CN115002429A - 一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，包括：幕布识别模块，用于识别投影仪正面安装的投影幕布；投影分析模块，用于对投影幕布的摆放位置及摆放状态进行分析，并根据分析结果进行投影；梯形矫正模块，用于获取投影画面，并根据画面的轮廓对画面进行梯形矫正。通过本发明实现了利用投影仪上的摄像头采集投影幕布位置的图像，并通过所采集的图像来进行计算调整投影仪的投影角度及位置，并对投射的图像进行梯形矫正，避免了繁琐的人工调整过程并节省了调整时间。

Description

一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪

技术领域

本发明属于计算机控制技术领域，具体涉及一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪。

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，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号，广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。

投影仪的基本原理是利用光学元件将工件的外形、轮廓放大，然后将其投影到屏幕上。它可用透射光作轮廓测量，也可用反射光测量不通孔的表面形状。除用于观影，投影仪还常被用于复杂轮廓和细小工件的测量。

现有的投影仪往往需要用户自行对投影仪的摆放位置进行调整，为使投影仪能够精准地投射影像到投影幕布上，用户需要将投影幕布对准投影仪的投影镜头，并且不断调整投影幕布的角度来保证所投射的影像在投影幕布上不会出现梯形形变，在多数情况下还需要考虑投影镜头的焦距问题从而对投影镜头与投影幕布的距离进行前后调整，非常麻烦且浪费时间。

因此，急需要一种能够自动校准投影位置的投影仪。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，以解决上述背景技术中提出的需要用户自行调整投影投影幕布和投影仪相对位置的问题。

为达到以上目的，本发明提供一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，包括：

幕布识别模块，用于识别投影仪正面安装的投影幕布；

投影分析模块，用于对投影幕布的摆放位置及摆放状态进行分析，并根据分析结果进行投影；

梯形矫正模块，用于获取投影画面，并根据画面的轮廓对画面进行梯形矫正。

优选的，所述幕布识别模块包括：

测试投影单元，用于向投影仪正面发出预设的测试投影图像；

第一摄影单元，用于在发出预设的测试投影图像后获取投影仪正面的第一类图像；

区域分析单元，用于确定所述第一类图像中每个像素的灰度值，并确定具有相同灰度值范围的矩形区域为投影幕布所在区域。

优选的，所述区域分析单元执行以下操作：

对所述第一类图像进行等比例的区块划分得到多个区块，并确定每个区块内图像的平均灰度值；

按照预设的灰度值区间范围与灰度值等级对应表格，依据所述平均灰度值确定每个区块的灰度值等级；

将处于相同灰度值等级的区块进行提取并显现，并确定是否形成区域性集中的矩形图案；

确定区域性集中的矩形图案所对应的矩形区域为投影幕布所在区域。

优选的，所述投影分析模块包括：

投影中心确定单元，用于确定投影幕布的几何中心点，并控制投影镜头的投影轴对准所述几何中心点进行投影；

旋转计算单元，用于测量投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度并对投影角度进行修正；

距离测量单元，用于测量投影幕布与投影镜头之间的距离；

投影尺寸计算单元，用于根据投影幕布与投影镜头之间的距离计算出投影尺寸，并根据用户输入的理想尺寸自动对投影镜头进行变焦控制。

优选的，所述旋转计算单元执行以下步骤：

确定投影幕布在第一类图像中的矩形轮廓，并确定该矩形轮廓的边是否与第一类图像的边分别对应平行；

若对应平行，则说明投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度为零；

若不对应平行，则计算矩形轮廓的横边与第一类图像的横边的夹角，若该夹角大于预设的第一夹角阈值，则发出人工调整警告；

若该夹角小于预设的第一夹角阈值，则根据夹角确定竖直旋转角度，并对投影仪的投影角度进行调整。

优选的，所述距离测量单元执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的几何中心点，根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准该几何中心点所需要的第一偏转角度；

