CN113506492B - 一种投影装置及其全宽幅钢琴键盘画面的投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乐器示教技术领域内的一种投影装置及其全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，包括基座、支撑板、夹持杆、投影光机以及控制板；支撑板的一端与基座转动连接，支撑板的另一端与夹持杆连接，多个投影光机以间隔的方式安装于夹持杆内，控制板安装于基座上，基座上设有容置槽，支撑板通过折叠的方式扣合于容置槽内；控制板将每一帧全宽幅钢琴键盘画面切割为多份分割画面，分割画面的份数小于等于投影光机的数量，每一份分割画面通过一个投影光机投影，多份分割画面通过位于夹持杆上相邻的多个投影光机投影拼接为全宽幅钢琴键盘画面。本发明提供的投影装置为钢琴的教学培训、练习等提供虚拟的显示界面，携带方便，可降低钢琴初学的难度和门槛。

Description

一种投影装置及其全宽幅钢琴键盘画面的投影方法

技术领域

本发明涉及一种乐器示教技术领域，具体地，涉及一种投影装置及其全宽幅钢琴键盘画面的投影方法。

背景技术

投影仪是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式不同，有CRT，LCD，DLP等不同类型。钢琴是一种源自西洋古典音乐的键盘乐器，普遍用于独奏、重奏、伴奏等演出，作曲和排练音乐十分方便，但是对于新手来说，乐器弹奏培训花费时间长且费用昂贵，而对于教师来说，传统的教学模式显得效率低下。另外，在目前的现有技术中，由于钢琴的琴键具有规范大小的宽窄，且由于为长条形状，投影仪难以实现高清晰度的投影虚拟画面的显示，因此智能示教系统的开发很有必要。

经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN111028555A，公开了一种基于全息影技术的钢琴弹奏教学辅助装置，包括装置本体、钢琴以及控制系统，装置本体包括全息画面播放模块、感应装置模块和主机，钢琴包括琴键、面板和支架，全息画面播放装置设置于面板上方，全息画面播放模块包括微型投影机、显示屏、折射玻璃以及画面，显示屏平铺于全息画面播放模块的上方，微型投影机设置于显示屏下方边缘处，折射玻璃、画面均设置于于面板与显示屏之间，感应模块包括激光感应器，激光感应器设置于微型投影机内部，主机设置于支架一侧，微型投影机、显示屏均与主机连接。该发明专利技术就存在上述相关问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种投影装置及其全宽幅钢琴键盘画面的投影方法。

根据本发明提供的一种投影装置，包括基座、支撑板、夹持杆、投影光机以及控制板；

所述支撑板的一端与所述基座转动连接，所述支撑板的另一端与所述夹持杆连接，多个所述投影光机以间隔的方式安装于所述夹持杆内，所述控制板安装于所述基座上，所述基座上设有容置槽，所述支撑板通过折叠的方式扣合于所述容置槽内；

所述控制板将每一帧全宽幅钢琴键盘画面切割为多份分割画面，所述分割画面的份数小于等于所述投影光机的数量，每一份所述分割画面通过一个所述投影光机投影，多份所述分割画面通过位于所述夹持杆上相邻的多个所述投影光机投影拼接为全宽幅钢琴键盘画面。

一些实施方式中，安装于所述夹持杆内的所述投影光机的数量为2-5个。

一些实施方式中，还包括摄像仪，所述摄像仪用于获取所述分割画面以及所述分割画面投放处的钢琴键盘面的信息并反馈给所述控制板。

一些实施方式中，还包括手型探测器，所述手型探测器用于获取弹奏琴键的动作信息并将反馈至所述控制板，所述控制板根据所述手型探测器传递的信号识别并分析弹奏的琴键。

一些实施方式中，所述手型探测器为结构光传感器或TOF传感器。

一些实施方式中，还包括播放器，所述播放器与所述控制板电连接，所述控制板控制所述播放器是否播放音乐。

一些实施方式中，所述分割画面的拼接校正通过定位点实现。

一些实施方式中，相邻两幅拼接的所述分割画面中的所述定位点通过重合方式或对接方式进行接合。

本发明还提供了一种全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，采用所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影装置，包括如下步骤：

拼接画面分割步骤：所述控制板将每一帧全宽幅钢琴键盘画面切割为多份分割画面，所述分割画面的份数小于等于所述投影光机数量，每一份所述分割画面通过相对应的一个所述投影光机投影至钢琴键盘面上；

