CN113259644B - 激光投影系统及图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影系统以及图像校正方法，属于投影显示领域。激光投影设备可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

Description

激光投影系统及图像校正方法

技术领域

本公开涉及投影显示领域，特别涉及一种激光投影系统及图像校正方法。

背景技术

超短焦激光投影设备可以将投影图像投影显示至投影屏幕上。对于超短焦激光投影设备而言，由于投影成像的原理使得光学引擎出射的激光光束斜向上出射，因此该光学引擎与投影屏幕之间的位置必须严格对位，超短焦激光投影设备轻微的移位也会导致画面的形变或畸变。若用户不小心移动了超短焦激光投影设备，则超短焦激光投影设备投影显示的投影图像可能会超出投影屏幕，导致投影图像的显示效果较差。

发明内容

本公开实施例提供了一种激光投影系统及图像校正方法，可以解决相关技术中超短焦激光投影设备投影显示的投影图像可能会超出投影屏幕，导致投影图像的显示效果较差的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种激光投影系统，所述激光投影系统包括：激光投影设备、投影屏幕、摄像机以及偏振片，所述偏振片位于所述摄像机靠近所述投影屏幕的一侧；所述激光投影设备，用于：

响应于校正指令，将投影图像投影显示至所述投影屏幕；

获取所述摄像机透过所述偏振片对所述投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像，其中，所述偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，所述目标投影光束为被所述投影屏幕反射的投影光束中能够入射至所述偏振片的投影光束，所述投影光束为线偏振光；

根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

可选的，所述摄像机的镜头在所述偏振片所在平面内的正投影位于所述偏振片内。

可选的，所述偏振片的形状与所述镜头的形状相同。

可选的，所述偏振片固定在所述摄像机上，或者，所述偏振片固定在所述激光投影设备的壳体上。

可选的，所述偏振片位于所述激光投影设备投射至所述投影屏幕的投影光束的光路之外。

可选的，所述投影图像包括多个特征图形，所述投影屏幕为多边形；所述激光投影设备，用于：

对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置；

根据所述多个特征图形的目标投影位置和所述投影屏幕的顶点的初始位置，对所述待显示的投影图像的投影位置进行校正。

另一方面，提供了一种图像校正方法，应用于激光投影系统中的激光投影设备，所述激光投影系统还包括：投影屏幕、摄像机以及偏振片，所述偏振片位于所述摄像机靠近所述投影屏幕的一侧；所述方法包括：

响应于校正指令，将投影图像投影显示至所述投影屏幕；

获取所述摄像机透过所述偏振片对所述投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像，其中，所述偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，所述目标投影光束为被所述投影屏幕反射的投影光束中能够入射至所述偏振片的投影光束，所述投影光束为线偏振光；

根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

可选的，所述投影图像包括多个特征图形，所述投影屏幕为多边形；所述根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，包括：

对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置；

根据所述多个特征图形的目标投影位置和所述投影屏幕的顶点的初始位置，对所述待显示的投影图像的投影位置进行校正。

可选的，所述摄像机的透视变换系数包括多个；所述对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置，包括：

根据多个所述透视变换系数确定透视变换矩阵；

对于每个所述特征图形，根据所述透视变换矩阵的逆矩阵和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置。

可选的，所述方法还包括：

根据所述投影屏幕的多个顶点的初始位置，以及所述拍摄图像中所述投影屏幕的多个顶点的拍摄位置，确定所述摄像机的透视变换系数。

再一方面，提供了一种激光投影设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方面所述的图像校正方法。

又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令。当该指令由处理器加载并执行以实现上述方面所述的图像校正方法。

再一方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述方面所述的图像校正方法。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开实施例提供了一种激光投影系统及图像校正方法，激光投影设备可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。

并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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公开的一些实施例，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是相关技术提供的一种在投影屏幕上显示的投影图像的示意图；

图2是相关技术提供的另一种在投影屏幕上显示的投影图像的示意图；

图3是本公开实施例提供的一种激光投影系统的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的另一种激光投影系统的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种投影图像的示意图；

