CN113727084B - 一种投影设备自适应亮度控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影设备自适应亮度控制方法和系统，其特征在于，采集第一投影图像；确定第一投影图像的分割粒度，根据分割粒度分割第一投影图像，获得第二投影图像；计算第二投影图像中各个已分割区域的缺光量；根据各个已分割区域的缺光量调整对应已分割区域的亮度。本发明对投影画面进行分割，然后对已分割区域进行亮度调整，通过分区域调整投影画面的亮度提高了整体画面的亮度，避免因为外界光源导致的局部过曝、局部清晰的现象，提高了投影画面亮度调整的准确度。

Description

一种投影设备自适应亮度控制方法和系统

技术领域

本发明涉及投影设备技术领域，具体涉及一种投影设备自适应亮度控制方法和系统。

背景技术

投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影仪广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。投影幕布是投影机周边设备中最常使用的产品之一。投影幕布如果与投影机搭配得当，可以得到优质的投影效果，投影图像的亮度主要取决于投影仪的投射亮度和周围环境亮度，过大或过小的亮度不适合长时间观影，会使人感觉到疲惫感。

现有技术中对投影设备的亮度调节通常是采用人工调节的方式，人工补光或关闭灯光、封闭室内，人工调节的方式一方面缺少费时费力，每次使用前都需要根据环境当前情况调节，且人工调节容易导致图像区域过亮或过暗的情况，观影体验很差。

现有技术中还存在一些亮度自动调节的方法，例如：CN110798671A、CN108989779B、CN106791737B等，上述亮度自动调节方法其依据的原理基本都是根据环境光、人流量、播放文件类型等其他信息调节投影设备的亮度，但是上述亮度调节过程都是针对整个投影画面而言的，而投影画面过亮或过暗通常是局部的，调节整个投影画面的亮度容易导致局部区域过亮、过暗，只能看清局部投影画面。因此，现有技术中根据环境光线调节投影画面的光线的方法均以整幅画面调整为主，调整后的画面亮度局部仍然不清晰，影响观看体验。

现有技术中还存在分区域亮度调整方法：例如：CN111107333A等，但上述亮度调整以投影画面和源画面的亮度衰减为参考信息，同样并未参考环境亮度对投影画面亮度的影响进行分区亮度调整。

此外，现有技术在根据环境光线调整亮度时，环境光线的计算均是以传感器多次采集的均值来代替，环境光线的计算准确度低，响应于环境光线的变化调整画面亮度，进而导致亮度调整灵敏度不够。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投影设备自适应亮度控制方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供了一种投影设备自适应亮度控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：采集第一投影图像；

步骤S2：确定第一投影图像的分割粒度，根据分割粒度分割第一投影图像，获得第二投影图像，第二投影图像包括多个已分割区域；

步骤S3：计算第二投影图像中各个已分割区域的缺光量；

步骤S4：根据各个已分割区域的缺光量调整对应已分割区域的亮度；

获取第一投影图像的位置信息和各个已分割区域的主色彩信息，位置信息表示第一投影图像相对于外界光源的位置信息，根据已分割区域对应的位置信息和主色彩信息计算已分割区域的缺光量。

优选的，确定第一投影图像的分割粒度，具体包括：

S101：计算第一投影图像的亮度信息；

S102：基于第一投影图像的亮度信息和源投影图像的亮度信息的比值计算过曝指数；

S103：基于过曝指数确定第一投影图像的分割方式和分割粒度，分割方式包括矩形分割方式和非规则形状分割方式。

优选的，S101具体包括：

识别第一投影图像的内容，确定第一投影图像中重点内容所在的区域；

以重点内容所在的区域为第一图像区域，第一投影图像中除第一图像区域以外的区域为第二图像区域，分别计算第一图像区域的第一平均亮度信息和第二图像区域的第二平均亮度信息，根据第一平均亮度信息和第二平均亮度信息计算第一投影图像的亮度信息。

优选的，根据第一平均亮度信息和第二平均亮度信息计算第一投影图像的亮度信息，具体包括：

I＝(a₁×I₁×s_区1+a₂×I₂(S-s_区1))/S

其中，I表示第一投影图像的亮度信息，a₁、a₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息的亮度影响因子，a₁+a₂＝1且a₁＞a₂，0.5≤a₁≤0.9，I₁、I₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息，s_区1表示第一图像区域的面积，S表示第一投影图像的面积。

