CN114401390A - 投影设备及基于光机相机标定的投影图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及显示设备技术领域，特别地，涉及一种投影设备及基于光机相机标定的投影图像校正方法，一定程度上可以解决投影仪零部件装配误差导致的设备参数误差大、投影图像校正结果精度低、效果差的问题，所述投影设备包括：光机；相机；控制器，被配置为：检测到投影设备移动后，控制光机投射标定图卡至所述标定板的所述空白区域以确定标定参数；基于所述标定参数，和所述相机获取的所述标定板图像在相机坐标系下的坐标，确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵；根据上述转换矩阵，将所述世界坐标系下所述预设投影区域顶点的第一坐标转换至所述光机坐标系得到第二坐标，并控制所述光机投射播放内容至所述第二坐标。

Description

投影设备及基于光机相机标定的投影图像校正方法

本申请要求在2021年11月16日提交中国专利局、申请号为202111355866.0、发明名称为″一种投影设备及基于几何校正的显示控制方法″的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及显示设备技术领域，特别地，涉及一种投影设备及基于光机相机标定的投影图像校正方法。

背景技术

投影仪移动后引起投射角度、投射距离的偏差，会导致投影图像不能完全投射至预设投影区域，而形成畸形投影图像；通过投影仪配置的投影图像校正功能，可修正畸形投影图像的显示位置、及显示形状，使投影图像完整、准确的显示在预设投影区域。

在一些投影图像校正的实现中，通常需要调用投影仪在制造出厂时已标注为设备参数的光机内参、及光机相机间的外参，然后测算光机平面与投影面夹角，最后调用校正计算模型实现投影图像校正。

然而，由于投影仪实际生产组装过程中必然存在加工、组装误差，从而使上述内参、外参的实际值与理论值不一致，导致投影仪在投影图像校正时精度下降。

发明内容

为了解决投影仪零部件装配误差导致设备参数误差大、投影图像校正精度低、效果差的问题，本申请提供了一种投影设备及基于光机相机标定的投影图像校正方法。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的第一方面提供一种投影设备，包括：光机，用于投射播放内容至投影面的预设投影区域；相机，用于获取标定板图像，所述标定板包含标定图卡和空白区域，所述标定板设置于所述投影面；控制器，被配置为：检测到投影设备移动后，控制光机投射标定图卡至所述标定板的所述空白区域以确定标定参数；基于所述标定参数，和所述相机获取的所述标定板图像在相机坐标系下的坐标，确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵；根据上述转换矩阵，将所述世界坐标系下所述预设投影区域顶点的第一坐标转换至所述光机坐标系得到第二坐标，并控制所述光机投射播放内容至所述第二坐标。

本申请实施例的第二方面提供一种基于光机相机标定的投影图像校正方法，所述方法包括：检测到投影设备移动后，投射标定图卡至标定板的空白区域以确定标定参数，所述标定参数包括光机内参、及光机相机间的外参，所述标定板包含标定图卡和空白区域，所述标定板设置于投影面；基于所述标定参数，和获取的标定板图像在相机坐标系下的坐标，确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵，所述世界坐标系原点在所述光机坐标系原点处，其XOY面平行于所述投影面；将预设投影区域的矩形顶点在世界坐标系下的第一坐标基于上述转换矩阵转换为所述光机坐标系下的第二坐标，并投射播放内容至所述第二坐标。

本申请的有益效果：通过投射标定图卡至标定板，可实现标定参数实际值的获取；进一步通过构建转换矩阵，可实现世界坐标系中的预设投影区域转换至光机坐标系；进一步通过投射播放内容至第二坐标，可实现投影图像的位置校正，可提高标定参数的精度、提升投影图像的校正效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A示出了本申请一实施例投影设备的摆放示意图；

图1B示出了本申请一实施例投影设备光路示意图；

图2示出了本申请一实施例投影设备的电路架构示意图；

图3示出了本申请一实施例投影设备的结构示意图；

图4示出了本申请另一实施例投影设备的结构示意图；

图5示出了本申请一实施例投影设备的电路结构示意图；

图6A示出了本申请一实施例投影设备实现显示控制的系统框架示意图；

图6B示出了本申请另一实施例投影设备实现放射眼功能的信令交互时序示意图；

图6C示出了本申请另一实施例投影设备实现显示画面校正功能的信令交互时序示意图；

图6D示出了本申请另一实施例投影设备实现自动对焦算法的流程示意图；

图6E示出了本申请另一实施例投影设备实现防射眼算法的流程示意图；

图7A示出了本申请另一实施例投影设备发生投影图像畸形的示意图；

图7B示出了本申请另一实施例投影设备与标定板的相对位置示意图；

图7C示出了本申请另一实施例基于光机相机标定的图像校正示意图；

图7D示出了本申请另一实施例基于光机相机标定的图像校正示意图；

图7E示出了本申请另一实施例基于光机相机标定的图像校正示意图；

图7F示出了本申请另一实施例基于光机相机标定的图像校正示意图；

图7G示出了本申请另一实施例中标定板的示意图；

图8A示出了本申请另一实施例投影设备数字微镜器件平面成像示意图；

图8B示出了本申请另一实施例投影设备标定参数过程中扩展成像面的示意图；

图9A示出了本申请另一实施例投影设备确定标定参数的流程示意图；

图9B示出了本申请另一实施例投影设备的用户界面示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的和实施方式更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语″第一″、″第二″、″第三″等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。

术语″包括″和″具有″以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

术语″模块″是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。

图1A示出了本申请一实施例投影设备的摆放示意图。

在一些实施例中，本申请提供的一种投影设备包括投影屏幕1和投影设备2。投影屏幕1固定于第一位置上，投影设备2放置于第二位置上，使得其投影出的画面与投影屏幕1吻合，该步骤为专业售后技术人员操作，也即第二位置为投影设备2的最佳摆放位置。

图1B示出了本申请一实施例投影设备光路示意图。

本申请实施例提供了一种投影设备，包括激光光源100，光机200，镜头300，投影介质400。其中，激光光源100为光机200提供照明，光机200对光源光束进行调制，并输出至镜头300进行成像，投射至投影介质400形成投影画面。

在一些实施例中，投影设备的激光光源包括激光器组件和光学镜片组件，激光器组件发出的光束可透过光学镜片组件进而为光机提供照明。其中，例如，光学镜片组件需要较高等级的环境洁净度、气密等级密封；而安装激光器组件的腔室可以采用密封等级较低的防尘等级密封，以降低密封成本。