图6是本公开实施例提供的一种特征图形的示意图；

图7是本公开实施例提供的一种待显示的投影图像超出投影屏幕的示意图；

图8是本公开实施例提供的一种待显示的投影图像超出投影屏幕的示意图；

图9是本公开实施例提供的一种待显示的投影图像超出投影屏幕的示意图；

图10是本公开实施例提供的又一种激光投影系统的结构示意图；

图11是本公开实施例提供的一种图像校正方法的流程图；

图12是本公开实施例提供的另一种图像校正方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

相关技术中，参考图1，若激光投影设备投影显示的投影图像的背景色为白色，该投影图像中的特征点00的颜色可以为黑色。该特征点00会被自然光01(例如灯光或太阳光等强光)覆盖。参考图2，激光投影设备投影显示的投影图像的背景色为黑色，该投影图像中的特征点00的颜色为白色，该投影图像中特征点00会被自然光01覆盖。

由于照射至投影屏幕上的自然光会覆盖投影图像中的特征点，因此摄像机拍摄得到的拍摄图像中投影图像的特征点无法清晰显示，进而导致激光投影设备无法基于该拍摄图像准确地对待显示的投影图像进行校正。

需要说明的是，本公开实施例中的自然光指的是太阳发出的太阳光和普通光源发出的光，该普通光源可以为白炽灯发出的光或者发光二极管(

light-emitting diode，LED)灯发出的光。

图3是本公开实施例提供的一种激光投影系统的结构示意图。如图3所示，该激光投影系统可以包括激光投影设备10、投影屏幕20、摄像机30以及偏振片40。其中，该偏振片40位于摄像机30靠近投影屏幕20的一侧。

可选的，该激光投影设备10可以为超短焦激光投影设备，相应的，该摄像机30的镜头可以为超短焦超广角镜头。示例的，该激光投影设备10可以为超短焦激光投影电视。

该激光投影设备10可以用于响应于校正指令，将投影图像投影显示至投影屏幕20，并可以获取摄像机30透过偏振片40对投影屏幕20进行拍摄得到的拍摄图像，以及根据该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

在本公开实施例中，投影屏幕20可以对投射至其表面的光束进行漫反射。该偏振片40的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，该目标投影光束为被投影屏幕20反射的投影光束中能够入射至偏振片40的投影光束，该投影光束为线偏振光。

由于偏振片40的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此目标投影光束可以完全通过该偏振片40并进入摄像机30。又由于自然光不是偏振光，其在各个方向振动，因此仅会有少量的自然光透过偏振片40进入摄像机30。也即是，采用该偏振片40可以确保目标投影光束完全传输至摄像机30，并可以有效减少传输至摄像机30的自然光，因此确保了摄像机30拍摄的拍摄图像中投影图像的清晰度。进而，可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

需要说明的是，投影屏幕20可以包括投影区域和围绕该投影区域的边框，激光投影设备10投射至投影屏幕20的投影光束覆盖该投影区域和边框。因此，摄像机30透过偏振片40拍摄得到的拍摄图像中还包括该投影屏幕20的边框。

综上所述，本公开实施例提供了一种激光投影设备，该激光投影设备可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。

并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

参考图3和图4，该激光投影设备10可以包括激光光源101、显示控制组件102、光调制组件103和投影镜头104。并且，该激光投影设备10的壳体上可以设置有出光口105。

可选的，该激光光源101可以包括红色激光器、蓝色激光器和绿色激光器中的至少一种。该显示控制组件102可以为数字光处理(digital light processing，DLP)芯片。该光调制组件103可以为数字微镜器件(digital micro-mirror device，DMD)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)或硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)器件。

该激光光源101用于出射激光光束。该显示控制组件102与光调制组件103连接，该显示控制组件102用于基于该投影图像中像素的像素值生成光调制信号，并将该光调制信号传输至光调制组件103。该光调制组件103用于在该光调制信号的控制下将照射至其表面的激光光束调制成影像光束，并将该影像光束传输至投影镜头104。该投影镜头104用于将该影像光束通过出光口105投射至投影屏幕20，由此实现将投影图像投影显示至投影屏幕20。需要说明的是，上述被投影屏幕20反射的投影光束即为投影镜头104投射至投影屏幕20的影像光束。

在本公开实施例中，该偏振片40位于激光投影设备10投射至投影屏幕20的投影光束的光路之外(该投影光束即为投影镜头104投射至投影屏幕20的影像光束)，即该激光投影设备10投射至投影屏幕20的投影光束的光路与目标投影光束的光路不重叠。由此可以避免出现投影光束对目标投影光束产生干扰，而导致摄像机30拍摄的拍摄图像不清晰的问题，确保了拍摄图像的清晰度，进而确保了对待显示的投影图像的投影位置校正的准确性。