优选的，步骤S3具体包括：

计算已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离，其中i表示已分割区域的序号，0<i≤m，i为整数；

根据第一投影图像的分割方式计算已分割区域B_i的主色彩信息c_i，主色彩信息为已分割区域B_i的主色彩的色值；

根据已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离和改进的Phong光照模型计算已分割区域B_i的光量；

根据已分割区域B_i的光量和主色彩信息计算已分割区域B_i的缺光量。

优选的，计算已分割区域B_i的主色彩信息c_i:

其中，已分割区域包括多个不同的色值，co_j表示已分割区域中第j个色值，s_j表示第j个色值的面积，q表示色值的总数,s表示已分割区域B_i的面积。

优选的，根据已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离和改进的Phong光照模型计算已分割区域B_i的光量：

其中，O_i表示已分割区域B_i的光量，k₁表示距离-环境光系数，k₂表示距离-漫反射系数，k₃表示距离-高光反射系数，d_i表示已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离，I_e表示外界光源的强度值，K_e表示外界光源反射系数，I_d表示外界光源中点光源的强度值，K_d表示与成像装置表面材质有关的漫反射系数，L表示入射光方向，N表示法线方向，K_g表示与成像装置表面材质有关的高光反射系数，R表示入射光相对于法线的反射光方向，V表示视线方向的反向，w表示成像装置表面光滑系数。

优选的，根据已分割区域B_i的光量和主色彩信息计算已分割区域B_i的缺光量：

其中，O_i缺表示已分割区域B_i的缺光量，根据不同颜色对光线的敏感程度，c_i表示已分割区域B_i的主色彩信息，O_i表示已分割区域B_i的光量，c_r、c_g、c_b分别表示红色、绿色和蓝色的色值阈值，k_green表示绿色缺光系数。

优选的，步骤S4之前，还包括：计算各个已分割区域的缺光量之和，获得第二投影图像的总缺光量，若第二投影图像的总缺光量大于投影设备最大亮度调整阈值，控制外界光源的减少，并返回步骤S3，重新计算各个已分割区域的缺光量。

本发明还提供了一种投影设备自适应亮度控制系统，包括：投影仪、成像组件、背光组件、图像传感器，

投影仪用于投射图像，可将接入投影仪的图像投射在成像组件上；

成像组件用于对图像投影显示时的背光进行调节，使得成像组件上的图像投影亮度可调；

图像传感器用于采集成像组件上的图像并将信号发送给控制组件；

控制组件安装在成像组件的底部，在接收到图像传感器的信号反馈时投影设备自适应亮度控制方法对成像组件的亮度进行调节。

本发明首先对投影画面进行分割，然后对已分割区域进行亮度调整，通过分区域调整投影画面的亮度提高了整体画面的亮度，避免因为外界光源导致的局部过曝、局部清晰的现象，提高了投影画面亮度调整的准确度。

在对投影画面进行分割时，本发明在画面整体曝光指数较小时，说明画面所缺光线调整量较小，可以采用规则几何形状作为统一的分割粒度；在画面整体曝光指数较大时，说明画面所缺光线调整量较大，此时细化分割粒度，采用非规则、不统一的形状作为分割粒度，相较于画面普通分割方式，本发明根据投影图像整体光线调整量的需求自适应选择分割方式，一方面调整量较小时选择简单的分割方式有利于减少图像分割的计算量，另一方面调整量较大时以颜色为聚类参考信息，相近颜色的相邻像素点作为一个区域进行亮度调整，提高了图像分割的精度，进一步提高了亮度调整的准确性和精确性。

亮度计算时，本发明提高重点内容所在区域的亮度值在总亮度值中的占比，弱化画面边缘的亮度对整体亮度的影响，将重点内容的观看体验作为调整的重要参考依据，本发明提供的亮度计算方式融入了画面内容的影响，进一步提高了亮度计算的准确度和科学性。

对于缺光量的计算，本发明依据成像装置的实际光量和颜色计算缺光量，对于实际光量，通过光源和距离的关系计算光量，减少了传感器的使用和安装，降低了方法的成本和设备安装的复杂程度；利用改进的Phong光照模型，简化了光量计算方式，根据距离确定光量中最主要的光量来源，符合各个已分割区域的实际光量情况，提高了各个已分割区域的光量计算准确度。对于颜色，本发明根据各个已分割区域主颜色的不同，亮度调节比例不同，绿色在漫反射、高亮反射等光线的情况下，最容易出现无法观看清晰的现象，因此基于绿色缺光系数的设置，进一步增大了绿色区间内的亮度控制量，根据颜色优化了亮度调整效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种投影设备自适应亮度控制方法流程图。