在一些实施例中，投影设备的光机200可实施为包括蓝色光机、绿色光机、红色光机，还可以包括散热系统、电路控制系统等。需要说明的是，在一些实施例中，投影仪的发光部件还可以通过LED光源实现。

在一些实施例中，本申请提供了一种投影设备，包括三色光机和控制器；其中，三色光机用于调制生成用户界面包含像素点的激光，包括蓝色光机、绿色光机和红色光机；控制器被配置为：获取用户界面的平均灰度值；判定所述平均灰度值大于第一阈值、且其持续时间大于时间阈值时，控制所述红色光机的工作电流值按照预设梯度值降低，以减小所述三色光机的发热。可以发现，通过降低三色光机中所集成红色光机的工作电流，可以实现控制所述红色光机的过热，以实现控制三色光机、及投影设备的过热。

光机200可实施为三色光机，所述三色光机集成蓝色光机、绿色光机、红色光机。

下文中将以投影设备的光机200实施为包括蓝色光机、绿色光机、红色光机为例，对本申请提供的技术方案进行阐述。

在一些实施例中，投影设备的光学系统由光源部分和光机部分组成，光源部分的作用是为光机提供照明，光机部分的作用是对光源提供的照明光束进行调制，最后通过镜头出射形成投影画面。

在一些实施例中，激光器组件包括红色激光器模组、绿色激光器模组、蓝色激光器模组、各个激光器模组与相应安装口均通过密封圈(采用氟橡胶或其他密封材料皆可)防尘密封安装。

图2示出了本申请一实施例投影设备的电路架构示意图。

在一些实施例中，本公开提供的投影设备包括多组激光器，通过在激光光源的出光路径中设置亮度传感器，亮度传感器可以检测激光光源的的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路。

该显示控制电路可以获取每个激光器的驱动电流对应的第二亮度值，并在确定该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，确定该激光器发生COD故障；则显示控制电路可以调整激光器的对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障；该投影设备能够及时消除激光器的COD故障，降低了激光器的损坏率，确保了投影设备的图像显示效果。

在一些实施例中，该投影设备可以包括显示控制电路10、激光光源20、至少一个激光器驱动组件30以及至少一个亮度传感器40，该激光光源20可以包括与至少一个激光器驱动组件30一一对应的至少一个激光器。其中，该至少一个是指一个或多个，多个是指两个或两个以上。

在一些实施例中，投影设备包括激光器驱动组件30和一个亮度传感器40，相应的，该激光光源20包括与激光器驱动组件30一一对应的三个激光器，该三个激光器可以分别为蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203。其中，该蓝色激光器201用于出射蓝色激光，该红色激光器202用于出射红色激光，该绿色激光器203用于出射绿色激光。在一些实施例中，激光器驱动组件30可实施为包含多个子激光器驱动组件，分别对应不同颜色的激光器。

显示控制电路10用于向激光器驱动组件30输出基色使能信号以及基色电流控制信号，以驱动激光器发光，具体地，如图2所示，显示控制电路10与激光器驱动组件30连接，用于输出与多帧显示图像中的每一帧图像的三种基色一一对应的至少一个使能信号，将至少一个使能信号分别传输至对应的激光器驱动组件30，以及，输出与每一帧图像的三种基色一一对应的至少一个电流控制信号，将至少一个电流控制信号分别传输至对应的激光器驱动组件30。示例的，该显示控制电路10可以为微控制单元(microcontroller unit，MCU)，又称为单片机。其中，该电流控制信号可以是脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)信号。

在一些实施例中，蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203分别与激光器驱动组件30连接。激光器驱动组件30可以响应于显示控制电路10发送的蓝色PWM信号B_PWM和使能信号B_EN，向该蓝色激光器201提供对应的驱动电流。该蓝色激光器201用于在该驱动电流的驱动下发光。

亮度传感器设置于激光光源的出光路径中，通常设置在出光路径的一侧，而不会遮挡光路。如图2所示，至少一个亮度传感器40设置在激光光源20的出光路径中，该每个亮度传感器与显示控制电路10连接，用于检测一个激光器的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路10。

在一些实施例中，显示控制电路10可以从该对应关系中获取每个激光器的驱动电流对应的第二亮度值，该驱动电流为激光器当前的实际工作电流，该驱动电流对应的第二亮度值为激光器在该驱动电流的驱动下正常工作时能够发出的亮度值。该差值阈值可以为显示控制电路10中预先存储的固定数值。

在一些实施例中，显示控制电路10在调整与激光器对应的激光器驱动组件30的电流控制信号时，可以降低与激光器对应的激光器驱动组件30的电流控制信号的占空比，从而降低激光器的驱动电流。

在一些实施例中，亮度传感器40可以检测蓝色激光器201的第一亮度值，并将该第一亮度值发送至显示控制电路10。该显示控制电路10可以获取该蓝色激光器201的驱动电流，并从电流与亮度值的对应关系中获取该驱动电流对应的第二亮度值。之后检测第二亮度值与第一亮度值之间的差值是否大于差值阈值，若该差值大于差值阈值，表明该蓝色激光器201发生COD故障，则显示控制电路10可以降低与该蓝色激光器201对应的激光器驱动组件30的电流控制信号。之后显示控制电路10可以再次获取蓝色激光器201的第一亮度值，以及蓝色激光器201的驱动电流对应的第二亮度值，并在第二亮度值与第一亮度值之间的差值大于差值阈值时，再次降低与该蓝色激光器201对应的激光器驱动组件30的电流控制信号。如此循环，直至该差值小于等于差值阈值。由此通过降低蓝色激光器201的驱动电流，消除该蓝色激光器201的COD故障。

图3示出了本申请一实施例投影设备的结构示意图。

在一些实施例中，该投影设备中的激光光源20可以包括独立设置的蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203，该投影设备也可以称为三色投影设备，蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203均为MCL型封装激光器，其体积小，利于光路的紧凑排布。

在一些实施例中，参考图3，该至少一个亮度传感器40可以包括第一亮度传感器401、第二亮度传感器402和第三亮度传感器403，其中，第一亮度传感器401为蓝光亮度传感器或者白光亮度传感器，第二亮度传感器402为红光亮度传感器或者白光亮度传感器，该第三亮度传感器403为绿光亮度传感器或者白光亮度传感器。

该显示控制电路10还用于在控制蓝色激光器201出射蓝色激光时，读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。并在控制该蓝色激光器201关闭时，停止读取该第一亮度传感器401检测的亮度值。

