对投影画面进行校正。所述方法还包括：对所述投影画面进行校正。

具体地，可以预先设置投影距离和所述镜头对焦位置的对应关系，获得对应关系表。在对应关系表中，每一个投影距离都存在唯一一个最佳的镜头位置，使得投影画面最清晰。具体地，通过获取投影画面所处的位置，然后根据所述位置确定投影距离，获取到投影距离后，基于对应关系表查询与所述投影距离对应的镜头对焦位置，最后控制调焦装置将镜头移动至对焦位置实现自动对焦，由此能够保证投影画面清晰。

需要说明的是，在上述各个实施例中，上述各步骤之间并不必然存在一定的先后顺序，本领域普通技术人员，根据本发明实施例的描述可以理解，不同实施例中，上述各步骤可以有不同的执行顺序，亦即，可以并行执行，亦可以交换执行等等。

相应的，本发明实施例还提供了一种目标跟踪动向投影装置500，如图5所示，包括：

获取模块502，用于获取目标的位置信息；

第一计算模块504，用于根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标；

第二计算模块506，用于根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标；

第三计算模块508，用于根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度；

第四计算模块510，用于根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度；

第一控制模块512，用于控制所述运动控制单元转动所述转动角度；

第二控制模块514，用于控制所述投影单元投射投影画面。

本发明实施例提供的目标跟踪动向投影装置，通过获取模块获取目标的位置信息，接着通过第一计算模块根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，然后通过第二计算模块根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标，通过第三计算模块根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度，进一步地，通过第四计算模块根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度，接着通过第一控制模块控制所述运动控制单元转动所述转动角度，最后通过第二控制模块控制所述投影单元投射投影画面，由此能够实现跟踪目标的动向投影。

可选的，在装置的其他实施例中，请参照图5，装置500还包括：

校正模块516，用于对所述投影画面进行校正。

可选的，在装置的其他实施例中，第一计算模块504具体用于：

以所述传感单元为原点建立第一坐标系；

根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，其中，所述距离为所述传感器和所述目标之间相隔的长度，所述方位角为所述传感器与所述目标之间的水平夹角，所述仰角为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角；

所述根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标的计算公式为:

x_s＝R_scosβ_s sinα_s

y_s＝R_scosβ_scosα_s

z_s＝R_ssinβ_s

其中，x_s,y_s,z_s为目标在第一坐标系下的三维空间坐标，R_S为所述传感器和所述目标之间相隔的长度、α_S为所述传感器与所述目标之间的水平夹角、β_S为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

可选的，在装置的其他实施例中，第二计算模块506具体用于：

以所述转动轴的轴心为原点建立第二坐标系，所述第二坐标系和所述第一坐标系具有对应关系；

根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标和所述对应关系确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

所述第二坐标系和所述第一坐标系平行；

所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标的计算公式为：

x_p＝x_s+x_s0＝R_Scosβ_ssinα_s+x_s0

y_p＝y_s+y_s0＝R_Scosβ_scosα_s+y_s0

z_p＝z_s+z_s0＝R_Ssinβ_s+z_s0

其中，x_p,y_p,z_p为目标在第二坐标系下的三维空间坐标，x_s0,y_s0,z_s0为传感单元在第二坐标系的坐标。

可选的，在装置的其他实施例中，第三计算模块508具体用于：

所述根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度的计算公式为：

其中，α_p,β_p为投影画面相对于投影单元的偏转角度。

可选的，在装置的其他实施例中，第四计算模块510具体用于：

所述根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度的计算公式为：

其中，

和

为当前投影画面的偏转角度，

和

为目标对应的偏转角度，Δα为运动控制单元在水平方向上的转动角度，Δβ为运动控制单元在垂直方向上的转动角度。

需要说明的是，上述目标跟踪动向投影装置可执行本发明实施例所提供的目标跟踪动向投影方法，具备执行方法应用的功能模块和有益效果，未在本发明目标跟踪动向投影装置实施例中详尽描述的技术细节，可参考本发明实施例提供的目标跟踪动向投影方法。

