CN112995625A - 用于投影仪的梯形校正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于投影仪的梯形校正方法及装置，涉及投影机技术领域。该方法包括：获取投影仪与目标区域之间的目标距离d_t值；通过投影仪向目标区域投射目标画面；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；根据目标距离d_t值和关联关系确定目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值；确定投影仪的目标偏转角θ_t值；根据目标偏转角θ_t值对投影仪进行梯形校正。本发明适用于投影仪的梯形校正，能够根据偏转角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，并且对于不同的投影距离都能够进行高精度校正。

Description

用于投影仪的梯形校正方法及装置

技术领域

本发明涉及投影仪技术领域，尤其涉及用于投影仪的梯形校正方法及装置。

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，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，提供用于投影仪的梯形校正方法及装置。

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校正方法，包括：

预先建立距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，所述距离d值为所述投影仪与预设区域之间的距离，所述水平夹角α值为所述投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角，所述偏移角δ值为所述摄像头在水平方向上和所述出光口的中心线的偏移角；

获取所述投影仪与目标区域之间的目标距离d_t值；

通过所述投影仪向所述目标区域投射目标画面，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；

根据所述目标距离d_t值和所述关联关系确定目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值；

根据识别出的特征点、所述目标水平夹角α_t值和所述目标偏移角δ_t值确定所述投影仪的目标偏转角θ_t值；

根据所述目标偏转角θ_t值对所述投影仪进行梯形校正。

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校正方法。

一种用于投影仪的梯形校正装置，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，通过预先确定投影距离与投影的水平夹角和偏移角之间的关联关系，然后对图像中的特征点进行识别，结合特征点和当前投影距离确定投影画面的偏转角，从而能够根据偏转角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，并且对于不同的投影距离都能够进行高精度校正。

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校正方法的其他实施例提供的δ曲线拟合示意图；

图4为本发明用于投影仪的梯形校正方法的其他实施例提供的α曲线拟合示意图；

图5为本发明用于投影仪的梯形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校正方法的实施例提供的流程示意图，该方法包括：

S1，预先建立距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，距离d值为投影仪与预设区域之间的距离，水平夹角α值为投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角，偏移角δ值为摄像头在水平方向上和出光口的中心线的偏移角；

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。

S2，获取投影仪与目标区域之间的目标距离d_t值；

S3，通过投影仪向目标区域投射目标画面，目标画面包含至少两个处于同一水平线的特征点；

应理解，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。

S4，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。

S5，根据目标距离d_t值和关联关系确定目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值；

S6，根据识别出的特征点、目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值确定投影仪的目标偏转角θ_t值；

S7，根据目标偏转角θ_t值对投影仪进行梯形校正。

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。

目标偏转角θ_t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。

本实施例适用于投影仪的梯形校正，通过预先确定投影距离与投影的水平夹角和偏移角之间的关联关系，然后对图像中的特征点进行识别，结合特征点和当前投影距离确定投影画面的偏转角，从而能够根据偏转角修正投影画面，使投影画面变成矩形，相比于现有技术，不需要预设参数，并且对于不同的投影距离都能够进行高精度校正。

可选地，在一些可能的实施方式中，预先建立距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，具体包括：

获取投影仪与预设区域之间的距离d值；

通过投影仪向预设区域投影校准画面，校准画面包含至少两个处于同一水平线的特征点；

通过摄像头拍摄校准画面，通过预设的图像识别算法对校准画面中的特征点进行识别；

根据识别出的特征点和距离d值确定投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角α值，以及摄像头在水平方向上和出光口的中心线的偏移角δ值；

改变距离d值，重复确定水平夹角α值和偏移角δ值，直到预设次数；

根据得到的多组水平夹角α值和偏移角δ值，确定距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据以下公式确定偏移角δ值：

其中，pi为第i个特征点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为特征点的数量，f为摄像头的成像焦距，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离。

需要说明的是，f跟随摄像头固定，误差很小。由于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，根据以下公式确定水平夹角α值：

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。

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，根据得到的多组水平夹角α值和偏移角δ值，确定距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，具体包括：

使用最小二乘法对多组距离d值和对应的多组偏移角δ值进行拟合，得到δ曲线，δ曲线的公式为：

通过拟合求解参数c1和参数b1，得到距离d值与偏移角δ值之间的关联关系；

使用最小二乘法对多组距离d值和对应的多组水平夹角α值进行拟合，得到α曲线，α曲线的公式为：

通过拟合求解参数c2和参数b2，得到距离d值与水平夹角α值之间的关联关系。

如图3所示，给出了δ曲线的拟合示意图，图中的点代表不同不同设备在不同距离上得到的δ值，图中使用了3种设备，对其中一个设备的曲线进行了拟合。

如图4所示，给出了α曲线的拟合示意图，图中的点代表不同不同设备在不同距离上得到的α值，图中使用了3种设备，对其中一个设备的曲线进行了拟合。

通过使用最小二乘法拟合得到曲线，能够提升关联关系的关联系，从而提高校正的准确度。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据识别出的特征点、目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值确定投影仪的目标偏转角θ_t值，具体包括：