该显示控制电路10还用于在控制红色激光器202出射红色激光时，读取该第二亮度传感器402检测的亮度值，并在控制红色激光器202关闭时，停止读取第二亮度传感器402检测的亮度值。

该显示控制电路10还用于在控制绿色激光器203出射绿色激光时，读取该第三亮度传感器403检测的亮度值，并在控制绿色激光器203关闭时，停止读取该第三亮度传感器403检测的亮度值。

需要说明的是，亮度传感器也可以为一个，设置于三色激光的合光路径中。

图4示出了本申请另一实施例投影设备的结构示意图。

在一些实施例中，投影设备还可以包括光导管110，光导管110作为集光光学部件，用于接收并匀化输出合光状态的三色激光。

在一些实施例中，亮度传感器40可以包括第四亮度传感器404，该第四亮度传感器404可以为白光亮度传感器。其中，该第四亮度传感器404设置在光导管110的出光路径中，比如设置于光导管的出光侧，靠近其出光面。以及，上述第四亮度传感器为白光亮度传感器。

该显示控制电路10还用于在控制蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203分时开启时，读取该第四亮度传感器404检测的亮度值，以确保该第四亮度传感器404可以检测到该蓝色激光器201的第一亮度值、该红色激光器202的第一亮度值和该绿色激光器203的第一亮度值。并在控制该蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203均关闭时，停止读取该第四亮度传感器404检测的亮度值。

在一些实施例中，在投影设备投影图像的过程中，该第四亮度传感器404一直处于开启状态。

在一些实施例中，参考图3或图4，该投影设备还可以包括第四二向色片604、第五二向色片605、第五反射镜904、第二透镜组件90、扩散轮150、TIR透镜120、DMD 130和投影镜头140。其中，该第二透镜组件90包括第一透镜901、第二透镜902和第三透镜903。该第四二向色片604可以透过蓝色激光，反射绿色激光。该第五二向色片605可以透过红色激光，反射绿色激光和蓝色激光。

图5示出了本申请一实施例投影设备的电路结构示意图。

在一些实施例中，激光器驱动组件30可以包括驱动电路301、开关电路302和放大电路303。该驱动电路301可以为驱动芯片。该开关电路302可以为金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)管。

其中，该驱动电路301分别与开关电路302、放大电路303以及激光光源20所包括的对应的激光器连接。该驱动电路301用于基于显示控制电路10发送的电流控制信号通过VOUT端向激光光源20中对应的激光器输出驱动电流，并通过ENOUT端将接收到的使能信号传输至开关电路302。其中，该激光器可以包括串联的n个子激光器，分别为子激光器LD1至LDn。n为大于0的正整数。

开关电路302串联在激光器的电流通路中，用于在接收到的使能信号为有效电位时，控制电流通路导通。

放大电路303分别与激光光源20的电流通路中的检测节点E和显示控制电路10连接，用于将检测到的激光器组件的驱动电流转换为驱动电压，放大该驱动电压，并将放大后的驱动电压传输至显示控制电路10。

显示控制电路10还用于将放大后的驱动电压确定为激光器的驱动电流，并获取该驱动电流对应的第二亮度值。

在一些实施例中，放大电路303可以包括：第一运算放大器A1、第一电阻(又称取样功率电阻)R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

在一些实施例中，显示控制电路10、驱动电路301、开关电路302和放大电路303形成闭环，以实现对该激光器的驱动电流的反馈调节，从而使得该显示控制电路10可以通过激光器的第二亮度值与第一亮度值的差值，及时调节该激光器的驱动电流，也即是及时调节该激光器的实际发光亮度，避免激光器长时间发生COD故障，同时提高了对激光器发光控制的准确度。

需要说明的是，参考图3和图4，若激光光源20包括一个蓝色激光器、一个红色激光器和一个绿色激光器。该蓝色激光器201可以设置在L1位置处，该红色激光器202可以设置在L2位置处，绿色激光器203可以设置在L3位置处。

参考图3和图4，L1位置处的激光经过第四二向色片604一次透射，再经过第五二向色片605反射一次后进入第一透镜901中。该L1位置处的光效率P1＝Pt×Pf。其中，Pt表示的是二向色片的透射率，Pf表示的是二向色片或者第五反射率的反射率。

在一些实施例中，在L1、L2和L3三个位置中，L3位置处的激光的光效率最高，L1位置处的激光的光效率最低。由于蓝色激光器201输出的最大光功率Pb＝4.5瓦(W)，红色激光器202输出的最大光功率Pr＝2.5W，绿色激光器203输出的最大光功率Pg＝1.5W。即蓝色激光器201输出的最大光功率最大，红色激光器202输出的最大光功率次之，绿色激光器203输出的最大光功率最小。因此将绿色激光器203设置在L3位置处，将红色激光器202设置在L2位置处，将蓝色激光器201设置在L1位置处。也即是将绿色激光器203设置在光效率最高的光路中，从而确保投影设备能够获得最高的光效率。

在一些实施例中控制器包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，视频处理器，音频处理器，图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，RAM Random AccessMemory，RAM)，ROM(Read-Only Memory，ROM)，用于输入/输出的第一接口至第n接口，通信总线(Bus)等中的至少一种。

在一些实施例中，投影设备启动后可以直接进入上次选择的信号源的显示界面，或者信号源选择界面，其中信号源可以是预置的视频点播程序，还可以是HDMI接口，直播电视接口等中的至少一种，用户选择不同的信号源后，投影机可以显示从不同信号源获得的内容。

本申请实施例可以应用于各种类型的投影设备。下文中将以投影仪为例，对投影设备、及基于光机相机标定的投影图像校正方法进行阐述。

投影仪是一种可以将图像、或视频投射到屏幕上的设备，投影仪可以通过不同的接口同计算机、广电网络、互联网、VCD(Video Compact Disc：视频高密光盘)、DVD(DigitalVersatile Disc Recordable：数字化视频光盘)、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、学校和娱乐场所等。

在一些实施例中，投影仪配置的相机可具体实施为3D相机，或双目相机；在相机实施为双目相机时，具体包括左相机、以及右相机；双目相机可获取投影仪对应的幕布，即投影面所呈现的图像及播放内容，该图像或播放内容由投影仪内置的光机进行投射。