根据所述第一偏转角度控制激光测距装置对准所述几何中心点发射激光，并根据激光的飞行时间确定投影幕布与激光测距装置之间的第一距离；

将投影镜头、激光测距装置以及该几何中心点进行连接形成三角形，并根据所述第一偏转角度确定投影镜头与激光测距装置的连线和激光测距装置与几何中心点连线之间的第一角度；

根据预设的投影镜头与激光测距装置的第二距离、所述第一角度以及所述第一距离计算投影镜头与投影幕布的第三距离以及投影镜头与激光测距装置的连线和投影镜头与几何中心点连线之间的第二角度；

根据所述第二角度基于所述第一偏转角度计算投影镜头对准投影幕布的几何中心点时的第二偏转角度；

基于所述第二偏转角度对投影镜头进行控制，使投影镜头对准几何中心点进行投影。

优选的，所述距离测量单元还执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的外形轮廓中四个角点的坐标位置，并根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准某个角点所需要的第三偏转角度，以及该角点与激光测距装置的第四距离；

对于第一类图像中投影幕布的上下其中一条边，根据激光测距装置对准该条边两个角点各自所需要的第三偏转角度，确定其中一个角点和激光测距装置的连线与另一个焦点和激光测距装置的连线之间的测量夹角，并测出两个角点各自与激光测距装置的距离，最后根据测量夹角以及两个角点各自与激光测距装置的距离计算出该条边相对于投影仪的水平旋转角度；

计算出投影幕布上下两条边的水平旋转角度，并利用其均值作为投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度，当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度大于预设的水平旋转角度阈值时，发出异常警报；

当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度小于预设的第一水平旋转角度阈值且大于预设的第二水平旋转角度阈值时，向梯形矫正模块发送矫正指令。

优选的，所述梯形矫正模块包括：

倾斜投影识别模块，用于判断投影镜头的投影中心轴是否与投影幕布保持垂直；

第一矫正模块，用于在投影中心轴与投影幕布未保持垂直时确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角，并在投影夹角小于预设的第二夹角阈值时根据投影夹角对投影仪中的平面反射镜的倾斜角度进行调整；

第二矫正模块，用于在投影夹角大于预设的第二夹角阈值且小于90度时对需要进行投影的原始画面进行拉伸或压缩处理，从而对投射在投影幕布上的画面进行矫正；

第二摄影单元，用于在完成第一矫正模块和第二矫正模块的工作后获取投影仪正面的第二类图像；

结果判断模块，用于根据所述第二类图像对投影幕布上的画面进行位置识别，判断投影幕布上的画面是否与投影幕布完全重合，若不完全重合则根据投影幕布上画面的四个边缘线与投影幕布对应四个边的边缘线的夹角，确定需要拉伸或压缩的边，并通过所述第二矫正模块进行矫正。

优选的，还包括抖动补偿模块，所述抖动补偿模块执行以下操作：

预先获取连续多个第一类图像并确定每个第一类图像中投影幕布的几何中心点位置；

求取所有第一类图像中投影幕布的几何中心点位置纵坐标的平均数作为静态参考坐标；

连续获取实时的第一类图像，判断第一类图像中几何中心点的位置是否发生纵向位移，若发生纵向位移，则根据第一类图像的采集频率以及几何中心点的位移距离确定纵向位移的加速度以及位移方向；

根据几何中心点的纵向位移的加速度以及位移方向，对几何中心点的位移路径、移动速度以及抖动幅度进行预测，得到预测结果；

若抖动幅度大于预设的幅度阈值，则根据所述预测结果对投影镜头进行纵向的投影角度调控，对投影画面进行抖动补偿。

优选的，还包括智能缩放模块，所述智能缩放模块执行以下操作：

每隔一个预设的时间长度，通过红外传感器确定人体所在位置，并确定人体头部相对于投影幕布的距离；

根据人体头部相对于投影幕布的距离，通过预设的人体头部与投影幕布的距离和投影尺寸关系表格确定投影画面的尺寸，并按照所确定的投影画面的尺寸进行投影。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪的结构示意图；