在本公开实施例中，上述校正指令可以是用户通过终端中安装的投影客户端触发的。该投影客户端的显示界面可以显示有校正按钮，该投影客户端在检测到用户针对该校正按钮的点击操作后，可以生成校正指令。之后投影客户端可以将该校正指令发送至激光投影设备10。激光投影设备10在接收到投影客户端发送的校正指令后，可以响应于该校正指令，将预先存储的投影图像投影显示至投影屏幕20。

或者，该校正指令可以是用户通过遥控器触发的，激光投影设备10在接收到遥控器发送的校正指令后，可以响应于该校正指令，将预先存储的投影图像投影显示至投影屏幕20。

或者，激光投影设备10上可以设置有校正按钮，该激光投影设备10在检测到用户针对该校正按钮的点击操作后，可以生成校正指令，进而可以响应于该校正指令，将预先存储的投影图像投影显示至投影屏幕20。

或者，激光投影设备10可以周期性生成校正指令，并可以响应于该校正指令，将预先存储的投影图像投影显示至投影屏幕20。也即是，该激光投影设备10可以周期性执行预先存储的投影图像的校正流程。

在本公开实施例中，该摄像机30的镜头在偏振片40所在平面内的正投影位于偏振片40内，由此确保进入摄像机30的光束均为偏振片40允许通过的光束，进而确保摄像机30拍摄的拍摄图像的可靠性。

该偏振片40的形状与镜头的形状相同，例如，该偏振片40的形状和镜头的形状均可以为圆形，即该偏振片40为圆形偏振片。

该偏振片40固定在摄像机30上。或者，该偏振片40固定在激光投影设备10的壳体上，可选的，该激光投影设备10的壳体上可以设置有凹槽，该偏振片40可以固定在该凹槽内。

在本公开实施例中，该投影图像可以包括阵列排布的多个特征图形，该投影图像的背景色与特征图形的颜色不同，且该特征图形可以为十字形或者多边形等。参考图5，投影图像02可以包括4×4共16个特征图形020，该投影图像02的背景色为白色，该每个特征图形020为黑色的十字形。该投影屏幕20可以为多边形，例如，该投影屏幕20可以为四边形。

在本公开实施例中，该投影屏幕可以为多边形。激光投影设备10在获取到拍摄图像之后，可以确定该拍摄图像中投影屏幕20的多个顶点的拍摄位置，并可以根据该投影屏幕20的多个顶点的初始位置，以及拍摄图像中投影屏幕20的多个顶点的拍摄位置，确定该摄像机30的透视变换系数。该对于每个特征图形，激光投影设备10可以根据摄像机30的透视变换系数和该特征图形在拍摄图像中的拍摄位置，确定特征图形在投影屏幕20上的目标投影位置。并根据多个特征图形的目标投影位置和投影屏幕20的顶点的初始位置，对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

可选的，该投影屏幕20可以为四边形，例如可以为矩形。相应的，该投影屏幕20可以包括第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点共四个顶点。其中，该第一顶点可以为该投影屏幕20的左上顶点，该第二顶点可以为该投影屏幕20的右上顶点，该第三顶点可以为该投影屏幕20的左下顶点，该第四顶点可以为该投影屏幕20的右下顶点。

可选的，投影屏幕的边框20可以包括内边框和外边框，该四个顶点可以为该内边框的顶点，也可以为该外边框的顶点，本公开实施例对此不做限定。

其中，每个顶点的位置由两个坐标确定，该投影屏幕20的第一顶点的拍摄位置为(a1，b1)，该投影屏幕20的第一顶点的初始位置为(x1，y1)。该投影屏幕20的第二顶点的拍摄位置为(a2，b2)，该投影屏幕20的第二顶点的初始位置为(x2，y2)。该投影屏幕20第三顶点的拍摄位置为(a3，b3)，投影屏幕20的第三顶点的初始位置为(x3，y3)。该投影屏幕20第四顶点的拍摄位置为(a2，b2)，投影屏幕20的第四顶点的初始位置为(x4，y4)。上述四个顶点的初始位置、四个顶点的拍摄位置以及透视变换系数k0至k7可以满足：