图2为本发明实施例提供的投影设备示意图。

图3为本发明实施例提供的投影设备中成像组件示意图。

附图标记：

1-投影仪，2-成像组件，3-控制组件，4-背光组件，5-图像传感器，21-箱体，22-幕布，23-补光灯，24-气泵，25-出气管，26-进气管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种投影设备自适应亮度控制方法，如图1所示。投影设备自适应亮度控制方法包括：

步骤S1：采集第一投影图像；

投影设备自适应亮度控制方法利用投影仪将图像、视频等文件投影至成像装置上显示。投影设备通常应用于会议室等场景中，用于展示共享内容供多人同时观看，现有技术的会议室中通常采用人工关闭成像装置前的灯光、拉上窗帘等方法调整观看体验，上述调整过程需要人工反复实验各种调整方法，调整力度有限，本发明通过自动检测和计算的方式控制投影设备的亮度。

投影设备开始使用后，自动进入亮度调整环节，采集第一投影图像A，以便对分析图像进行亮度调整。

步骤S2：确定第一投影图像的分割粒度，根据分割粒度分割第一投影图像，获得第二投影图像，第二投影图像包括多个已分割区域；

分割粒度是指分割投影图像的基本单元，首先确定第一投影图像的分割粒度，然后根据分割粒度对第一投影图像进行分割，分割后的图像为第二投影图像B，第二投影图像包括多个已分割区域B₁、B₂、…B_m，其中，m为根据分割粒度分割图像后得到的已分割区域的个数。

针对现有技术中整幅画面亮度调整方式存在的观看体验差，部分区域过亮部分区域亮度不足的问题，本发明将投影图像进行分割以便于亮度的分区域调整，为亮度精确调节提供保障。

确定第一投影图像的分割粒度，具体包括：

S101：计算第一投影图像的亮度信息；

采集获得第一投影图像之后，对整幅图像进行分析，计算第一投影图像的亮度信息。分区计算第一投影图像的亮度信息，将各区亮度信息之和作为第一投影图像的亮度信息。

对于一幅投影图像，重点内容通常显示在画面中间区域，基于预设的几何形状将投影图像分为第一图像区域和第二图像区域，分区计算第一投影图像的亮度信息。具体来说，识别第一投影图像的内容，确定第一投影图像中重点内容所在的区域，重点内容是指除标题、页码以外的、反应投影图像实质内容的内容，以重点内容所在的区域为第一图像区域，第一投影图像中除第一图像区域以外的区域为第二图像区域，分别计算第一图像区域的第一平均亮度信息和第二图像区域的第二平均亮度信息，根据第一平均亮度信息和第二平均亮度信息计算第一投影图像的亮度信息：

I＝(a₁×I₁×s_区1+a₂×I₂(S-s_区1))/S

其中，I表示第一投影图像的亮度信息，a₁、a₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息的亮度影响因子，a₁+a₂＝1且a₁＞a₂，0.5≤a₁≤0.9，I₁、I₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息，s_区1表示第一图像区域的面积，S表示第一投影图像的面积。

现有技术中，一幅图像的亮度信息通常是按照各个像素点的均值来计算的，本发明提高重点内容所在区域的亮度值在总亮度值中的占比，弱化画面边缘的亮度对整体亮度的影响，将重点内容的观看体验作为调整的重要参考依据，本发明提供的亮度计算方式融入了画面内容的影响，进一步提高了亮度计算的准确度和科学性。

S102：基于第一投影图像的亮度信息和源投影图像的亮度信息的比值计算过曝指数；

具体来说，过曝指数Q＝I/I_源，其中，Q表示第一投影图像的过曝指数，I表示第一投影图像的亮度信息，I_源表示与第一投影图像对应的源投影图像的亮度信息。

S103：基于过曝指数确定第一投影图像的分割方式和分割粒度；

具体来说，判断过曝指数所在的区间范围，若0≤Q<Q₁，确定矩形分割方式，其中，Q₁为过曝指数阈值，矩形分割方式的矩形分割粒度的长l与第一投影图像的长相等且平行，矩形分割粒度的高与第一投影图像的高平行，矩形分割粒度的高h＝r/2。