将识别出的特征点分别代入预设的偏转角计算公式内，得到至少两个目标偏转角结果值，将得到的全部目标偏转角结果值取平均，得到目标偏转角θ_t值，其中，预设的偏转角计算公式包含特征点、目标水平夹角α_t值、目标偏移角δ_t值和目标偏转角θ_t值之间的关系。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据以下公式计算目标偏转角θ_t值：

其中：

其中，pi为第i个特征点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为特征点的数量，f为摄像头的成像焦距，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离，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。

应理解，将不同特征点的值代入公式后，可以得到多个目标偏转角θ_t值，对得到的全部目标偏转角θ_t值取平均，可以作为最终的目标偏转角θ_t值。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据目标偏转角θ_t值对投影仪进行梯形校正，具体包括：

将目标偏转角θ_t值传输给投影仪的控制芯片，控制芯片根据目标偏转角θ_t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校正方法。

如图5所示，本发明还提供一种用于投影仪的梯形校正装置，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 (10)

1.一种用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，包括：

预先建立距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，所述距离d值为所述投影仪与预设区域之间的距离，所述水平夹角α值为所述投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角，所述偏移角δ值为所述摄像头在水平方向上和所述出光口的中心线的偏移角；

获取所述投影仪与目标区域之间的目标距离d_t值；

通过所述投影仪向所述目标区域投射目标画面，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；

根据所述目标距离d_t值和所述关联关系确定目标水平夹角α_t值和目标偏移角δ_t值；

根据识别出的特征点、所述目标水平夹角α_t值和所述目标偏移角δ_t值确定所述投影仪的目标偏转角θ_t值；

根据所述目标偏转角θ_t值对所述投影仪进行梯形校正。

2.根据权利要求1所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，预先建立距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，具体包括：

获取所述投影仪与预设区域之间的距离d值；

通过投影仪向所述预设区域投影校准画面，所述校准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校准画面，通过预设的图像识别算法对所述校准画面中的特征点进行识别；

根据识别出的特征点和所述距离d值确定所述投影仪的出光口的实际投射区域的水平夹角α值，以及所述摄像头在水平方向上和所述出光口的中心线的偏移角δ值；

改变所述距离d值，重复确定水平夹角α值和偏移角δ值，直到预设次数；

根据得到的多组水平夹角α值和偏移角δ值，确定距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系。

3.根据权利要求2所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据以下公式确定所述偏移角δ值：

其中，pi为第i个特征点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为特征点的数量，f为摄像头的成像焦距，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离。

4.根据权利要求3所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据以下公式确定所述水平夹角α值：

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。

5.根据权利要求2所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据得到的多组水平夹角α值和偏移角δ值，确定距离d值、水平夹角α值和偏移角δ值之间的关联关系，具体包括：

使用最小二乘法对多组距离d值和对应的多组偏移角δ值进行拟合，得到δ曲线，所述δ曲线的公式为：

通过拟合求解参数c1和参数b1，得到距离d值与偏移角δ值之间的关联关系；

使用最小二乘法对多组距离d值和对应的多组水平夹角α值进行拟合，得到α曲线，所述α曲线的公式为：

通过拟合求解参数c2和参数b2，得到距离d值与水平夹角α值之间的关联关系。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据识别出的特征点、所述目标水平夹角α_t值和所述目标偏移角δ_t值确定所述投影仪的目标偏转角θ_t值，具体包括：

将识别出的特征点分别代入预设的偏转角计算公式内，得到至少两个目标偏转角结果值，将得到的全部目标偏转角结果值取平均，得到所述目标偏转角θ_t值，其中，所述预设的偏转角计算公式包含特征点、目标水平夹角α_t值、目标偏移角δ_t值和目标偏转角θ_t值之间的关系。

7.根据权利要求6所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据以下公式计算所述目标偏转角θ_t值：

其中：

其中，pi为第i个特征点的像素坐标值，i＝1,2,…,n，n为特征点的数量，f为摄像头的成像焦距，w为摄像头光学中心点和出光口中心线的垂直距离，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。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于投影仪的梯形校正方法，其特征在于，根据所述目标偏转角θ_t值对所述投影仪进行梯形校正，具体包括：

将所述目标偏转角θ_t值传输给所述投影仪的控制芯片，所述控制芯片根据所述目标偏转角θ_t值调整投影画面的投射角度。

9.一种存储介质，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8中任一项所述的用于投影仪的梯形校正方法。

10.一种用于投影仪的梯形校正装置，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8中任一项所述的用于投影仪的梯形校正方法。

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