基于上述公式，激光投影设备10可以确定以下方程(1)至方程(8)共8个方程，并可以通过求解该8个方程确定出透视变换系数k0至k7。

方程(1)：a1＝k0×x1+k1×y1+k2-k6×x1×a1-k7×y1×a1；

方程(2)：b1＝k3×x1+k4×y1+k5-k6×x1×b1-k7×y1×b1；

方程(3)：a2＝k0×x2+k1×y2+k2-k6×x2×a2-k7×y2×a2；

方程(4)：b2＝k3×x2+k4×y2+k5-k6×x2×b2-k7×y2×b2；

方程(5)：a3＝k0×x3+k1×y3+k2-k6×x3×a3-k7×y3×a3；

方程(6)：b3＝k3×x3+k4×y3+k5-k6×x3×b3-k7×y3×b3；

方程(7)：a4＝k0×x4+k1×y4+k2-k6×x4×a4-k7×y4×a4；

方程(8)：b4＝k3×x4+k4×y4+k5-k6×x4×b4-k7×y4×b4。

激光投影设备10在确定多个透视变换系数之后，可以根据该多个透视变换系数确定透视变换矩阵，并可以确定该透视变换矩阵的逆矩阵K^-1。对于每个特征图形，激光投影设备10可以根据该透视变换矩阵的逆矩阵K^-1和该特征图形的拍摄位置，确定该特征图形在投影屏幕20上的目标投影位置。

其中，该透视变换矩阵K和透视变换矩阵的逆矩阵K^-1均可以为3×3的矩阵，该K×K^-1＝E，该E为3×3的单位矩阵。该透视变换矩阵K满足：

透视变换矩阵的逆矩阵K^-1满足：该

该拍摄图像中拍摄位置为(a，b)的特征图形在投影屏幕20上的目标投影位置(X1，Y1)满足：X1＝t₁₁×w×a+t₁₂×w×b+t₁₃×w；Y1＝t₂₁×w×a+t₂₂×w×b+t₂₃×w。该w满足：

t_ij为逆矩阵K^-1中第i行第j列的参数，i和j均为小于等于3的正整数。

在本公开实施例中，由于透视变换系数与摄像机30的拍摄位置、摄像机30与投影屏幕20的距离以及摄像机30的分辨率相关。对于每张拍摄图像，激光投影设备10均基于该拍摄图像确定摄像机30的透视变换系数，并基于该透视变换系数和特征图形的拍摄位置确定该特征图形的目标投影位置，因此提高了对该特征图形的目标投影位置确定的准确性。

在本公开实施例中，激光投影设备10在确定多个特征图形和投影屏幕20的多个顶点的拍摄位置时，可以对该拍摄图像进行灰度处理，得到灰度图像。之后，激光投影设备10可以根据该灰度图像中每个像素的灰度值，确定该拍摄图像中的投影屏幕20的每个特征图形的拍摄位置和投影屏幕20的多个顶点的拍摄位置。

其中，该灰度图像中每个像素的灰度值范围可以为[0，255]。其中，像素的灰度值为0的像素在该灰度图像中呈现出来是黑色，像素的灰度值为255的像素在该灰度图像中呈现出来是白色。

在本公开实施例中，每个特征图形可以由一个目标像素组所包括的多个目标像素组成。由于相邻两个特征图形之间的间距位于第一像素范围内，因此相邻两个目标像素组之间的间距位于该第一像素范围内，且每个目标像素组包括的多个目标像素中任意相邻两个目标像素的间距位于第二像素范围内。其中，该第一像素范围和第二像素范围均为激光投影设备中预先存储的固定范围。

激光投影设备10可以识别灰度图像中灰度值小于第一灰度值阈值的多个像素，并可以从该多个像素中确定出多个目标像素组，进而可以得到该每个目标像素组包括的多个目标像素的拍摄位置。之后，参考图6，激光投影设备10可以将该每个目标像素组形成的特征图形的顶点像素(例如图6所示的顶点像素A)在拍摄图像中的拍摄位置，确定为与该目标像素组对应的特征图形的拍摄位置。或者，激光投影设备10可以将该目标像素组形成的特征图形的中心点像素在拍摄图像中的拍摄位置，确定与该目标像素组对应的特征图形的拍摄位置。若每个特征图形的形状为多边形，则激光投影设备10可以确定该目标像素组围成的特征图形的多个顶点像素在拍摄图像中的拍摄位置，并可以将该多个顶点像素的拍摄位置的平均值确定为与该目标像素组对应的特征图形的拍摄位置。其中，该第一灰度值阈值为激光投影设备10中预先存储的固定范围。