判断过曝指数所在的区间范围，若Q<0或Q≥Q₁，确定非规则形状分割方式，非规则形状分割方式将相邻且颜色相差小于颜色阈值的像素点属于一个非规则形状分割粒度。

确定第一投影图像的分割粒度后，以第一投影图像的中心为原点，根据分割粒度分割第一投影图像。

分割图像是亮度调整的基础和保证，本发明在画面整体曝光指数较小时，说明画面所缺光线调整量较小，可以采用规则几何形状作为统一的分割粒度；在画面整体曝光指数较大时，说明画面所缺光线调整量较大，此时细化分割粒度，采用非规则、不统一的形状作为分割粒度，相较于画面普通分割方式，本发明根据投影图像整体光线调整量的需求自适应选择分割方式，一方面调整量较小时选择简单的分割方式有利于减少图像分割的计算量，另一方面调整量较大时以颜色为聚类参考信息，相近颜色的相邻像素点作为一个区域进行亮度调整，提高了图像分割的精度，进一步提高了亮度调整的准确性和精确性。

步骤S3：计算第二投影图像中各个已分割区域的缺光量；

获取第一投影图像的位置信息和各个已分割区域的主色彩信息，位置信息表示第一投影图像相对于外界光源的位置信息，根据已分割区域对应的位置信息和主色彩信息计算已分割区域的缺光量。

步骤S2完成图像分割后，获得第二投影图像B，第二投影图像包括多个已分割区域B₁、B₂、…B_m，其中，m为根据分割粒度分割图像后得到的已分割区域的个数。为了计算缺光量，获取第一投影图像的位置信息和各个已分割区域的主色彩信息，位置信息表示第一投影图像相对于外界光源的位置信息，对于投影设备而言，外界光源通常为成像装置顶部和斜前方的灯光、成像装置侧边窗户透过的自然光。

计算第二投影图像中各个已分割区域的缺光量具体包括：

对于已分割区域B_i，其中i表示已分割区域的序号，0<i≤m，i为整数，计算已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离：

其中，d_xi表示已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的水平距离，d_yi表示已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的竖直距离。

根据第一投影图像的分割方式计算已分割区域B_i的主色彩信息c_i，主色彩信息为已分割区域B_i的主色彩的色值；

若第一投影图像的分割方式为矩形分割方式，已分割区域B_i的主色彩信息:

其中，已分割区域包括多个不同的色值，co_j表示已分割区域中第j个色值，s_j表示第j个色值的面积，q表示色值的总数,s表示已分割区域B_i的面积；相较于直接使用均值进行颜色计算的方式，本发明对于各个色值而言，进一步引入各个色值的面积，即面积占比较大的色值对区域色值的影响力提高，提高了色值计算的准确度。

进一步的，为了简化计算，对于已分割区域的像素点，两个像素点的色值小于色值阈值，则二者属于同一色值，取最大像素点的色值为代表色值，计算已分割区域的色值总数q。通过相近色值的合并，本发明进一步缩减了色值的个数，在兼顾色值计算准确度的同时，大幅降低了主色彩信息的计算量。

若第一投影图像的分割方式为非规则形状分割方式，已分割区域B_i的主色彩信息为分割第一投影图像的起始点像素的色值。

根据已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离和改进的Phong光照模型计算已分割区域B_i的光量：

其中，O_i表示已分割区域B_i的光量，k₁表示距离-环境光系数，k₂表示距离-漫反射系数，k₃表示距离-高光反射系数，d_i表示已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离，I_e表示外界光源的强度值，K_e表示外界光源反射系数，I_d表示外界光源中点光源的强度值，K_d表示与成像装置表面材质有关的漫反射系数，L表示入射光方向，N表示法线方向，K_g表示与成像装置表面材质有关的高光反射系数，R表示入射光相对于法线的反射光方向，V表示视线方向的反向，w表示成像装置表面光滑系数。