图2为本发明提出的幕布识别模块的结构示意图；

图3为本发明提出的区域分析单元的执行步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，如图1，包括：

幕布识别模块1，用于识别投影仪正面安装的投影幕布；

投影分析模块2，用于对投影幕布的摆放位置及摆放状态进行分析，并根据分析结果进行投影；

梯形矫正模块3，用于获取投影画面，并根据画面的轮廓对画面进行梯形矫正。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过幕布识别模块1，采集投影仪正面的图像并进行分析识别出图像中的投影幕布，在识别出投影幕布后用投影分析模块2对投影幕布的摆放位置及摆放状态进行分析，从而确定投影幕布相对于投影仪的位置关系，并根据分析结果进行投影，最后获取投影画面，确定投影画面在幕布上是否发生梯形形变，若发生梯形形变则自动对画面进行梯形矫正。实现了利用投影仪上的摄像头采集投影幕布位置的图像，并通过所采集的图像来进行计算调整投影仪的投影角度及位置，并对投射的图像进行梯形矫正，避免了繁琐的人工调整过程并节省了调整时间。

在一个优选实施例中，如图2，幕布识别模块包括：

测试投影单元11，用于向投影仪正面发出预设的测试投影图像；

第一摄影单元12，用于在发出预设的测试投影图像后获取投影仪正面的第一类图像；

区域分析单元13，用于确定第一类图像中每个像素的灰度值，并确定具有相同灰度值范围的矩形区域为投影幕布所在区域。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过测试投影单元11向投影仪正面发出预设的测试投影图像，该测试投影图像可以为单色的测试投影图像，调整投影镜头的焦距使该测试投影图像尽可能地覆盖投影仪正前方更大的区域，随后通过第一摄影单元12获取投影仪正面的第一类图像，该第一类图像中，存在的投影幕布以及其他位置都被该测试投影图像所覆盖，当由于投影幕布材料的特殊性使投影幕布上的图像的色彩饱和度更高，更易于区分，所以最后通过区域分析单元13确定第一类图像中每个像素的灰度值，并确定具有相同灰度值范围的矩形区域为投影幕布所在区域，从而实现了利用灰度色差来区分环境背景和投影幕布，并对幕布存在与否进行了识别。

在一个优选实施例中，如图3，区域分析单元执行以下操作：

步骤S1、对第一类图像进行等比例的区块划分得到多个区块，并确定每个区块内图像的平均灰度值；

步骤S2、按照预设的灰度值区间范围与灰度值等级对应表格，依据平均灰度值确定每个区块的灰度值等级；

步骤S3、将处于相同灰度值等级的区块进行提取并显现，并确定是否形成区域性集中的矩形图案；

步骤S4、确定区域性集中的矩形图案所对应的矩形区域为投影幕布所在区域。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在确定投影幕布所在区域时，可先将第一类第一类图像进行等比例的区块划分得到多个区块，并确定每个区块内图像的平均灰度值，然后按照预设的灰度值区间范围与灰度值等级对应表格，依据平均灰度值确定每个区块的灰度值等级，然后将处于相同灰度值等级的区块进行提取并显现，并确定是否形成区域性集中的矩形图案或者梯形图案，若形成区域性集中的矩形图案或者梯形图案，则能够确定该矩形图案或梯形图案代表着投影幕布的所在区域。实现利用投影幕布上色彩统一的特性以及投影幕布外形轮廓的特性对投影幕布进行确认，其中，若出现多个矩形图案或梯形图案，则可以确定每个图案对应的平均灰度等级，平均灰度等级最高的那个图案更有可能是投影幕布所形成的，因为投影幕布上所反射的图像的色彩饱和度相对于日常的其他材料更高。

