CN112995624B - 用于投影仪的梯形误差校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于投影仪的梯形误差校正方法及装置，涉及投影机技术领域。该方法包括：通过投影仪向目标区域投影投射目标画面；通过摄像头拍摄目标画面并识别特征点；对全部特征点进行拟合；对全部特征点进行修正；对拟合直线进行旋转；确定投影仪与目标区域之间的夹角；根据得到的全部夹角对投影仪的投影画面进行梯形校正。本发明适用于投影仪的梯形校正，能够根据夹角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，对于不同的投影距离都能够进行高精度校正，解决了因不同设备之间存在装配差异、拍摄图像像素精度不高和图像算法找点不准等情况导致的校正精度差的问题，提高了距离和梯形校正角度的精度。

Description

用于投影仪的梯形误差校正方法及装置

技术领域

本发明涉及投影仪技术领域，尤其涉及一种用于投影仪的梯形误差校正方法及装置。

背景技术

投影仪在投射画面时，由于出光口与幕布或墙面之间通常存在角度，容易导致投影画面变成梯形，而通过手动调整投影角度又存在误差大等困难，因此，在投影仪使用之前，需要进行梯形校正。

目前，常用自动校正方法，通过投影带四个角点特征图的图像，图像识别得到特征点参数，与机器中内置的预设参数比较得到位移值，通过计算得到角度值，然而根据角度值进行梯形校正。

然而，预设参数不具备普遍性，且不同设备之间存在装配差异，校准精度较低，对于不同投影距离鲁棒性不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于投影仪的梯形误差校正方法及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于投影仪的梯形误差校正方法，包括：

通过所述投影仪向目标区域投影投射目标画面，所述目标画面包含至少两个处于同一水平线的特征点；

通过摄像头拍摄所述目标画面，通过预设的图像识别算法对所述目标画面中的特征点进行识别；

对全部所述特征点进行拟合，得到第一直线；

根据所述第一直线对全部所述特征点进行修正，得到对应的第一修正点；

对所述第一直线进行旋转，去除所述第一直线水平方向的倾角，得到第二直线，所述第二直线中包含的第一修正点对应地转换为第二修正点；

分别根据每个所述第二修正点确定所述投影仪与所述目标区域之间的夹角；

根据得到的全部夹角对所述投影仪的投影画面进行梯形校正。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述技术方案所述的用于投影仪的梯形误差校正方法。

一种用于投影仪的梯形误差校正装置，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，实现如上述技术方案所述的用于投影仪的梯形误差校正方法。

本发明的有益效果是：本发明适用于投影仪的梯形校正，通过对图像中的特征点进行识别和拟合，然后对拟合直线进行校正处理，结合特征点和校正后的直线确定投影仪与所述目标区域之间的夹角，从而能够根据夹角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，对于不同的投影距离都能够进行高精度校正，解决了因不同设备之间存在装配差异、拍摄图像像素精度不高和图像算法找点不准等情况导致的校正精度差的问题，提高了距离和梯形校正角度的精度。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明用于投影仪的梯形误差校正方法的实施例提供的流程示意图；

图2为本发明用于投影仪的梯形误差校正方法的实施例提供的光路示意图；

图3为本发明用于投影仪的梯形误差校正方法的实施例提供的特征点处理示意图；

图4为本发明用于投影仪的梯形误差校正装置的实施例提供的结构框架示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明用于投影仪的梯形误差校正方法的实施例提供的流程示意图，该方法包括：

S1，通过投影仪向目标区域投影投射目标画面，目标画面包含至少两个处于同一水平线的特征点；

应理解，如图2所示，预设区域可以为幕布，也可以为墙面等。

由于目前的投影仪通常带有自动校正系统，带有摄像头，因此可以使用投影仪自带的摄像头拍摄校准画面和目标画面，进行校准。

为了使后续的曲线更好的拟合，可以设置多个特征点，例如，如图2所示，目标画面可以包含一条水平线，线上可以设置多个特征点，能够便于图像识别即可。

S2，通过摄像头拍摄目标画面，通过预设的图像识别算法对目标画面中的特征点进行识别；

应理解，图像识别算法可以根据实际需求选择设置，例如可以选择ORB、SIFT+SURF等，特征点的识别可以通过现有技术实现，不再赘述。

S3，对全部特征点进行拟合，得到第一直线；

S4，根据第一直线对全部特征点进行修正，得到对应的第一修正点；

应理解，由于图像识别存在误差，识别出的特征点位置可能存在偏差，因此，可以在对全部的特征点进行拟合后，对不处于直线上的特征点进行修正，使其位于直线上，消除误差，从而提高后续校正的精度。