相较于现有技术中直接安装大量传感器检测环境光的方式，本发明一方面通过光源和距离的关系计算光量，减少了传感器的使用和安装，降低了方法的成本和设备安装的复杂程度；另一方面，本发明光量计算方法中，利用改进的Phong光照模型，引入距离系数分别计算各个区域的光量，基于距离系数的设置，对于距离光源远、近不同的已分割区域，环境分量均是最主要的光量来源，对于距离光源近的已分割区域，除环境分量外高光反射量是最主要的其他光量来源，对于距离光源远的已分割区域，除环境分量外漫反射量是最主要的其他光量来源，对于投影设备的成像装置而言，与其他环境中存在各类外界光源不同，外界光源与成像装置之间的相对位置通常是固定的，且二者之间的反射、折射等关系在会议进行中基本保持稳定，不会发生大幅变化，因此相较于其他领域光量计算方式中实时计算环境光量的变化，本发明基于改进的光照模型简化了光量计算方式，根据距离确定光量中最主要的光量来源，符合各个已分割区域的实际光量情况，提高了各个已分割区域的光量计算准确度。

根据已分割区域B_i的光量和主色彩信息计算已分割区域B_i的缺光量：

其中，O_i缺表示已分割区域B_i的缺光量，根据不同颜色对光线的敏感程度，c_i表示已分割区域B_i的主色彩信息，O_i表示已分割区域B_i的光量，c_r、c_g、c_b分别表示红色、绿色和蓝色的色值阈值，k_green表示绿色缺光系数。本发明根据各个已分割区域的光量计算该区域需要补充的缺光量，补偿因环境反射、高光反射等其他因素导致的画面过曝的情况，相较于现有技术中预设亮度调节量的方式，本发明根据区域的实际缺光情况有针对性的计算实际所需光量，提高了亮度调整的准确度和针对性，同时根据各个已分割区域主颜色的不同，亮度调节比例不同，绿色在漫反射、高亮反射等光线的情况下，最容易出现无法观看清晰的现象，因此基于绿色缺光系数的设置，进一步增大了绿色区间内的亮度控制量，根据颜色优化了亮度调整效果。

步骤S4：根据各个已分割区域的缺光量调整对应已分割区域的亮度；

根据步骤S3获得的缺光量分区域调整已分割区域的亮度。

作为一种可选的实施例，计算各个已分割区域的缺光量之和，获得第二投影图像的总缺光量，若第二投影图像的总缺光量大于投影设备最大亮度调整阈值，控制外界光源的减少，并返回步骤S3，重新计算各个已分割区域的缺光量。控制外界光源的减少可以自动控制灯光关闭或自动控制邻近成像装置的窗帘关闭，同时也可以在成像装置上发出文字提示，提示用户手动减少外界光源的方式。

实施例二

本发明实施例提供一种投影设备自适应亮度控制系统。如图2和图3所示，投影系统包括投影仪1、成像组件2、背光组件4、图像传感器5，投影仪1用于投射图像，投影仪1与成像组件2相互垂直且投影仪1与成像组件2的顶部位于同一水平线上，投影仪1的投影窗口朝向成像组件2，可将接入投影仪1的图像文件投射在成像组件2上，成像组件2可对图像投影显示时的背光进行调节，使得成像组件2上的图像投影亮度可调，图像传感器5用于采集成像组件2上的图像并将信号发送给控制组件3，控制组件3安装在成像组件2的底部，在接收到图像传感器5的信号反馈时对成像组件2的亮度进行调节，使得图像投射在成像组件2上时观众获得最佳的观感，在长时间使用后不会感受到疲惫，有利于眼部健康，成像组件2的两侧安装有背光组件4，背光组件4用于对成像组件2的两侧图像进行补光渲染，使得屏幕观感延伸至整个房间，营造更加真实的观影体验。

进一步的，背光组件4发光的一面位于远离投影仪1的一侧，使得背光组件4发出的亮光直接投在背景墙上，烘托观影氛围，背光组件4的发光面远离投影仪1可使观众无法直接观看到背光组件4的发光点，避免灯光直射带来的眼部不适。