图6是本发明实施例提供的控制器的硬件结构示意图，如图6所示，该控制器600包括：

一个或多个处理器602以及存储器604。图6中以一个处理器602 为例。

处理器602和存储器604可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器604作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的目标跟踪动向投影方法对应的程序、指令以及模块。处理器602 通过运行存储在存储器604中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行动向投影设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的目标跟踪动向投影方法。

存储器604可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据目标跟踪动向投影装置使用所创建的数据等。此外，存储器604可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器604可选包括相对于处理器602远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至目标跟踪动向投影装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或者多个处理器执行时，可使得上述一个或者多个处理器可执行上述任意方法实施例中的目标跟踪动向投影方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种目标跟踪动向投影方法，应用于动向投影设备，所述动向投影设备包括运动控制单元和投影单元，所述运动控制单元用于控制投影单元转动，其特征在于，所述方法包括：

获取目标的位置信息；

根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标；

根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标；

根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度；

根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度；

控制所述运动控制单元转动所述转动角度；

控制所述投影单元投射投影画面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动向投影设备还包括传感单元，

所述根据所述目标的位置信息确定所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，包括：

以所述传感单元为原点建立第一坐标系；

根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标，其中，所述距离为所述传感器和所述目标之间相隔的长度，所述方位角为所述传感器与所述目标之间的水平夹角，所述仰角为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据距离、方位角以及仰角计算所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标的计算公式为:

x_s＝R_scosβ_ssinα_s

y_s＝R_scosβ_scosα_s

z_s＝R_ssinβ_s

其中，x_s,y_s,z_s为目标在第一坐标系下的三维空间坐标，R_S为所述传感器和所述目标之间相隔的长度、α_S为所述传感器与所述目标之间的水平夹角、β_S为所述传感器与所述目标之间的垂直夹角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运动控制单元包括转动轴，

所述根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标，包括：

以所述转动轴的轴心为原点建立第二坐标系，所述第二坐标系和所述第一坐标系具有对应关系；

根据所述目标在第一坐标系下的三维空间坐标和所述对应关系确定所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二坐标系和所述第一坐标系平行；

所述目标在第二坐标系下的三维空间坐标的计算公式为：

x_p＝x_s+x_s0＝R_Scosβ_ssinα_s+x_s0

y_p＝y_s+y_s0＝R_Scosβ_scosα_s+y_s0

z_p＝z_s+z_s0＝R_Ssinβ_s+z_s0

其中，x_p,y_p,z_p为目标在第二坐标系下的三维空间坐标，x_s0,y_s0,z_s0为传感单元在第二坐标系的坐标。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二坐标系下的三维空间坐标确定投影画面的偏转角度的计算公式为：

其中，α_p,β_p为投影画面相对于投影单元的偏转角度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏转角度确定所述运动控制单元的转动角度的计算公式为：

其中，

和

为当前投影画面的偏转角度，

和

为目标对应的偏转角度，Δα为运动控制单元在水平方向上的转动角度，Δβ为运动控制单元在垂直方向上的转动角度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述投影画面进行校正。

9.一种动向投影设备，其特征在于，包括：

传感单元、计算单元、运动控制单元、投影单元以及控制器；

所述传感单元和所述计算单元连接，所述计算单元和所述运动控制单元连接，所述运动控制单元和所述投影单元连接，所述控制器分别与所述传感单元、计算单元、运动控制单元以及投影单元连接；

传感单元用于获取目标的位置信息；

计算单元，用于根据所述位置信息计算三维空间坐标和所述运动控制单元所需转动角度；

运动控制单元，用于控制所述投影单元转动；

其中，所述控制器包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8任一项所述的方法。

10.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被处理器所执行时，使所述处理器执行如权利要求1-8任一项所述的方法。

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