本公开实施例以投影屏幕20的多个顶点为外边框的顶点为例进行说明。若投影屏幕20的边框的颜色为黑色，则激光投影设备10可以将该灰度图像中灰度值小于第二灰度值阈值的像素确定为边缘像素，其中，多个边缘像素形成的图案的形状为四边形，每个边缘像素的位置的绝对值大于任一特征图形的位置的绝对值。之后激光投影设备10可以将该边缘像素在灰度图像中的位置确定为拍摄图像中的投影屏幕20的边框上每个像素的位置，并可以将该边缘像素中距离灰度图像的中心点最远的四个点的位置确定为该四个顶点的拍摄位置。其中，该第二灰度值阈值可以为激光投影设备中预先存储的固定数值。

由于投影屏幕20的内边框和外边框的颜色相近，因此投影屏幕20的内边框和外边框之间的像素的灰度值处于一个固定的范围内，采用该方法确定出多个边缘像素在灰度图像中的位置为该拍摄图像中的投影屏幕20的内边框和外边框上每个像素的位置。

在本公开实施例中，激光投影设备10在对待显示的投影图像的投影位置进行校正的过程中，可以基于多个特征图形的目标投影位置和投影屏幕20的顶点的初始位置确定待投影图像的校正参数，并可以基于该校正参数对待显示的投影图像进行校正处理。进而激光投影设备可以将该校正处理后的待显示的投影图像投影至投影屏幕上，由此实现对待显示的投影图像的投影位置的校正。

其中，校正参数可以包括待显示的投影图像中多个顶点在第一图像坐标系的校正位置。若待显示的投影图像为四边形，则该待显示的投影图像的顶点可以包括左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点。

下文对激光投影设备确定待显示的投影图像中目标顶点在第一图像坐标系的校正位置的过程进行介绍，其中该目标顶点可以为待显示的投影图像的任一顶点：

首先，激光投影设备可以确定投影屏幕的边框的目标顶点的位置与该多个特征图形中目标特征图形的目标投影位置之间的实际相对位置，该目标特征图形可以为多个特征图形中距离该目标顶点的投影位置最近的特征图形。例如，假设该待显示的投影图像的目标顶点为右上顶点，则该目标特征图形可以为多个特征图形中位于右上角的特征图形。激光投影设备进而可以确定该边框的目标顶点的位置与目标特征图形的初始投影位置的初始相对位置，并可以根据该实际相对位置和初始相对位置确定目标偏移量。

其中，该目标偏移量即为投影图像的目标顶点在投影屏幕的目标投影位置相对于其初始投影位置的偏移量。可以理解的是，该目标偏移量可以为包括偏移方向和偏移数值大小的矢量。

该边框的目标顶点可以为边框的多个顶点中与待显示的投影图像中的目标顶点处于相同方位上的顶点。投影图像的目标顶点为投影图像的多个顶点中与待显示的投影图像中的目标顶点处于相同方位上的顶点。示例的，若待显示的投影图像中的目标顶点为该待显示的投影图像的右上顶点，则该边框的目标顶点为该边框的右上顶点，该投影图像的目标顶点为该投影图像的右上顶点。

之后，激光投影设备10可以基于该目标偏移量，从预先存储的对应关系中确定出待显示的投影图像的目标顶点在第一图像坐标系中的像素偏移量，由此可以根据该像素偏移量以及该待显示的投影图像的目标顶点在第一图像坐标系中初始位置，确定出该待显示的投影图像的目标顶点在第一图像坐标系的校正位置。

其中，该像素偏移量可以为包括偏移方向和偏移数值大小的矢量。该对应关系可以为在屏幕坐标系中的偏移量与在第一图像坐标系中的偏移量的对应关系。该目标特征图形的初始投影位置为该投影图像位于投影屏幕20内时，该目标特征图形在投影屏幕20中的投影位置。

基于上述方法，激光投影设备10可以确定出待显示的投影图像中每个顶点在第一图像坐标系的校正位置，并可以根据待显示的投影图像中每个顶点在第一图像坐标系的校正位置，对待显示的投影图像进行校正处理，从而得到校正处理后的待显示的投影图像。

可选的，对于待显示的投影图像中的每个顶点，激光投影设备可以将该顶点以及位于该顶点的初始位置与校正位置之间的像素点均移动至该顶点的校正位置处，由此实现对待显示的投影图像的校正处理。