在一个优选实施例中，投影分析模块包括：

投影中心确定单元，用于确定投影幕布的几何中心点，并控制投影镜头的投影轴对准几何中心点进行投影；

旋转计算单元，用于测量投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度并对投影角度进行修正；

距离测量单元，用于测量投影幕布与投影镜头之间的距离；

投影尺寸计算单元，用于根据投影幕布与投影镜头之间的距离计算出投影尺寸，并根据用户输入的理想尺寸自动对投影镜头进行变焦控制。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在确定投影幕布的所在位置后，通过投影中心确定单元确定投影幕布的几何中心点，并控制投影镜头的投影轴对准几何中心点进行投影，通过旋转计算单元测量投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度并对投影角度进行修正，防止所投出的影像不能准确契合地投到投影幕布中央。通过距离测量单元测量投影幕布与投影镜头之间的距离，然后通过投影尺寸计算单元根据投影幕布与投影镜头之间的距离计算出投影尺寸，并根据用户输入的理想尺寸自动对投影镜头进行变焦控制，从而实现投影仪与投影幕布间距的自动计算、投影角度修正以及投影镜头的自动变焦控制，使投影仪能够自动将影像精准地投入投影幕布。

在一个优选实施例中，旋转计算单元执行以下步骤：

确定投影幕布在第一类图像中的矩形轮廓，并确定该矩形轮廓的边是否与第一类图像的边分别对应平行；

若对应平行，则说明投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度为零；

若不对应平行，则计算矩形轮廓的横边与第一类图像的横边的夹角，若该夹角大于预设的第一夹角阈值，则发出人工调整警告；

若该夹角小于预设的第一夹角阈值，则根据夹角确定竖直旋转角度，并对投影仪的投影角度进行调整。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：旋转计算单元通过确定投影幕布在第一类图像中的矩形轮廓，进一步确定该矩形轮廓的边是否与第一类图像的边分别对应平行，若对应平行，则说明投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度为零，投影角度正确。若若不对应平行，则计算矩形轮廓的横边与第一类图像的横边的夹角，若该夹角大于预设的第一夹角阈值，在投影仪处于水平安装的情况下说明投影幕布产生了竖直方向上的旋转，且旋转幅度过大，不利于观影，发出人工调整警告让用户对投影幕布进行调整。若该夹角小于预设的第一夹角阈值，则说明虽然投影幕布产生了竖直方向上的旋转，但旋转角度过低，对用户观影产生不了影响，可通过根据夹角确定竖直旋转角度，并对投影仪的投影角度进行调整，使画面能够处于投影幕布内，防止出现投影出边的情况。

在一个优选实施例中，距离测量单元执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的几何中心点，根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准该几何中心点所需要的第一偏转角度；

根据第一偏转角度控制激光测距装置对准几何中心点发射激光，并根据激光的飞行时间确定投影幕布与激光测距装置之间的第一距离；

将投影镜头、激光测距装置以及该几何中心点进行连接形成三角形，并根据第一偏转角度确定投影镜头与激光测距装置的连线和激光测距装置与几何中心点连线之间的第一角度；

根据预设的投影镜头与激光测距装置的第二距离、第一角度以及第一距离计算投影镜头与投影幕布的第三距离以及投影镜头与激光测距装置的连线和投影镜头与几何中心点连线之间的第二角度；

根据第二角度基于第一偏转角度计算投影镜头对准投影幕布的几何中心点时的第二偏转角度；

基于第二偏转角度对投影镜头进行控制，使投影镜头对准几何中心点进行投影。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：距离测量单元在测量投影仪投影镜头与投影幕布之间的距离时，需要确定第一类图像中投影幕布的几何中心点，根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准该几何中心点所需要的第一偏转角度，然后根据第一偏转角度控制激光测距装置对准几何中心点发射激光，并根据激光的飞行时间确定投影幕布与激光测距装置之间的第一距离，随后将投影镜头、激光测距装置以及该几何中心点进行连接形成三角形，并根据第一偏转角度确定投影镜头与激光测距装置的连线和激光测距装置与几何中心点连线之间的第一角度，根据预设的投影镜头与激光测距装置的第二距离、第一角度以及第一距离计算投影镜头与投影幕布的第三距离以及投影镜头与激光测距装置的连线和投影镜头与几何中心点连线之间的第二角度，例如，若预设的投影镜头A与激光测距装置B的连线AB，几何中心点C与激光测距装置B的连线BC，第一角度为∠ABC，通过以下公式计算第二角度∠CAB：