进一步的，图像传感器5与控制组件3是通过无限信号传输，避免在室内拉扯过多的数据线，无数据线的约束也方便图像传感器5在室内墙体的安装和布置。

成像组件2包括箱体21、幕布22和补光灯23，箱体21靠近投影仪1的一侧设置有开口端，箱体21开口端一侧固定安装有幕布22，幕布22的周边与箱体21之间通过黏胶涂覆粘贴，使得幕布22与箱体21之间不存在缝隙，幕布22与箱体21之间形成一个密闭空腔，箱体21内倾斜安装有补光灯23，补光灯23的照明面朝向箱体21内远离幕布22的一侧，可避免补光灯23的光直接照射在补光灯23上造成幕布22上光亮分布不均匀，在观影时会产生局域过亮以及局域过暗的情况，大大降低观影体验，箱体21内远离幕布22的一侧安装有反射板，反射板靠近幕布22的一侧做磨砂处理，可使补光灯23照射在反射板上时既能将灯光反射到幕布22一侧，又可避免灯光直接反射在一起，造成幕布22上局部过亮的情况发生，箱体21内注入有烟雾，烟雾可增加光在12内的发射次数，可使幕布22上的背光亮度均匀，箱体21上安装有循环组件，循环组件可使箱体21内烟雾分布均匀，从而使幕布22上背光亮度均匀。

箱体21上安装有气泵24，气泵24的输出端安装有出气管25，出气管25与箱体21的顶部连通，可将烟雾注入箱体21的顶部，烟雾密度大于空气密度，烟雾内的颗粒会存在下沉的趋势，气泵24的输入端连接有进气管26，进气管26与进气管26的底部连通，可将沉降到箱体21底部的烟雾通过气泵24的循环重新导入箱体21内顶部，使得箱体21内的烟雾进行匀速循环，箱体21与幕布22之间的烟雾密度均匀，各个区域的光照折射率基本一致，可使幕布22上背光亮度一致。

补光灯23与控制组件3连接，控制组件3在接收到图像传感器5的信号后对补光灯23的亮度进行调整，使得幕布22上图像亮度变化的同时通过图像传感器5的反馈对补光灯23的发光亮度进行调整，实现幕布22的背光亮度变化，达到幕布22上图像亮度保持在适宜的范围，使得长时间观看也保持较好的观感。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明首先对投影画面进行分割，然后对已分割区域进行亮度调整，通过分区域调整投影画面的亮度提高了整体画面的亮度，避免因为外界光源导致的局部过曝、局部清晰的现象，提高了投影画面亮度调整的准确度。

2、在对投影画面进行分割时，本发明在画面整体曝光指数较小时，说明画面所缺光线调整量较小，可以采用规则几何形状作为统一的分割粒度；在画面整体曝光指数较大时，说明画面所缺光线调整量较大，此时细化分割粒度，采用非规则、不统一的形状作为分割粒度，相较于画面普通分割方式，本发明根据投影图像整体光线调整量的需求自适应选择分割方式，一方面调整量较小时选择简单的分割方式有利于减少图像分割的计算量，另一方面调整量较大时以颜色为聚类参考信息，相近颜色的相邻像素点作为一个区域进行亮度调整，提高了图像分割的精度，进一步提高了亮度调整的准确性和精确性。

3、亮度计算时，本发明提高重点内容所在区域的亮度值在总亮度值中的占比，弱化画面边缘的亮度对整体亮度的影响，将重点内容的观看体验作为调整的重要参考依据，本发明提供的亮度计算方式融入了画面内容的影响，进一步提高了亮度计算的准确度和科学性。

4、对于缺光量的计算，本发明依据成像装置的实际光量和颜色计算缺光量，对于实际光量，通过光源和距离的关系计算光量，减少了传感器的使用和安装，降低了方法的成本和设备安装的复杂程度；利用改进的Phong光照模型，简化了光量计算方式，根据距离确定光量中最主要的光量来源，符合各个已分割区域的实际光量情况，提高了各个已分割区域的光量计算准确度。对于颜色，本发明根据各个已分割区域主颜色的不同，亮度调节比例不同，绿色在漫反射、高亮反射等光线的情况下，最容易出现无法观看清晰的现象，因此基于绿色缺光系数的设置，进一步增大了绿色区间内的亮度控制量，根据颜色优化了亮度调整效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述投影设备自适应亮度控制方法包括如下步骤：

步骤S1：采集第一投影图像；

步骤S2：确定第一投影图像的分割粒度，根据分割粒度分割第一投影图像，获得第二投影图像，第二投影图像包括多个已分割区域；

步骤S3：计算第二投影图像中各个已分割区域的缺光量；

步骤S4：根据各个已分割区域的缺光量调整对应已分割区域的亮度；

获取第一投影图像的位置信息和各个已分割区域的主色彩信息，位置信息表示第一投影图像相对于外界光源的位置信息，根据已分割区域对应的位置信息和主色彩信息计算已分割区域的缺光量，计算已分割区域的缺光量具体包括：根据已分割区域对应的位置信息计算已分割区域的光量，基于已分割区域的光量和主色彩信息计算已分割区域的缺光量：