在本公开实施例中，该目标特征图形的目标投影位置、初始投影位置以及投影屏幕的多个顶点的初始位置均可以是指在投影屏幕的屏幕坐标系中的位置。该待显示的投影图像中顶点的校正位置和初始位置是指在待显示的投影图像的第一图像坐标系中的位置。每个特征图形和投影屏幕的顶点在拍摄图像中的拍摄位置是指在拍摄图像的第二图像坐标系中的位置。

其中，该屏幕坐标系的原点为投影屏幕的中心点，该屏幕坐标系的横轴平行于该投影屏幕的像素行方向，该屏幕坐标系的纵轴平行于该投影屏幕的像素列方向。该第一图像坐标系的原点为待显示的投影图像的中心点，该第一图像坐标系的横轴平行与该待显示的投影图像的像素行方向，该第一图像坐标系的纵轴平行与该待显示的投影图像的像素列方向。该第二图像坐标系的原点为拍摄图像的中心点，该第二图像坐标系的横轴平行与该拍摄图像的像素行方向，该第二图像坐标系的纵轴平行与该拍摄图像的像素列方向。

可选的，目标特征图形的目标投影位置可以包括横坐标和纵坐标，目标特征图形的初始投影位置可以包括横坐标和纵坐标。投影屏幕的边框的目标顶点的位置可以包括横坐标和纵坐标。实际相对位置可以包括：第一绝对值和第二绝对值。该第一绝对值为第一差值的绝对值，第一差值为边框的目标顶点的位置的横坐标的数值与目标投影位置的横坐标的数值的差值，第二绝对值为第二差值的绝对值，第二差值为边框的目标顶点的位置的纵坐标的数值与目标投影位置的纵坐标的数值的差值。

初始相对位置可以包括：第三绝对值和第四绝对值，该第三绝对值为第三差值的绝对值，该第三差值为边框的目标顶点的位置的横坐标的数值与初始投影位置的横坐标的数值的差值。第四绝对值为第四数值的绝对值，第四数值为边框的目标顶点的位置的纵坐标的数值与初始投影位置的纵坐标的数值差值。

上述目标偏移量的偏移数值可以包括第一目标偏移值和第二目标偏移值，第一目标偏移值为第三绝对值与第一绝对值的差值的绝对值，第二目标偏移值为第四绝对值与第二绝对值的差值的绝对值。目标偏移量的偏移方向可以包括第一方向和第二方向，该第一方向为平行于像素行方向，且远离屏幕坐标系的中心点的方向。第二方向为平行于像素列方向，且远离屏幕坐标系的中心点的方向。像素偏移量的偏移数值可以包括第一像素偏移值和第二像素偏移值。

下文以投影屏幕20的边框的目标顶点为右上顶点为例进行说明，若第三绝对值小于第一绝对值，则激光投影设备10可以确定投影图像的右上顶点的目标投影位置相对于其初始投影位置，沿第一方向偏移了第一目标偏移值。若待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标大于0，则激光投影设备10可以确定待显示的投影图像中的右上顶点的校正位置的横坐标为该待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标与第一像素偏移值的差值。若待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标小于0，则激光投影设备10可以确定待显示的投影图像中的右上顶点的校正位置的横坐标为该待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标与第一像素偏移值之和。

若第三绝对值大于第一绝对值，则激光投影设备10可以确定投影图像的右上顶点的目标投影位置相对于其初始投影位置，沿与第一方向相反的方向偏移了第一目标偏移值。若待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标大于0，则激光投影设备10可以确定待显示的投影图像中的右上顶点的校正位置的横坐标为该待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标与第一像素偏移值之和。若待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标小于0，则激光投影设备10可以确定待显示的投影图像中的右上顶点的校正位置的横坐标为该待显示的投影图像中的右上顶点在第一图像坐标系的初始位置的横坐标与第一像素偏移值的差值。

若第四绝对值小于第二绝对值，则激光投影设备10可以确定投影图像的右上顶点的目标投影位置相对于其初始投影位置，沿第二方向偏移了第二目标偏移值。激光投影设备可以采用上述方法确定右上顶点的校正位置。

若第四绝对值大于第二绝对值，则激光投影设备10可以确定投影图像的右上顶点的目标投影位置相对于其初始投影位置，沿与第二方向相反的方向偏移了第二目标偏移值。激光投影设备10可以采用上述方法确定右上顶点的校正位置。