在得到第二角度后，基于第一偏转角度计算投影镜头对准投影幕布的几何中心点时的第二偏转角度，最后再基于第二偏转角度对投影镜头进行控制，使投影镜头能够对准几何中心点进行投影。从而实现了对投影镜头到投影幕布中心点的测量，并且实现了从激光测距装置与投影幕布几何中心点距离测量到投影镜头与投影幕布几何中心点关系的精准转移，所测得的距离结果更为准确。

在一个优选实施例中，距离测量单元还执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的外形轮廓中四个角点的坐标位置，并根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准某个角点所需要的第三偏转角度，以及该角点与激光测距装置的第四距离；

对于第一类图像中投影幕布的上下其中一条边，根据激光测距装置对准该条边两个角点各自所需要的第三偏转角度，确定其中一个角点和激光测距装置的连线与另一个焦点和激光测距装置的连线之间的测量夹角，并测出两个角点各自与激光测距装置的距离，最后根据测量夹角以及两个角点各自与激光测距装置的距离计算出该条边相对于投影仪的水平旋转角度；

计算出投影幕布上下两条边的水平旋转角度，并利用其均值作为投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度，当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度大于预设的水平旋转角度阈值时，发出异常警报；

当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度小于预设的第一水平旋转角度阈值且大于预设的第二水平旋转角度阈值时，向梯形矫正模块发送矫正指令。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：距离测量单元通过确定第一类图像中投影幕布的外形轮廓中四个角点的坐标位置，并根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准某个角点所需要的第三偏转角度，以及该角点与激光测距装置的第四距离。例如，对于投影幕布上的DEFG四个角点，分别通过激光测距装置B对其进行对准并测量出BD、BE、BF、BG四个第四距离，用来判断投影幕布的摆放状态是否标准，在激光测距装置与投影幕布的几何中心连线与投影幕布平面垂直时，BD、BE、BF、BG四个第四距离的长度是相等的，而若投影幕布发生了水平旋转，对于第一类图像中投影幕布的上下两边DE、GF中的其中一条边DE，根据激光测距装置对准该条边两个角点各自所需要的第三偏转角度，确定其中一个角点和激光测距装置的连线与另一个焦点和激光测距装置的连线之间的测量夹角∠DBE，并测出两个角点各自与激光测距装置的距离BD、BE，最后根据测量夹角以及两个角点各自与激光测距装置的距离计算出该条边相对于投影仪的水平旋转角度θ,公式如下：

计算出投影幕布上下两条边DE、GF各自的水平旋转角度，并利用其均值作为投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度，当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度大于预设的水平旋转角度阈值时说明投影幕布的水平旋转角度过大，则发出异常警报让用户进行人工调整；当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度小于预设的第一水平旋转角度阈值且大于预设的第二水平旋转角度阈值时，说明投影幕布的水平旋转角度处于可自动调整范围内，则通过向梯形矫正模块发送矫正指令，让梯形矫正模块进行自动矫正。

在一个优选实施例中，梯形矫正模块包括：

倾斜投影识别模块，用于判断投影镜头的投影中心轴是否与投影幕布保持垂直；

第一矫正模块，用于在投影中心轴与投影幕布未保持垂直时确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角，并在投影夹角小于预设的第二夹角阈值时根据投影夹角对投影仪中的平面反射镜的倾斜角度进行调整；