其中，O_i缺表示已分割区域的缺光量，根据不同颜色对光线的敏感程度，c_i表示已分割区域的主色彩信息，O_i表示已分割区域的光量，c_r、c_g、c_b分别表示红色、绿色和蓝色的色值阈值，k_green表示绿色缺光系数。

2.根据权利要求1所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述确定第一投影图像的分割粒度，具体包括：

S101：计算第一投影图像的亮度信息；

S102：基于第一投影图像的亮度信息和源投影图像的亮度信息的比值计算过曝指数；

S103：基于过曝指数确定第一投影图像的分割方式和分割粒度，分割方式包括矩形分割方式和非规则形状分割方式。

3.根据权利要求2所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述S101，具体包括：

识别第一投影图像的内容，确定第一投影图像中重点内容所在的区域；

以重点内容所在的区域为第一图像区域，第一投影图像中除第一图像区域以外的区域为第二图像区域，分别计算第一图像区域的第一平均亮度信息和第二图像区域的第二平均亮度信息，根据第一平均亮度信息和第二平均亮度信息计算第一投影图像的亮度信息。

4.根据权利要求3所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述根据第一平均亮度信息和第二平均亮度信息计算第一投影图像的亮度信息，具体包括：

其中，I表示第一投影图像的亮度信息，a₁、a₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息的亮度影响因子，a₁+a₂=1且a₁＞a₂，0.5≤a₁≤0.9，I₁、I₂分别表示第一平均亮度信息和第二平均亮度信息，s_区1表示第一图像区域的面积，S表示第一投影图像的面积。

5.根据权利要求1所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

计算已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离，其中i表示已分割区域的序号，0<i≤m，i为整数；

根据第一投影图像的分割方式计算已分割区域B_i的主色彩信息c_i，主色彩信息为已分割区域B_i的主色彩的色值；

根据已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离和改进的Phong光照模型计算已分割区域B_i的光量；

根据已分割区域B_i的光量和主色彩信息计算已分割区域B_i的缺光量。

6.根据权利要求5所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述计算已分割区域B_i的主色彩信息c_i:

其中，已分割区域包括多个不同的色值，co_j表示已分割区域中第j个色值，s_j表示第j个色值的面积，q表示色值的总数,s表示已分割区域B_i的面积。

7.根据权利要求5所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，所述根据已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离和改进的Phong光照模型计算已分割区域B_i的光量：

其中，O_i表示已分割区域B_i的光量，k₁表示距离-环境光系数，k₂表示距离-漫反射系数，k₃表示距离-高光反射系数，d_i表示已分割区域B_i中心像素点距离外界光源的直线距离，I_e表示外界光源的强度值，K_e表示外界光源反射系数，I_d表示外界光源中点光源的强度值，K_d表示与成像装置表面材质有关的漫反射系数，L表示入射光方向，N表示法线方向，K_g表示与成像装置表面材质有关的高光反射系数，R表示入射光相对于法线的反射光方向，V表示视线方向的反向，w表示成像装置表面光滑系数。

8.根据权利要求1所述的投影设备自适应亮度控制方法，其特征在于，

所述步骤S4之前，还包括：计算各个已分割区域的缺光量之和，获得第二投影图像的总缺光量，若第二投影图像的总缺光量大于投影设备最大亮度调整阈值，控制外界光源的减少，并返回步骤S3，重新计算各个已分割区域的缺光量。

9.一种投影设备自适应亮度控制系统，其特征在于，包括：投影仪、成像组件、背光组件、图像传感器，

所述投影仪用于投射图像，可将接入投影仪的图像投射在成像组件上；

所述成像组件用于对图像投影显示时的背光进行调节，使得成像组件上的图像投影亮度可调；

所述图像传感器用于采集成像组件上的图像并将信号发送给控制组件；

所述控制组件安装在成像组件的底部，在接收到图像传感器的信号反馈时执行权利要求1-8中任一项所述的投影设备自适应亮度控制方法对成像组件的亮度进行调节。

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