基于上述方法，激光投影设备10可以确定出待显示的投影图像的左上顶点、左下顶点、右上顶点和右下顶点在第一图像坐标系的校正位置。

示例的，假设待显示的投影图像的右上顶点的初始位置大于校正位置，则激光投影设备10可以将待显示的投影图像的右上顶点以及位于该右上顶点的初始位置与校正位置之间的像素点均调整至该校正位置处。由此实现对该待显示的投影图像的校正处理，即缩小该待显示的投影图像，进而实现将待显示的投影图像显示在投影屏幕20的边框内，且不会发生形变。

在本公开实施例中，参考图7和图8，在激光投影设备10发生位移之后，投影屏幕20和待显示的投影图像030之间存在夹角，此时，该待显示的投影图像030会发生梯形形变，且该待显示的投影图像超出投影屏幕20之外。参考图9，在激光投影设备10的投影镜头104发生较大畸变后，该待显示的投影图像030的边缘会存在形变，且该待显示的投影图像超出投影屏幕20之外。

采用本公开实施例提供的方法，即便在激光投影设备10的投影镜头104发生较大畸变或者该激光投影设备10发生位移的情况下，该待显示的投影图像可以位于投影屏幕20内，且该投影显示在投影屏幕20上待显示的投影图像也不会发生形变，确保待显示的投影图像的显示效果较好。

综上所述，本公开实施例提供了一种激光投影设备，可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。

并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

图10是本公开实施例提供的一种激光投影系统的结构示意图，如图10所示，该激光投影系统中的激光投影设备10还可以包括偏移量确定电路106和位置确定电路107。

其中，该偏移量确定电路106与该摄像机30和位置确定电路107连接。该偏移量确定电路106用于接收摄像机30发送的拍摄图像，并基于该拍摄图像确定上述目标偏移量。并将该目标偏移量发送至位置确定电路107。

该位置确定电路107与显示控制组件102连接，该位置确定电路107用于基于该目标偏移量确定待显示的投影图像的目标顶点在第一图像坐标系的校正位置，并基于该校正位置对待显示的投影图像进行校正处理，以及将该校正处理后的待显示的投影图像发送至显示控制组件102。

该显示控制组件102可以根据该校正处理后的待显示的投影图像中像素的像素值生成光调制信号，并将该光调制信号发送至光调制组件103。该光调制组件103用于在该光调制信号的控制下将照射至其表面的激光光束传输至投影镜头104。该投影镜头104用于将该影像光束投射至投影屏幕20，由此实现将该校正处理后的待显示的投影图像投影显示至投影屏幕20，进而实现对待显示的投影图像的投影位置的校正。

图11是本公开实施例提供的一种图像校正方法的流程图，该方法可以应用于图3、图4或图10所示的激光投影设备10。如图11所示，该方法可以包括：

步骤1101、响应于校正指令，将投影图像投影显示至投影屏幕。

步骤1102、获取摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像。

其中，偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，目标投影光束为被投影屏幕反射的投影光束中能够入射至偏振片的投影光束，投影光束为线偏振光。

步骤1103、根据拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

上述步骤1101至步骤1103的具体实现方式可以参考上述系统实施例，本公开实施例在此不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供了一种图像校正方法，该方法可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。

并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

图12是本公开实施例提供的另一种图像校正方法的流程图，该方法可以应用于图3、图4或图10所示的激光投影设备10。如图12所示，该方法可以包括：

步骤1201、响应于校正指令，将投影图像投影显示至投影屏幕。

步骤1202、获取摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像，其中，偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，目标投影光束为被投影屏幕反射的投影光束中能够入射至偏振片的投影光束，投影光束为线偏振光。

步骤1203、根据投影屏幕的多个顶点的初始位置，以及拍摄图像中投影屏幕的多个顶点的拍摄位置，确定摄像机的透视变换系数。

步骤1204、对于每个特征图形，根据摄像机的透视变换系数和特征图形在拍摄图像中的拍摄位置，确定特征图形在投影屏幕上的目标投影位置。

可选的，投影图像包括多个特征图形，投影屏幕为多边形；

可选的，摄像机的透视变换系数包括多个，激光投影设备可以根据多个透视变换系数确定透视变换矩阵，对于每个特征图形，激光投影设备可以根据透视变换矩阵的逆矩阵和特征图形在拍摄图像中的拍摄位置，确定特征图形在投影屏幕上的目标投影位置。

步骤1205、根据多个特征图形的目标投影位置和投影屏幕的顶点的位置，对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