第二矫正模块，用于在投影夹角大于预设的第二夹角阈值且小于90度时对需要进行投影的原始画面进行拉伸或压缩处理，从而对投射在投影幕布上的画面进行矫正；

第二摄影单元，用于在完成第一矫正模块和第二矫正模块的工作后获取投影仪正面的第二类图像；

结果判断模块，用于根据第二类图像对投影幕布上的画面进行位置识别，判断投影幕布上的画面是否与投影幕布完全重合，若不完全重合则根据投影幕布上画面的四个边缘线与投影幕布对应四个边的边缘线的夹角，确定需要拉伸或压缩的边，并通过第二矫正模块进行矫正。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：梯形矫正模块在进行梯形矫正时，首先通过倾斜投影识别模块判断投影镜头的投影中心轴是否与投影幕布保持垂直，只有当投影镜头的投影中心轴与投影幕布的所处平面保持垂直时，所投出的影像才是规整的矩形，当投影中心轴与投影幕布未保持垂直时确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角，并在投影夹角小于预设的第二夹角阈值时根据投影夹角对投影仪中的平面反射镜的倾斜角度进行调整，从而实现通过确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角确定所投影像的倾斜情况，值得注意的是，在通过确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角确定所投影像的倾斜情况时需要结合投影镜头在三维空间中的偏转角度来确定所投影像究竟是往哪个方向在倾斜，其中投影镜头的该偏转角度是三维的角度，可以划分为横纵两个方向的角度分量来进行分析。在对画面进行梯形矫正时，还可以通过需要进行投影的原始画面进行拉伸或压缩处理，从而对投射在投影幕布上的画面进行矫正。实现通过对将要投出的图像进行调整，可以在不对投影仪内置的平面反射镜进行调整的情况下对投出的画面进行梯形矫正，对比起通过调整平面反射镜对画面进行梯形矫正的方法来说，通过调整画面输出的方法将会更精准。在完成矫正工作后，通过获取第二类图像，通过第二类图像对投影幕布上的画面进行位置识别，该第二类图像用于确定投影仪发出投影后获取的该投影画面和投影幕布关系，通过判断投影幕布上的画面是否与投影幕布完全重合，若不完全重合则根据投影幕布上画面的四个边缘线与投影幕布对应四个边的边缘线的夹角，确定需要拉伸或压缩的边，并通过第二矫正模块进行矫正，从而实现对矫正后的画面进行验证后再矫正。

在一个优选实施例中，还包括抖动补偿模块，抖动补偿模块执行以下操作：

预先获取连续多个第一类图像并确定每个第一类图像中投影幕布的几何中心点位置；

求取所有第一类图像中投影幕布的几何中心点位置纵坐标的平均数作为静态参考坐标；

连续获取实时的第一类图像，判断第一类图像中几何中心点的位置是否发生纵向位移，若发生纵向位移，则根据第一类图像的采集频率以及几何中心点的位移距离确定纵向位移的加速度以及位移方向；

根据几何中心点的纵向位移的加速度以及位移方向，对几何中心点的位移路径、移动速度以及抖动幅度进行预测，得到预测结果；

若抖动幅度大于预设的幅度阈值，则根据预测结果对投影镜头进行纵向的投影角度调控，对投影画面进行抖动补偿。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过预先获取连续多个第一类图像并确定每个第一类图像中投影幕布的几何中心点位置，然后求取所有第一类图像中投影幕布的几何中心点位置纵坐标的平均数作为静态参考坐标，在未发生抖动的情况下，该静态参考坐标为投影幕布几何中心点在第一类图像中的标准位置。在进行抖动补偿时，需要，连续获取实时的第一类图像，判断第一类图像中几何中心点的位置是否发生纵向位移，若发生纵向位移，则根据第一类图像的采集频率以及几何中心点的位移距离确定纵向位移的加速度以及位移方向，然后据几何中心点的纵向位移的加速度以及位移方向，对几何中心点的位移路径、移动速度以及抖动幅度进行预测，得到预测结果；若抖动幅度大于预设的幅度阈值，则根据预测结果对投影镜头进行纵向的投影角度调控，对投影画面进行抖动补偿。实现对投影仪投影位置的抖动补偿，使投影仪在晃动的情况下能够进行平稳投影，从而使投影仪能够在移动交通工具上拥有更好的应用场景。