分割画面调整拼接步骤：所述摄像仪捕获钢琴键盘面以及投放于所述钢琴键盘面上所有的所述分割画面信息传送至所述控制板，所述控制板识别所述钢琴键盘面和所述分割画面的顶点坐标并根据所述分割画面的份数计算出钢琴键盘面的分割顶点坐标，通过所述钢琴键盘面的分割顶点坐标与所述分割画面的顶点坐标的位移差获取每一个所述分割画面的顶点坐标需要执行的相应位移，进而将所述分割画面的顶点坐标调整至与所述钢琴键盘面的顶点坐标以及分割顶点坐标相重合，完成全宽幅钢琴键盘画面的拼接。

一些实施方式中，还包括全宽幅钢琴键盘画面拼接校验步骤：所述拼接画面分割步骤中，相邻两幅所述分割画面中还包括相接合的定位点，所述摄像仪获取相邻两幅所述分割画面中的所述定位点的接合信息并传递至所述控制板，所述控制板根据拼接的全宽幅钢琴键盘画面中所述定位点的接合度确定是否调整所述分割画面的形状。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的投影装置为钢琴的教学培训、练习等提供虚拟的显示界面，设计简单，携带方便，可降低钢琴初学的难度和门槛。

2、本发明提供的投影装置通过分割再组装的形式可将全宽幅钢琴键盘的画面完整地投影至预设的投影面上，解决了单一投影仪投影宽度不达标无法投影完整画面以及多个投影仪难以协同配合的技术问题。

3、本发明提供的投影装置通过每一帧全宽幅钢琴键盘画面被切割后形成的分割画面上设置有定位点，且相邻两幅分割画面的定位点相匹配对接，使得分割画面在投影后的拼接可调节性增强，提高拼接后的画面的质量与显示效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的投影装置安装于钢琴上的工作示意图；

图2为本发明全宽幅钢琴键盘画面的投影方法的工作流程图；

图3为本发明投影分割画面并拼接的过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种投影装置，具体的是提供一种能够将全宽幅钢琴键盘画面投影至预设面上进行显示的投影装置，包括基座1、支撑板2、夹持杆3、投影光机4和控制板。支撑板2以转动的方式连接于基座1上，优选为支撑板2一端通过铰接轴转动连接于基座1的侧边，使得支撑板2可以翻转折叠于基座1上，缩小投影装置的体积。支撑板2的另一端与夹持杆3相连接，其连接方式可通过螺接、卡接或焊接等形式连接，优选为可拆卸的卡接形式，提高组装效率。夹持杆3上安装有多个投影光机4，多个投影光机4为并排设置，投影光机4与夹持杆3的固定连接方式可通过在夹持杆3上开设有容置投影光机4的凹槽，将投影光机4容置于夹持杆3上的凹槽内即可，投影光机4与控制板电连接。优选的，投影光机4的数量根据钢琴的长度设置为2-5个。控制板安装于基座1上，优选的，基座1内置有腔体结构，控制板安装于基座1的腔体内。控制板用于切割投影画面并获取投影信息，并对获取的信息进行分析，输出控制信号。当控制板获取到要投影的每一帧全宽幅钢琴键盘画面信息后，控制板根据每一帧全宽幅钢琴键盘画面的长度切割成至少2份分割画面5，宽度较宽时可切割成3份、4份、5份甚至更多，但每一帧全宽幅钢琴键盘画面被切割成的分割画面5的份数不超过安装于夹持杆3上的投影光机4的总数量。被切割的多份分割画面5通过控制板依次传递至位于夹持杆3上相邻的同数量的投影光机4上，通过投影光机4将被切割的多份分割画面5投影至相应的基面后，多份分割画面5可依次拼接成完整的全宽幅钢琴键盘画面。

本发明提供的投影装置通过分割再组装的形式可将全宽幅钢琴键盘的画面完整地投影至预设的投影面上，解决了单一投影仪投影宽度不达标无法投影完整画面以及多个投影仪难以协同配合的技术问题。另外，本发明提供的投影装置可置于钢琴上，通过控制板与投影光机将曲谱等视觉教程画面投影至钢琴的琴键上，也可在没有钢琴的情况下，将本投影装置放置在一平台上，投影出一个虚拟的全宽幅钢琴键盘画面，通过配套其他直观的视觉跟随演奏教程，引导用户进行虚拟练习。即本发明提供的投影装置为钢琴的教学培训、练习等提供虚拟的显示界面，设计简单，携带方便，可降低钢琴初学的难度和门槛。