在本公开实施例中，摄像机的镜头在偏振片所在平面内的正投影位于偏振片内。偏振片的形状与镜头的形状相同。偏振片固定在摄像机上，或者，偏振片固定在激光投影设备的壳体上。

上述步骤1201至步骤1205的具体实现方式可以参考上述系统实施例，本公开实施例在此不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供了一种图像校正方法，该方法可以基于拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，由此避免待显示的投影图像超出投影屏幕之外，确保了待显示的投影图像的显示效果。

并且，由于拍摄图像是摄像机透过偏振片对投影屏幕进行拍摄得到的，且该偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，因此可以确保目标投影光束完全传输至摄像机，并可以有效减少传输至摄像机的自然光。由于降低了外界自然光的干扰，因此确保了拍摄图像中投影图像的清晰度，进而可以确保基于该拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正的准确性。

本公开实施例提供了一种激光投影设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例所示的图像校正方法，例如，可以执行上述图11或图12所示的图像校正方法。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令。当该指令由处理器加载并执行以实现上述实施例所示的图像校正方法，例如，可以执行上述图11或图12所示的图像校正方法。

本公开实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例所示的图像校正方法，例如，可以执行上述图11或图12所示的图像校正方法。

在本公开实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本申请实施例中术语“至少一个”的含义是指一个或多个以上。本申请实施例中术语“多个”的含义是指两个或两个以上。本公开实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光投影系统，其特征在于，所述激光投影系统包括：激光投影设备、投影屏幕、摄像机以及偏振片，所述偏振片位于所述摄像机靠近所述投影屏幕的一侧；所述激光投影设备，用于：

响应于校正指令，将投影图像投影显示至所述投影屏幕；

获取所述摄像机透过所述偏振片对所述投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像，其中，所述偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，所述目标投影光束为被所述投影屏幕反射的投影光束中能够入射至所述偏振片的投影光束，所述投影光束为线偏振光；

根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

2.根据权利要求1所述的激光投影系统，其特征在于，所述摄像机的镜头在所述偏振片所在平面内的正投影位于所述偏振片内。

3.根据权利要求1所述的激光投影系统，其特征在于，所述偏振片的形状与所述摄像机的镜头的形状相同。

4.根据权利要求1至3任一所述的激光投影系统，其特征在于，所述偏振片固定在所述摄像机上，或者，所述偏振片固定在所述激光投影设备的壳体上。

5.根据权利要求1至3任一所述的激光投影系统，其特征在于，所述偏振片位于所述激光投影设备投射至所述投影屏幕的投影光束的光路之外。

6.根据权利要求1至3任一所述的激光投影系统，其特征在于，所述投影图像包括多个特征图形，所述投影屏幕为多边形；所述激光投影设备，用于：

对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置；

根据所述多个特征图形的目标投影位置和所述投影屏幕的顶点的初始位置，对所述待显示的投影图像的投影位置进行校正。

7.一种图像校正方法，其特征在于，应用于激光投影系统中的激光投影设备，所述激光投影系统还包括：投影屏幕、摄像机以及偏振片，所述偏振片位于所述摄像机靠近所述投影屏幕的一侧；所述方法包括：

响应于校正指令，将投影图像投影显示至所述投影屏幕；

获取所述摄像机透过所述偏振片对所述投影屏幕进行拍摄得到的拍摄图像，其中，所述偏振片的偏振化方向平行于目标投影光束的振动方向，所述目标投影光束为被所述投影屏幕反射的投影光束中能够入射至所述偏振片的投影光束，所述投影光束为线偏振光；

根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述投影图像包括多个特征图形，所述投影屏幕为多边形；所述根据所述拍摄图像对待显示的投影图像的投影位置进行校正，包括：

对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置；

根据所述多个特征图形的目标投影位置和所述投影屏幕的顶点的初始位置，对所述待显示的投影图像的投影位置进行校正。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述摄像机的透视变换系数包括多个；所述对于每个所述特征图形，根据所述摄像机的透视变换系数和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置，包括：

根据多个所述透视变换系数确定透视变换矩阵；

对于每个所述特征图形，根据所述透视变换矩阵的逆矩阵和所述特征图形在所述拍摄图像中的拍摄位置，确定所述特征图形在所述投影屏幕上的目标投影位置。

10.根据权利要求7至9任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述投影屏幕的多个顶点的初始位置，以及所述拍摄图像中所述投影屏幕的多个顶点的拍摄位置，确定所述摄像机的透视变换系数。

Images