当投影仪移动位置后，其投射角度、及至投影面距离发生变化，会导致投影图像发生形变，投影图像会显示为梯形图像、或其他畸形图像；投影仪控制器可基于深度学习神经网络，通过耦合光机投影面之间夹角和投影图像的正确显示实现自动梯形校正；但是，该修正方法修正速度慢，且需要大量的场景数据进行模型训练才能达到一定的精度，因此不适合用户设备发生的即时、快速校正场景。

在一些实施例中，对于投影图像校正，可预先创建距离、水平夹角、及偏移角之间的关联关系；然后投影仪控制器通过获取光机至投影面的当前距离，结合所属关联关系确定该时刻光机与投影面的夹角，实现投影图像校正。所述夹角具体实施为光机中轴线与投影面的夹角，在一些复杂环境下可能会发生提前创建的关联关系不能适应所有复杂环境的情况，而导致投影图像校正失败、或校正进度下降。

在一些实施例中，投影仪通过结合其工作模式、工作场景的动态切换调光，可最大程度发挥两种调光方式优点、弱化其缺点造成的影响。投影仪通过其配置组件可实时监测设备移动，并将监测结果即时反馈至投影仪控制器，以实现投影仪移动后，控制器即时启动图像校正功能在第一时间实现投影图像自动校正。

例如，通过投影仪配置的陀螺仪、或TOF(Time of Flight：飞行时间)传感器，控制器接收来自陀螺仪、TOF传感器的监测数据，以判定投影仪是否发生移动；在判定投影仪发生移动后，控制器将启动投影画面自动校正流程和/或壁障流程，从而实现诸如梯形投影区域校正功能、以及投影障碍物规避功能。

其中，飞行时间传感器通过调节发射脉冲的频率改变实现距离测量和位置移动监测，其测量精度不会随着测量距离的增大而降低，且抗干扰能力强。投影仪发出的激光通过DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜器件)芯片的纳米级镜片反射，其中光学镜头也是精密元件，当像面、以及物面不平行时，会使得投影到屏幕的图像发生几何形状畸变。

图6A示出了本申请一实施例投影设备实现显示控制的系统框架示意图。

在一些实施例中，投影仪具备长焦微投的特点，其控制器通过预设算法可对投影光图像进行显示控制，以实现显示画面自动梯形校正、自动入幕、自动避障、自动对焦、以及防射眼等功能。

投影仪通过基于几何校正的显示控制方法，可实现长焦微投场景下的灵活位置移动；设备在每次移动过程中，针对可能出现的投影画面失真、投影面异物遮挡、投影画面从幕布异常等问题，控制器可控制投影仪实现自动显示校正功能，使其自动恢复正常显示。

在一些实施例中，基于几何校正的显示控制系统，包括应用程序服务层(APKService：Android application package Service)、服务层、以及底层算法库。

应用程序服务层用于实现投影仪和用户之间的交互；基于用户界面的显示，用户可对投影仪的各项参数以及显示画面进行配置，控制器通过协调、调用各种功能对应的算法服务，可实现投影仪在显示异常时自动校正其显示画面的功能。

服务层可包括校正服务、摄像头服务、飞行时间(TOF)服务等内容，所述服务向上对应于应用程序服务层(APK Service)，实现投影仪不同配置服务的对应特定功能；服务层向下对接算法库、相机、飞行时间传感器等数据采集业务，实现封装底层复杂逻辑。

底层算法库提供校正服务、以及投影仪实现各种功能的控制算法，算法库可基于OpenCV(基于许可开源)完成各种数学运算，为校正服务提供基础计算能力；OpenCV是一个可开源发行的跨平台计算机视觉、机器学习软件库，可以运行在多种现有操作系统环境中。

在一些实施例中，投影仪配置有陀螺仪传感器；设备在移动过程中，陀螺仪传感器可感知位置移动、并主动采集移动数据；然后通过系统框架层将已采集数据发送至应用程序服务层，支撑用户界面交互、应用程序交互过程中所需应用数据，采集数据还可用于控制器在算法服务实现中的数据调用。

在一些实施例中，投影仪配置有飞行时间(TOF)传感器，在飞行时间传感器采集到相应数据后，所述数据将被发送至服务层对应的飞行时间服务；上述飞行时间服务获取数据后，将采集数据通过进程通信框架发送至应用程序服务层，数据将用于控制器的数据调用、用户界面、程序应用等交互使用。

在一些实施例中，投影仪配置有用于采集图像的相机，所述相机可实施为双目相机、或深度相机、或3D相机等；相机采集数据将发送至摄像头服务，然后由摄像头服务将采集图像数据发送至进程通信框架、和/或投影仪校正服务；所述投影仪校正服务可接收摄像头服务发送的相机采集数据，控制器针对所需实现的不同功能可在算法库中调用对应的控制算法。

在一些实施例中，通过进程通信框架、与应用程序服务进行数据交互，然后经进程通信框架将计算结果反馈至校正服务；校正服务将获取的计算结果发送至投影仪操作系统，以生成控制信令，并将控制信令发送至光机控制驱动以控制光机工况、实现显示图像的自动校正。

图6B示出了本申请另一实施例投影设备实现防射眼功能的信令交互时序示意图。

在一些实施例中，投影仪可实现防射眼功能，防止用户偶然进入投影仪射出激光轨迹范围内而导致的视力损害危险，在用户进入投影仪所在的预设特定非安全区域时，控制器可控制用户界面显示对应的提示信息，以提醒用户离开当前区域，控制器还可控制用户界面降低显示亮度，以防止激光对用户视力造成伤害。

在一些实施例中，投影仪被配置为儿童观影模式时，控制器将自动开启防射眼开关。在接收陀螺仪传感器发送的位置移动数据、或接收其它传感器所采集的异物入侵数据后，控制器将控制投影仪开启防射眼开关。

在一些实施例中，在飞行时间(TOF)传感器、摄像头所采集数据触发任一预设阈值条件时，控制器将控制用户界面降低显示亮度、显示提示信息、降低光机发射功率、亮度、强度。

在一些实施例中，校正服务向飞行时间传感器发送信令，查询投影仪当前状态，控制器将接受来自飞行时间传感器的数据反馈。校正服务向进程通信框架发送通知算法服务以启动防射眼流程信令，进程通信框架将从算法库进行服务能力调用以调取对应算法服务，所述算法可包括拍照检测算法、截图画面算法、以及异物检测算法等。所述进程通信框架基于上述算法服务可返回异物检测结果至校正服务；针对返回结果，若达到预设阈值条件，控制器将控制用户界面显示提示信息、降低显示亮度，其信令时序如图6B所示。