优选的，投影装置中还安装有摄像仪，摄像仪与控制板电连接，摄像仪用于捕获投影的分割画面5信息以及分割画面5的拼接信息并将该信息传递至控制板，控制板根据反馈的分割画面5的拼接信息确定是否调整分割画面5的位置。其摄像仪可安装于夹持杆3、支撑板2或基座1中的任何一处，优选安装于夹持杆3上，提高捕获的画面信息的精准度。

进一步的，投影装置中还安装有手型探测器，手型探测器安装于夹持杆3、支撑板2或基座1中的任何一处。手型探测器用于获取弹奏钢琴琴键的动作信息并将信息传递至控制板上，进而通过控制板根据获取的信息识别并分析所弹奏的琴键。其手型探测器可选用3D结构光感应器，此时，手型探测器优选安装于夹持杆3上。3D结构光感器通过扫描虚拟琴键区域，生成桌面平面和用户双手的实时3D数据并传递至控制板，进而通过控制板判断相应的琴键是否有手指按下。手型传感器还可选用TOF传感器进行探测，此时TOF传感器优选安装于基座1上，同样扫描琴键区域，可以通过测量用户手指离扫描仪的角度和距离信息并传递至控制板，使得控制板通过读取该信息判断手指的位置是否弹下虚拟琴键。

优选的，投影装置中还安装有播放器，控制板控制播放器的开关。播放器主要用于播放与钢琴琴键相适配的乐声，主要适用无钢琴时的场景，投影装置通过控制板和投影光机4投影出虚拟的全宽幅钢琴键盘画面时，通过手型探测器获得用户弹奏的琴键信息，继而通过控制板控制播放器播放与弹奏的琴键相适配的声音，进一步完善了本发明投影装置的虚拟投影画面后的可操控性，提升用户的体验感。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上形成，通过每一帧全宽幅钢琴键盘画面被切割后形成的分割画面上设置有定位点，且相邻两幅分割画面的定位点相匹配对接，增强分割画面的拼接可调节性，提高拼接画面质量与显示效果。具体地：

每一帧全宽幅钢琴键盘画面通过控制板切割为多份分割画面5的同时，在每份分割画面5上均显示有定位点，其每份分割画面5上的定位点的数量为多个，特别优选的是2-3个。每份分割画面5上的定位点优选位于的相拼接的边沿位置。相邻两幅拼接的分割画面5上的定位点相接合，其接合是指分别位于相邻两幅分割画面5上且处于相对应的拼接边上的定位点两两组成一对，当相邻两幅分割画面5拼接在一起时，相接合的两定位点接合在一起形成一对，当设置于相邻两幅分割画面5上的定位点完全实现接合后，则完成了分割画面5的拼接。

优选的，相邻两幅分割画面5上的定位点优选通过对接或重合叠加的方式接合。当通过对接的方式接合时，可将相邻两幅分割画面5上的定位点设计为半圆形、半矩形，通过对接形成整体的圆形或矩形即表示完成对接。进一步的，如有超过2幅分割画面5进行拼接时，不同拼接边设置的定位点的形状可设计为不同形状，例如当有三幅分割画面5进行拼接，其中一个拼接边的定位点接合后的形状可为圆形，另一个拼接边的定位点接合后的形状可为矩形，更容易被摄像仪所捕捉到，有利于实现拼接画面的自动化调整。当通过重合叠加的方式实现定位点接合时，可通过设置大小形状相同的定位点进行接合。优选的，同一组重合叠加的定位点使用相同的颜色进行显示，不同组的重合叠加的定位点使用不同的颜色进行显示，方便定位点的叠加接合。

实施例3

本实施例3是在实施例2的基础上形成的一种全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，采用实施例2中的投影装置，包括如下步骤：

拼接画面分割步骤：控制板将每一帧全宽幅钢琴键盘画面切割为多份分割画面5，分割画面5的份数小于等于投影光机4数量，每一份分割画面5通过相对应的一个投影光机4投影至钢琴键盘面上；