在一个优选实施例中，还包括智能缩放模块，智能缩放模块执行以下操作：

每隔一个预设的时间长度，通过红外传感器确定人体所在位置，并确定人体头部相对于投影幕布的距离；

根据人体头部相对于投影幕布的距离，通过预设的人体头部与投影幕布的距离和投影尺寸关系表格确定投影画面的尺寸，并按照所确定的投影画面的尺寸进行投影。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置在投影仪上的红外传感器确定人体头部相对于投影幕布的距离，根据人体头部相对于投影幕布的距离，通过预设的人体头部与投影幕布的距离和投影尺寸关系表格确定投影画面的尺寸，并按照所确定的投影画面的尺寸进行投影，从而能够根据人体眼睛与投影幕布的距离自动确定投影尺寸，提高用户的观影体验。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，包括：

幕布识别模块，用于识别投影仪正面安装的投影幕布；

投影分析模块，用于对投影幕布的摆放位置及摆放状态进行分析，并根据分析结果进行投影；

梯形矫正模块，用于获取投影画面，并根据画面的轮廓对画面进行梯形矫正。

2.根据权利要求1所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述幕布识别模块包括：

测试投影单元，用于向投影仪正面发出预设的测试投影图像；

第一摄影单元，用于在发出预设的测试投影图像后获取投影仪正面的第一类图像；

区域分析单元，用于确定所述第一类图像中每个像素的灰度值，并确定具有相同灰度值范围的矩形区域为投影幕布所在区域。

3.根据权利要求2所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述区域分析单元执行以下操作：

对所述第一类图像进行等比例的区块划分得到多个区块，并确定每个区块内图像的平均灰度值；

按照预设的灰度值区间范围与灰度值等级对应表格，依据所述平均灰度值确定每个区块的灰度值等级；

将处于相同灰度值等级的区块进行提取并显现，并确定是否形成区域性集中的矩形图案；

确定区域性集中的矩形图案所对应的矩形区域为投影幕布所在区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述投影分析模块包括：

投影中心确定单元，用于确定投影幕布的几何中心点，并控制投影镜头的投影轴对准所述几何中心点进行投影；

旋转计算单元，用于测量投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度并对投影角度进行修正；

距离测量单元，用于测量投影幕布与投影镜头之间的距离；

投影尺寸计算单元，用于根据投影幕布与投影镜头之间的距离计算出投影尺寸，并根据用户输入的理想尺寸自动对投影镜头进行变焦控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述旋转计算单元执行以下步骤：

确定投影幕布在第一类图像中的矩形轮廓，并确定该矩形轮廓的边是否与第一类图像的边分别对应平行；

若对应平行，则说明投影幕布相对于投影仪的竖直旋转角度为零；

若不对应平行，则计算矩形轮廓的横边与第一类图像的横边的夹角，若该夹角大于预设的第一夹角阈值，则发出人工调整警告；

若该夹角小于预设的第一夹角阈值，则根据夹角确定竖直旋转角度，并对投影仪的投影角度进行调整。

6.根据权利要求4所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述距离测量单元执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的几何中心点，根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准该几何中心点所需要的第一偏转角度；

根据所述第一偏转角度控制激光测距装置对准所述几何中心点发射激光，并根据激光的飞行时间确定投影幕布与激光测距装置之间的第一距离；

将投影镜头、激光测距装置以及该几何中心点进行连接形成三角形，并根据所述第一偏转角度确定投影镜头与激光测距装置的连线和激光测距装置与几何中心点连线之间的第一角度；

根据预设的投影镜头与激光测距装置的第二距离、所述第一角度以及所述第一距离计算投影镜头与投影幕布的第三距离以及投影镜头与激光测距装置的连线和投影镜头与几何中心点连线之间的第二角度；