在一些实施例中，防射眼在开启状态下，用户进入预设特定区域时，投影仪将自动降低光机发出激光强度、降低用户界面显示亮度、显示安全提示信息；投影仪对上述防射眼功能的控制，可通过以下方法实现：

基于相机获取的投影画面，利用边缘检测算法识别投影仪的投影区域；在投影区域显示为矩形、或类矩形时，控制器通过预设算法获取上述矩形投影区域四个顶点的坐标值；

在实现对于投影区域内的异物检测时，可使用透视变换方法将投影区域校正为矩形，计算矩形和投影截图的差值，以实现判断显示区域内是否有异物；若判断结果为存在异物，投影仪自动启动防射眼。

在实现对投影范围外一定区域的异物检测时，可将当前帧的相机内容、和上一帧的相机内容做差值，以判断投影范围外区域是否有异物进入；若判断有异物进入，将触发防射眼功能的启动。

投影仪还可利用飞行时间(ToF)相机、或飞行时间传感器检测特定区域的实时深度变化；若深度值变化超过预设阈值，投影仪将自动触发防射眼功能。

在一些实施例中，投影仪基于采集的飞行时间数据、截图数据、以及相机数据分析判断是否需要开启防射眼功能。

例如，根据采集的飞行时间数据，控制器做深度差值分析；如果深度差值大于预设阈值X，所述预设阈值X实施为0时，则可判定有异物已处于投影仪的特定区域；

若用户位于特定区域，其视力存在被激光损害风险，投影仪将自动启动防射眼功能，以降低光机发出激光强度、降低用户界面显示亮度、并显示安全提示信息。

又例如，投影仪根据已采集截图数据做加色模式(RGB)的差值分析，在差值大于预设阈值Y时，可判定有异物处于投影仪的特定区域；所述特定区域内若存在用户，其视力存在被激光损害风险，投影仪将自动启动防射眼功能。

又例如，投影仪根据已采集相机数据，从而获取投影坐标；然后根据所述投影坐标确定投影仪的投影区域，进一步在投影区域内进行加色模式(RGB)的差值分析；在差值大于预设阈值Y时，则可判定有异物已处于投影仪的特定区域；投影仪将自动启动防射眼功能。

若获取的投影坐标处于扩展区域，控制器仍可在所述扩展区域进行加色模式(RGB)的差值分析；如果差值大于预设阈值Y，则可判定有异物已处于投影仪的特定区域，投影仪将自动启动防射眼功能，如图6E所示。

图6C示出了本申请另一实施例投影设备实现显示画面校正功能的信令交互时序示意图。

在一些实施例中，投影仪通过陀螺仪对设备移动进行监测。校正服务向陀螺仪发出用于查询设备状态的信令，并接收陀螺仪所反馈用于判定设备是否发生移动的信令。

显示校正策略可配置为：在陀螺仪、飞行时间传感器同时发生变化时，投影仪优先触发梯形校正；在梯形校正进行时，控制器不响应遥控器按键发出的指令，以配合梯形校正的实现，投影仪将打出纯白图卡。

其中，梯形校正算法可基于双目相机构建世界坐标系下投影面与光机坐标系的转换矩阵，结合光机内参，计算出投影图像与播放图卡的单应性关系，所单应性关系也称为映射关系，并利用该单应性关系实现投影图像与播放图卡之间的任意形状转换，如图6C所示。

在一些实施例中，校正服务发送用于通知算法服务启动梯形校正流程的信令至进程通信框架，所述进程通信框架进一步发送服务能力调用信令至算法服务，以获取能力对应的算法；

算法服务获取执行拍照和画面算法处理服务、避障算法服务，并将其通过信令携带发送至进程通信框架；在一些实施例中，进程通信框架执行上述算法，并将执行结果反馈给校正服务，所述执行结果可包括拍照成功、以及避障成功等反馈信息。

在一些实施例中，投影仪执行上述算法、或数据传送过程中，若出现错误，校正服务将控制用户界面显示出错返回提示，并控制用户界面再次梯形校正、自动对焦图卡。

通过自动避障算法，投影仪可识别幕布；并利用投影变化，将投影画面校正至幕布内显示，实现与幕布边沿对齐的效果。通过自动对焦算法，投影仪可利用飞行时间(ToF)传感器获取光机与投影面距离，基于所述距离在预设的映射表中查找最佳像距，并利用图像算法评价投影画面清晰程度，以此为依据实现微调像距。

在一些实施例中，校正服务发送至进程通信框架的自动梯形校正信令可包含其他功能配置指令，例如包含是否实现同步避障、是否入幕等控制指令。

进程通信框架发送服务能力调用信令至算法服务，使算法服务获取执行自动对焦算法，实现调节设备与幕布之间的视距；在一些实施例中，在应用自动对焦算法实现功能后，算法服务还可获取、执行自动入幕算法，过程中可包含梯形校正算法。

投影仪执行自动入幕，算法服务设置投影仪与幕布之间的8位置坐标；然后再次通过自动对焦算法，实现投影仪与幕布的视距调节；最终，将校正结果反馈至校正服务，并控制用户界面显示校正结果，如图6C所示。

在一些实施例中，投影仪通过自动对焦算法，利用其配置的激光测距可获得当前物距，以计算初始焦距、及搜索范围；然后投影仪驱动相机(Camera)进行拍照，并利用对应算法进行清晰度评价。

投影仪在上述搜索范围内，基于搜索算法查找可能的最佳焦距，然后重复上述拍照、清晰度评价步骤，最终通过清晰度对比找到最优焦距，完成自动对焦。

例如，在投影仪启动后，用户移动设备；投影仪自动完成校正后重新对焦，控制器将检测自动对焦功能是否开启；当自动对焦功能未开启时，控制器将结束自动对焦业务；当自动对焦功能开启时，投影仪将通过中间件获取飞行时间(TOF)传感器的检测距离进行计算；

控制器根据获取的距离查询预设的映射表，以获取投影仪的焦距；然后中间件将获取焦距设置到投影仪的光机；光机以上述焦距进行发出激光后，摄像头将执行拍照指令；控制器根据获取的拍摄图像、评价函数，判断投影仪对焦是否完成；

如果判定结果符合预设完成条件，则控制自动对焦流程结束；如果判定结果不符合预设完成条件，中间件将微调投影仪光机的焦距参数，例如可以预设步长逐渐微调焦距，并将调整的焦距参数再次设置到光机；从而实现反复拍照、清晰度评价步骤，最终通过清晰度对比找到最优焦距完成自动对焦，如图6D所示。