S5，对第一直线进行旋转，去除第一直线水平方向的倾角，得到第二直线，第二直线中包含的第一修正点对应地转换为第二修正点；

应理解，由于摄影机与水平面可能存在一定的角度，因此摄影机上的摄像头拍摄的画面可能也存在一定的角度误差，因此，通过对图像中的直线进行处理，使其变为水平线，能够便于后续校正。

S6，分别根据每个第二修正点确定投影仪与目标区域之间的夹角；

应理解，投影仪与目标区域之间的夹角为投影仪相对于目标区域如幕布、墙面等的偏转角，由于偏转角的存在，导致投影画面出现梯形误差，因此，在得到夹角后，就可以通过投影仪自带的校正系统进行投影画面的校正。

具体地，可以将第二修正点代入预先设计的公式中，计算出夹角。

S7，根据得到的全部夹角对投影仪的投影画面进行梯形校正。

应理解，由于代入不同的第二修正点，得出的夹角的值可能不同，因此，可以选择取全部夹角的平均值作为最终的夹角值，也可以取全部夹角的众数作为最终的夹角值，这是本领域技术人员可以根据实际需求选择，在此不再赘述。

本实施例适用于投影仪的梯形校正，通过对图像中的特征点进行识别和拟合，然后对拟合直线进行校正处理，结合特征点和校正后的直线确定投影仪与目标区域之间的夹角，从而能够根据夹角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，对于不同的投影距离都能够进行高精度校正，解决了因不同设备之间存在装配差异、拍摄图像像素精度不高和图像算法找点不准等情况导致的校正精度差的问题，提高了距离和梯形校正角度的精度。

可选地，在一些可能的实施方式中，对全部特征点进行拟合，得到第一直线，具体包括：

使用最小二乘法对全部特征点进行拟合，得到第一直线。

如图3所示，图中未落在直线上的点即为识别出的特征点，通过对这些特征点进行拟合，可以得到一条直线，即图3中倾斜的直线。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据第一直线对全部特征点进行修正，得到对应的第一修正点，具体包括：

通过投影算法修正每个特征点的值，使每个特征点落在第一直线上。

如图3所示，通过投影算法将每个未落在直线上的特征点投影到直线上，直线上的点即为第一修正点。

例如，为便于说明，假设从竖直方向进行投影，每个特征点可以表示为像素坐标，假设原特征点的像素坐标为(a，b)，将其投影在直线上后，得到的像素坐标为(a，b+c)，其中，c就是修正数值。

本领域技术人员也可以采用其他方式使特征点投影到直线上，在此不再赘述。

可选地，在一些可能的实施方式中，对第一直线进行旋转，去除第一直线水平方向的倾角，得到第二直线，具体包括：

确定第一直线的中心点，以中心点为中心，对第一直线进行旋转，去除第一直线水平方向的倾角，使第一直线旋转为水平线。

如图3所示，将倾斜的直线沿着中心旋转后，得到水平线。

可选地，在一些可能的实施方式中，分别根据每个第二修正点确定投影仪与目标区域之间的夹角，具体包括：

获取摄像头在水平方向上和投影仪的出光口的中心线的偏移角δ值，以及投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角α值；

选取全部第二修正点的中点p_m，根据偏移角δ值和中点p_m计算投影仪与预设区域之间的距离d值；

根据水平夹角α值、距离d值和除中点p_m之外的其余第二修正点确定投影仪与目标区域之间的夹角θ。

通过第二修正点的中点确定距离d值，不需要进行额外的测距步骤，如红外测距、图像识别测距等，提高了校正的速度。

需要说明的是，偏移角δ值和水平夹角α值可以通过预先测定的方式获得。

需要说明的是，水平夹角α值为光机出光口实际投射区域的水平夹角，在投射比固定的情况下，此值跟随光机恒定。

偏移角δ值为摄像头在水平方向上和出光口中心线的偏移角，不同设备不一样，但跟随结构固定，误差很小。

夹角θ值为投影的墙面和投影光锥截面的夹角。

距离d值为投影光锥中心线和墙面交点的距离。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据以下公式计算距离d值：