根据所述第二角度基于所述第一偏转角度计算投影镜头对准投影幕布的几何中心点时的第二偏转角度；

基于所述第二偏转角度对投影镜头进行控制，使投影镜头对准几何中心点进行投影。

7.根据权利要求6所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述距离测量单元还执行以下步骤：

确定第一类图像中投影幕布的外形轮廓中四个角点的坐标位置，并根据预设的第一类图像中的坐标与激光测距装置的第一偏转角度对应表格，确定激光测距装置对准某个角点所需要的第三偏转角度，以及该角点与激光测距装置的第四距离；

对于第一类图像中投影幕布的上下其中一条边，根据激光测距装置对准该条边两个角点各自所需要的第三偏转角度，确定其中一个角点和激光测距装置的连线与另一个焦点和激光测距装置的连线之间的测量夹角，并测出两个角点各自与激光测距装置的距离，最后根据测量夹角以及两个角点各自与激光测距装置的距离计算出该条边相对于投影仪的水平旋转角度；

计算出投影幕布上下两条边的水平旋转角度，并利用其均值作为投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度，当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度大于预设的水平旋转角度阈值时，发出异常警报；

当投影幕布相对于投影仪的水平旋转角度小于预设的第一水平旋转角度阈值且大于预设的第二水平旋转角度阈值时，向梯形矫正模块发送矫正指令。

8.根据权利要求1所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，所述梯形矫正模块包括：

倾斜投影识别模块，用于判断投影镜头的投影中心轴是否与投影幕布保持垂直；

第一矫正模块，用于在投影中心轴与投影幕布未保持垂直时确定投影中心轴与投影幕布的投影夹角，并在投影夹角小于预设的第二夹角阈值时根据投影夹角对投影仪中的平面反射镜的倾斜角度进行调整；

第二矫正模块，用于在投影夹角大于预设的第二夹角阈值且小于90度时对需要进行投影的原始画面进行拉伸或压缩处理，从而对投射在投影幕布上的画面进行矫正；

第二摄影单元，用于在完成第一矫正模块和第二矫正模块的工作后获取投影仪正面的第二类图像；

结果判断模块，用于根据所述第二类图像对投影幕布上的画面进行位置识别，判断投影幕布上的画面是否与投影幕布完全重合，若不完全重合则根据投影幕布上画面的四个边缘线与投影幕布对应四个边的边缘线的夹角，确定需要拉伸或压缩的边，并通过所述第二矫正模块进行矫正。

9.根据权利要求1所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，还包括抖动补偿模块，所述抖动补偿模块执行以下操作：

预先获取连续多个第一类图像并确定每个第一类图像中投影幕布的几何中心点位置；

求取所有第一类图像中投影幕布的几何中心点位置纵坐标的平均数作为静态参考坐标；

连续获取实时的第一类图像，判断第一类图像中几何中心点的位置是否发生纵向位移，若发生纵向位移，则根据第一类图像的采集频率以及几何中心点的位移距离确定纵向位移的加速度以及位移方向；

根据几何中心点的纵向位移的加速度以及位移方向，对几何中心点的位移路径、移动速度以及抖动幅度进行预测，得到预测结果；

若抖动幅度大于预设的幅度阈值，则根据所述预测结果对投影镜头进行纵向的投影角度调控，对投影画面进行抖动补偿。

10.根据权利要求1所述的一种基于摄像头计算自动校准投影位置的投影仪，其特征在于，还包括智能缩放模块，所述智能缩放模块执行以下操作：

每隔一个预设的时间长度，通过红外传感器确定人体所在位置，并确定人体头部相对于投影幕布的距离；

根据人体头部相对于投影幕布的距离，通过预设的人体头部与投影幕布的距离和投影尺寸关系表格确定投影画面的尺寸，并按照所确定的投影画面的尺寸进行投影。

Images