在一些实施例中，投影仪可投影出目标尺寸的画面，该目标尺寸与光机、投影仪摆放位置等因素有关；

例如，投影仪可投影出75-100英寸的画面；用户在购买投影仪后，经过投影安装调试，使处于A位置的投影仪可获取合适的投影区域，所述投影区域呈矩形，通常可完整、准确的覆盖对应的矩形幕布，如图7A左侧所示；

当投影仪由A位置移动至B位置后，经常会生成畸形投影图像，如图7A右侧所示；出于打扫、移动等原因造成投影仪摆放位置改变，而投影幕布固定的情况下，将导致投影图像位置、形状发生变化，造成投影图像与矩形幕布不吻合的问题。

因此，当投影仪位置改变时，用户需要及时调整投影仪，使其回到原来摆放位置，以实现调整投影图像和矩形幕布的相对位置，促使投影图像与矩形幕布吻合；但对不熟悉投影仪功能设置的普通用户来说，通常在调整位置后投影图像仍然呈现畸形、不能入幕的问题；

通过本申请提供的投影设备、以及基于光机相机标定的投影图像校正方法，可实现软件方式校正，无需用户人为调整投影仪位置，如图7F所示，下文将就畸形投影图像的校正进行阐述。

图7B示出了本申请另一实施例投影设备与标定板的相对位置示意图。

投影图像校正服务启动后，投影仪用户界面将提示用户进行标定参数获取，该标定参数包括光机内参、及光机相机间的外参；用户需要将标定板放置于矩形幕布表面，通过现场标定的方式，可解决上述参数实际值与理论值之间误差过大的问题。其中，标定参数的理论值是指投影仪在制造出厂时已标注于设备外壳、或说明书的设备参数，所述理论值通常基于投影仪的功能、组装、制造、零件而确定，适用于同一型号的所有投影仪产品；而标定参数的实际值则是通过本申请实施例提供的标定方案现场测量、获取的实际值，对于同一型号的不同投影仪产品，该实际值可能会存在微小差异。

在一些实施例中，投影仪通过和标定板的配合使用，可实现标定参数的确定。标定板可设置于矩形幕布中央，所述标定板包括两部分，分别是右侧的标定图卡和左侧的空白区域，如图7B所示。

左侧空白区域主要用于显示光机投射标定图卡生成的投影图像，从而利用所述投影图像和标定板右侧固有标定图卡共面的特点确定标定参数，以得到准确的光机内参、和光机相机间外参，下文将就确定标定参数进行详细阐述。

在确定标定参数的过程中，首先将标定板设置于矩形幕布的中央位置，该标定板右侧固有标定图卡可实施为黑白相间的棋盘格；

然后控制光机投射同样的棋盘格图像至该标定板左侧空白区域，并控制相机获取该时刻的标定板图像，可以发现，所述标定板图像可显示空白区域的棋盘格投影图像和右侧固有棋盘格图像，如图7C所示；

需要说明的是，在一些实施例中，光机投射的标定图卡、及标定板固有标定图卡还可实施为圆环图案，如图7G所示；棋盘格标定图卡包含的特征点为矩形的角点，圆环标定图卡包含的特征点为各圆环上对应的实心点。需要说明的是，所述标定板中的空白区域、标定图卡在布局上除了如附图中所示的左右排布外，还可设置如上下排布、对角线排布等布局，所述空白区域、标定图卡在标定板中的布局顺序可调换；在一些实施例中，该标定图卡还可实施为上述两类图案的组合，或该标定图卡还可实施为其它具有可识别特征点的图案。

在一些实施例中，对于实施为棋盘格的标定图卡，控制器提取标定板图像中右侧固有棋盘格的角点，获取相机坐标系下该角点的像素坐标；然后创建世界坐标系，所述世界坐标系以该标定板平面为XOY面，将右侧固有棋盘格第一个矩形的角点设定为原点，所述世界坐标系的Z轴垂直于该标定板平面。

控制相机拍摄标定板图像，通过相机坐标系下提取投影图像中棋盘格角点与世界坐标系下固有棋盘格角点之间的对应关系，可计算获得相机内参A，以及光机相机间外参，所述外参包括旋转矩阵R[i]和平移矩阵t[i]，标定板图像中的特征点如图7D中所示。

需要说明的是，本说明书中为便于技术方案理解，在附图中对特征点进行了标注；但在投影仪实际投射标定图卡至标定板过程中，该标定板可不实际显示所述特征点。

在一些实施例中，为了提高所确定标定参数的精度，控制器可控制相机拍摄预设数量的标定板图像，并基于每个图像识别提取标定板图像中的特征点。

例如，将实施为棋盘格标定图卡的标定板按逆时针进行旋转以获得不同拍照姿态，如图7E所示；然后在获取的标定板图像中识别相机坐标系下的投影图像角点坐标，即基于相机获取的多个标定板图像，分别识别相机坐标系下空白区域中棋盘格投影图像的角点坐标。其中，在所述预设数量为25时，相机被设置为总计拍摄25张标定板图像，在标定板位于起始位置时连续拍摄5张图片，每逆时针旋转15度后再次连续拍摄5张，直至相机获取25张图片为止。

由于光机投射的投影图像在投影面，标定板也设置于所述投影面，因而所述投影图像与标定板固有棋盘格共面，所以光机所投射的棋盘格角点与标定板固有棋盘各角点在相同世界坐标系下，从而世界坐标系至相机坐标系的转换关系相同，即标定板不同姿态下相机的内参A与外参R[i]、t[i]均相同。通过创建世界坐标系，基于投影图像中角点与世界坐标系下标定板固有标定图卡中角点的对应关系，可确定标定参数。

例如，控制器提取相机获取标定板图像中棋盘格投影图像的角点，所述角点为特征点；然后利用每张图像固有棋盘格的角点求解相机内参、及外参；然后将投影图像中的棋盘格角点从相机坐标系转换至世界坐标系，这样便求得了投影面上所有特征点的世界坐标。

设相机获取的标定板图像中，棋盘格投影图像角点在相机坐标系下表示为m′(u，v)，根据上述步骤中获取的相机内参A、及外参旋转矩阵R[i]与平移矩阵t[i]，可求得棋盘格投影图像在世界坐标系下的坐标，表示为M′(X，Y，Z)；