其中：

其中，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离，f为摄像头的成像焦距，p_m为全部第二修正点的中点的像素坐标值。

需要说明的是，f跟随摄像头固定，误差很小。由于特征点pi一般采用像素坐标测算，因此f也可以考虑定义为像素单位进行测算。

w可以由结构确定给出，误差很小。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据以下公式计算夹角θ：

其中：

其中，g为投影仪光机出光口反向延长线的光学中心点到镜头平面的距离，p_i为第i个第二修正点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为第二修正点的数量，且i≠m。

需要说明的是，g可通过光学测算确定，跟随光机恒定。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据得到的全部夹角对投影仪的投影画面进行梯形校正，具体包括：

对得到的全部夹角取平均，将夹角平均值传输给投影仪的控制芯片，控制芯片根据夹角平均值调整投影画面的投射角度。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

本发明还提供一种存储介质，存储介质中存储有指令，当计算机读取指令时，使计算机执行如上述任意实施方式公开的用于投影仪的梯形误差校正方法。

如图4所示，本发明还提供一种用于投影仪的梯形误差校正装置，包括：

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行计算机程序，实现如上述任意实施方式公开的用于投影仪的梯形误差校正方法。

读者应理解，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发明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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，包括：

通过所述投影仪向目标区域投影投射目标画面，所述目标画面包含至少两个处于同一水平线的特征点；

通过摄像头拍摄所述目标画面，通过预设的图像识别算法对所述目标画面中的特征点进行识别；

对全部所述特征点进行拟合，得到第一直线；

根据所述第一直线对全部所述特征点进行修正，得到对应的第一修正点；

对所述第一直线进行旋转，去除所述第一直线水平方向的倾角，得到第二直线，所述第二直线中包含的第一修正点对应地转换为第二修正点；

分别根据每个所述第二修正点确定所述投影仪与所述目标区域之间的夹角；

根据得到的全部夹角对所述投影仪的投影画面进行梯形校正；

其中，所述分别根据每个所述第二修正点确定所述投影仪与所述目标区域之间的夹角，具体包括：

获取所述摄像头在水平方向上和所述投影仪的出光口的中心线的偏移角δ值，以及所述投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角α值；

选取全部所述第二修正点的中点p_m，根据所述偏移角δ值和所述中点p_m计算所述投影仪与所述目标区域之间的距离d值；

根据所述水平夹角α值、所述距离d值和除所述中点p_m之外的其余第二修正点确定所述投影仪与所述目标区域之间的夹角θ。

2.根据权利要求1所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，对全部所述特征点进行拟合，得到第一直线，具体包括：

使用最小二乘法对全部所述特征点进行拟合，得到第一直线。

3.根据权利要求1所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，根据所述第一直线对全部所述特征点进行修正，得到对应的第一修正点，具体包括：

通过投影算法修正每个所述特征点的值，使每个所述特征点落在所述第一直线上。

4.根据权利要求1所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，对所述第一直线进行旋转，去除所述第一直线水平方向的倾角，得到第二直线，具体包括：

确定所述第一直线的中心点，以所述中心点为中心，对所述第一直线进行旋转，去除所述第一直线水平方向的倾角，使所述第一直线旋转为水平线。

5.根据权利要求1所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，根据以下公式计算所述距离d值：

其中：

其中，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离，f为摄像头的成像焦距，p_m为全部第二修正点的中点的像素坐标值。

6.根据权利要求5所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，根据以下公式计算所述夹角θ：

其中：

其中，g为投影仪光机出光口反向延长线的光学中心点到镜头平面的距离，p_i为第i个第二修正点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为第二修正点的数量，且i≠m。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于投影仪的梯形误差校正方法，其特征在于，根据得到的全部夹角对所述投影仪的投影画面进行梯形校正，具体包括：

对得到的全部夹角取平均，将夹角平均值传输给所述投影仪的控制芯片，所述控制芯片根据所述夹角平均值调整投影画面的投射角度。

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的用于投影仪的梯形误差校正方法。

9.一种用于投影仪的梯形误差校正装置，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，实现如权利要求1至7中任一项所述的用于投影仪的梯形误差校正方法。

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