分割画面5调整拼接步骤：摄像仪捕获钢琴键盘面6以及投放于钢琴键盘面6上所有的分割画面5信息传送至控制板；控制板识别钢琴键盘面6的钢琴键盘面顶点坐标61和分割画面5的分割画面顶点坐标51并根据分割画面5的份数计算出钢琴键盘面6的钢琴键盘面分割顶点坐标62，如分割画面5为3组时，钢琴键盘面分割顶点坐标62即为钢琴键盘面1/3点的位置作为分割顶点坐标；控制板通过钢琴键盘面分割顶点坐标62与分割画面顶点坐标51的位移差计算每一个分割画面5的分割画面顶点坐标51需要执行的相应位移，即利用钢琴键盘面分割顶点坐标62减去分割画面顶点坐标51获得每一个分割画面顶点坐标51的位移量，进而将分割画面顶点坐标51调整至与钢琴键盘顶点坐标61以及钢琴键盘面分割顶点坐标62相重合，完成全宽幅钢琴键盘画面的拼接。最后每个顶点坐标的相应位移储存储存起来，然后播放正常分割拼接画面的时候，将储存好的位移，应用于每一帧的每一个分割画面。

优选的，还包括全宽幅钢琴键盘画面拼接校验步骤：拼接画面分割步骤中，相邻两幅分割画面5中还包括相接合的定位点52，摄像仪获取相邻两幅分割画面5中的定位点52的接合信息并传递至控制板，控制板根据拼接的全宽幅钢琴键盘画面中定位点的接合度确定是否调整分割画面5的形状。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，

全宽幅钢琴键盘画面的投影装置包括基座、支撑板、夹持杆、投影光机以及控制板；

所述支撑板的一端与所述基座转动连接，所述支撑板的另一端与所述夹持杆连接，多个所述投影光机以间隔的方式安装于所述夹持杆内，所述控制板安装于所述基座上，所述基座上设有容置槽，所述支撑板通过折叠的方式扣合于所述容置槽内；

还包括摄像仪，所述摄像仪用于获取分割画面以及所述分割画面投放处的钢琴键盘面的信息并反馈给所述控制板；

采用全宽幅钢琴键盘画面的投影装置进行投影包括如下步骤：

拼接画面分割步骤：所述控制板将每一帧全宽幅钢琴键盘画面切割为多份分割画面，所述分割画面的份数小于等于所述投影光机数量，每一份所述分割画面通过相对应的一个所述投影光机投影至钢琴键盘面上；

分割画面调整拼接步骤：所述摄像仪捕获钢琴键盘面以及投放于所述钢琴键盘面上所有的所述分割画面信息传送至所述控制板，所述控制板识别所述钢琴键盘面和所述分割画面的顶点坐标并根据所述分割画面的份数计算出钢琴键盘面的分割顶点坐标，通过所述钢琴键盘面的分割顶点坐标与所述分割画面的顶点坐标的位移差获取每一个所述分割画面的顶点坐标需要执行的相应位移，进而将所述分割画面的顶点坐标调整至与所述钢琴键盘面的顶点坐标以及分割顶点坐标相重合，完成全宽幅钢琴键盘画面的拼接。

2.根据权利要求1所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，还包括全宽幅钢琴键盘画面拼接校验步骤：所述拼接画面分割步骤中，相邻两幅所述分割画面中还包括相接合的定位点，所述摄像仪获取相邻两幅所述分割画面中的所述定位点的接合信息并传递至所述控制板，所述控制板根据拼接的全宽幅钢琴键盘画面中所述定位点的接合度确定是否调整所述分割画面的形状。

3.根据权利要求1所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，安装于所述夹持杆内的所述投影光机的数量为2-5个。

4.根据权利要求1所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，还包括手型探测器，所述手型探测器用于获取弹奏琴键的动作信息并将反馈至所述控制板，所述控制板根据所述手型探测器传递的信号识别并分析弹奏的琴键。

5.根据权利要求4所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，所述手型探测器为结构光传感器或TOF传感器。

6.根据权利要求1所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，还包括播放器，所述播放器与所述控制板电连接，所述控制板控制所述播放器是否播放音乐。

7.根据权利要求2所述的全宽幅钢琴键盘画面的投影方法，其特征在于，相邻两幅拼接的所述分割画面中的所述定位点通过重合方式或对接方式进行接合。

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