通过下列公式，可求得标定板在每个姿态下，投影面中棋盘格投影图像角点的世界坐标M′，所述公式(1)表示如下：

s·m′＝A·[R|t]·M′ (1)

或表示为公式(2)：

其中，矩阵

表示内参A，矩阵

表示外参[R|t]；

在一些实施例中，光机DMD(数字微镜器件平面)平面可以看成是相机成像面，此时每个标定板姿态下投影面中标定图卡特征点的世界坐标可通过上述步骤获得，可以采用上述相机标定算法去标定光机的内参；可以发现，光机投影过程可理解为相机获取图像的逆向过程，因此可按照相机标定方法去标定光机。

在一些实施例中，为了满足投影仪摆放在桌面时向斜上方投射、或投影仪吊装在天花板时向斜下方投射投影图像，光机DMD平面会出现下移、或上移的现象，此时DMD平面中心将会远离透镜轴心，为了让DMD平面中心还在透镜轴心上，可在标定过程中虚拟DMD成像面。

例如，原DMD平面尺寸为1920＊1080像素，为使光机投射角度上扬，需要控制DMD平面下移第一距离，假设DMD平面下移1080个像素，所述DMD平面、成像面移动示意如图8A所示。

为使DMD成像面的中心还在透镜轴心，在成像面上方对应的扩展第一距离，如填充1920＊1080的纯色像素，所述填充部分可实际补充为黑色或白色，该时刻原有DMD成像面将变更为1920＊2160的DMD成像面；

因此标定光机时，DMD成像面将按照1920＊2160像素区域去标定，此时DMD成像面的标定图卡特征点像素坐标发生变化，特征点的纵坐标比原值增加1080像素，如图8B所示；在原标定成像面中，成像面宽为1920像素，高为1080像素；经过扩展后，其宽值不变，高值扩展至2160像素，即扩展后的成像面尺寸变更为1920＊2160像素区域。

在一些实施例中，投影仪吊装于天花板，光机需要向斜下方投影时，DMD平面将向上平移。例如，DMD平面为1920＊1080像素区域，DMD平面向上平移1080像素后，此时可认为DMD成像面的下方1080行像素均为纯色，标定时认为DMD成像面尺寸变为1920＊2160，光机投射的标定图卡特征点在DMD成像面的坐标值不变。

同理，基于上述步骤可实现投影光机向左、向右投影时DMD平面发生平移的光机标定；基于上述光机标定方法可以实现任意DMD平面向任意方向平移任意距离的光机内参、以及光机相机间外参的标定。

例如，光机DMD平面中心在透镜轴时，如果将光机放置在地面，此时投影到墙面将无法获得完整的投影图像，因此需要将DMD平面下移，以使光机投射的成像面上移，避免投影仪放置在水平地面、桌面等场景中无法在墙面获取完整投影图像的问题；可以发现，在光机的数字微镜器件平面偏移透镜中轴第一距离时，基于透镜成像原理，将光机的成像面反向标定扩展相应的第一距离，可以使数字微镜器件平面向任意方向平移任意距离时，投影仪仍然可准确获取标定参数，保障图像校正的准确性。

基于DMD成像面特征点在相机坐标系中的像素坐标，投影面特征点在世界坐标系中的坐标，及相机成像面特征点坐标组成双目系统，可实现光机相机间外参的标定。例如，投影仪的显示图像校正服务启动后，在标定参数确定步骤中，控制光机投射标定图卡至矩形幕布，校正服务将通知算法服务开启光机相机标定流程；

算法服务调用相机进行拍照，获取预设数量的标定板照片并将其存储；在判定已存储照片达到所述预设数量时，将返回校正服务拍照成功信息；如判定已存储照片未达到预设数量时，则提示重新拍照；

标定图卡实施为棋盘格，相机成功获取标定板图像后，控制器将调用光机相机标定算法进行标定参数确定；首先识别提取预设数量的标定板图像中的固有棋盘格角点；若不能在标定板图像中识别提取标定板固有棋盘格角点，则返回角点提取失败信息并提示重新拍摄；若识别提取到所有标定板图像的标定板固有棋盘格角点，则进行标定板图像中棋盘格投影图像角点识别提取步骤；如不能识别提取标定板图像中投影图像角点，则返回角点提取失败重新拍摄信息；如成功提取到所有标定板图像中投影图像角点，则进入光机内参与光机相机间外参的计算步骤，如图9A所示。

可以发现，标定板图像的特征点包括标定板空白区域中投影图像的特征点、以及标定板所设置标定图卡本身的特征点；在判定获取标定板图像数量小于所述预设数量、或识别提取特征点失败时，投影仪重新执行标定参数确定步骤。

在一些实施例中，为减小标定参数的误差，当获取标定参数与预设理论值的差值小于等于预设阈值时，可判定标定参数获取成功；否则，重新执行标定参数确定步骤，如图9A示出的标定参数逻辑示意图。

例如，对上述步骤获取的光机内参以及光机相机间外参进行校验；将标定计算获取的光机内参及光机相机间外参与投影仪出厂时的理论值进行比对；若差值在阈值范围内则返回校正服务标定成功信息；若差值超出阈值范围之外，则提示检验照片质量、以及提示投影仪结构是否损坏信息、返回校正服务标定失败信息，其用户界面如图9B所。

在一些实施例中，控制器检测到投影仪移动、或检测到畸形投影图像时，控制器将启动投影图像校正服务。

首先将控制光机投射标定图卡至矩形幕布，然后控制双目相机拍摄标定图卡的投影图像；基于双目相机，可获取投影图像中标定图卡特征点在相机坐标系下的坐标，表示为P(x，y，z)；然后利用上述步骤所获取的标定参数，计算得到特征点在光机坐标系下的坐标；

标定参数在一些具体实施例中可表示为公式(3)、公式(4)、及公式(5)：

其中，mr为光机(3＊3)内参矩阵，RRR为光机相机间旋转矩阵，TTT为光机相机间平移矩阵；

基于上述实施例获取的标定参数、及控制相机获取的标定板图像在相机坐标系下的坐标，可确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵。

其中所述投影面上特征点在光机坐标系下的坐标可表示为公式(6)：

P′(x′，y′，z′)＝RRR＊P+TTT (6)

根据标定参数，控制器可实现将标定板图像的特征点从相机坐标系转换至光机坐标系。

基于投影面和标定板共面特性，将光机坐标系下标定板图像的所有特征点进行拟合，可获取光机坐标系下该投影面的单位法向量；

首先，根据投影面上所有特征点在光机坐标系下的坐标，可拟合出光机坐标系下投影面方程，表示为公式(7)：

z＝ax+by+c (7)；

或公式(8)

然后，该投影面在光机坐标系下的单位法向量可表示为公式(9)：

所创建的世界坐标系原点在光机坐标系原点处，XOY面平行于该投影面，Z轴垂直于该投影面，因而在世界坐标系下，该投影面单位法向量可表示为公式(10)：

m＝(0，0，1)＊T (10)；

根据该投影面单位法向量在不同坐标系的表示，可求得光机坐标系和世界坐标系之间的旋转矩阵R1，其相互关系表示为公式(11)：

m＝R1＊n (11)；

在一些实施例中，控制器将预设投影区域的矩形顶点在世界坐标系下的第一坐标，基于前文中所获取的转换矩阵转换为光机坐标系下的第二坐标，即可实现修正光机投射所需的实际位置坐标值，也可以理解为光机投射播放内容至第二坐标后即可完成畸形投影图像的修正。

例如，在世界坐标系下，矩形幕布四个顶点如图7A所示，分别表示为：

A(x₁，y₁，z)，B(x₂，y₂，z)，C(x₃，y₃，z)，D(x₄，y₄，z)；

基于光机坐标系和世界坐标系间的旋转矩阵，可将上述矩形幕布四个顶点转换至光机坐标系下，其中光机系统可看作相机系统的逆系统，即可得到光机所需投射矩形区域的顶点坐标，如A点在光机坐标系下的坐标A′，可表示为公式(12)：

(A′)^T＝mr*R₁*A^T (12)；

同理，根据上述方法可得到矩形幕布其他三个顶点B、C、D转换至光机坐标系下时对应的坐标B′、C′、D′，实现投影仪投射畸形图像后，通过显示图像校正功能再次控制光机投射播放内容至投影面的预设投影区域，完成投影图像校正，如图7F所示。

基于上文投影设备实现基于光机相机标定的投影图像校正方案和相关附图的介绍，本申请还提供了一种基于光机相机标定的投影图像校正方法，所述方法在投影设备实现基于光机相机标定的投影图像校正方案中已进行详细阐述，在此不再赘述。

本申请实施例的有益效果在于，通过投射标定图卡至标定板，可实现标定参数实际值的获取；进一步通过构建转换矩阵，可实现世界坐标系中的预设投影区域转换至光机坐标系；进一步通过投射播放内容至第二坐标，可实现投影图像的位置校正，可提高标定参数的精度、提升投影图像的校正效果。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为″数据块″、″控制器″、″引擎″、″单元″、″组件″或″系统″。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (10)

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

光机，用于投射播放内容至投影面的预设投影区域；

相机，用于获取标定板图像，所述标定板包含标定图卡和空白区域，所述标定板设置于所述投影面；

控制器，被配置为：

检测到投影设备移动后，控制光机投射标定图卡至所述标定板的所述空白区域以确定标定参数；

基于所述标定参数，和所述相机获取的所述标定板图像在相机坐标系下的坐标，确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵；

根据上述转换矩阵，将所述世界坐标系下所述预设投影区域顶点的第一坐标转换至所述光机坐标系得到第二坐标，并控制所述光机投射播放内容至所述第二坐标。

2.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为，在投射标定图卡至所述标定板的空白区域确定标定参数步骤中：

控制相机拍摄预设数量的标定板图像、并识别提取所述标定板图像中的特征点，所述特征点包括所述空白区域中投影图像的特征点、以及标定板所设置标定图卡本身的特征点；

当获取标定参数与预设理论值的差值小于等于预设阈值时，判定所述标定参数获取成功；否则，重新执行标定参数确定步骤；

其中，判定获取所述标定板图像数量小于所述预设数量、或识别提取所述特征点失败时，重新执行标定参数确定步骤。

3.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为，在投射标定图卡至所述标定板的空白区域确定标定参数步骤中：

在光机的数字微镜器件所在平面偏移透镜中轴第一距离时，在所述光机成像面的标定过程中反向扩展第一距离，以使所述数字微镜器件平面向任意方向平移任意距离时所述控制器准确获取所述标定参数。

4.如权利要求2所述投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为，在相机拍摄预设数量的标定板图像、并识别提取所述标定板图像中的特征点以确定标定参数步骤中：

将所述标定板旋转不同姿态，识别相机坐标系下所述投影图像中特征点的坐标；

创建世界坐标系，基于所述特征点与所述世界坐标系下标定板标定图卡中特征点的对应关系确定所述标定参数。

5.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为，在确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵步骤中：

根据标定参数，将标定板图像的特征点从相机坐标系转换至光机坐标系；

基于投影面和标定板共面的特性，将光机坐标系下标定板图像的所有特征点进行拟合，得到光机坐标系下所述投影面的单位法向量；

根据投影面单位法向量在光机坐标系、及世界坐标系下的不同表示，确定所述旋转矩阵。

6.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述标定参数包括光机内参、及光机相机间的外参。

7.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述世界坐标系原点设置在所述光机坐标系原点处，其XOY面平行于所述投影面。

8.如权利要求1所述投影设备，其特征在于，所述预设投影区域为矩形区域时，所述顶点为所述矩形区域的矩形顶点。

9.一种基于光机相机标定的投影图像校正方法，其特征在于，所述方法包括：

检测到投影设备移动后，投射标定图卡至标定板的空白区域以确定标定参数；

基于所述标定参数，和获取的所述标定板图像在相机坐标系下的坐标，确定世界坐标系和光机坐标系之间的转换矩阵；

根据上述转换矩阵，将所述世界坐标系下预设投影区域顶点的第一坐标转换至所述光机坐标系得到第二坐标，并投射播放内容至所述第二坐标。

10.如权利要求9所述基于光机相机标定的投影图像校正方法，其特征在于，在投射标定图卡至标定板的空白区域确定标定参数步骤中，所述方法还包括：

拍摄预设数量的标定板图像、并识别提取所述标定板图像中的特征点，所述特征点包括所述空白区域中投影图像的特征点、以及标定板所设置标定图卡本身的特征点；

当获取标定参数与预设理论值的差值小于等于预设阈值时，判定所述标定参数获取成功；否则，重新执行标定参数确定步骤；

其中，判定获取所述标定板图像数量小于所述预设数量、或识别提取所述特征点失败时，重新执行标定参数确定步骤。

Images