CN115728943A - Vr投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种VR投影系统，包括姿态传感器和投影仪，姿态传感器用于感应投影仪的投影画面的接收方的第一位姿数据。投影仪用于将预设的VR球形画面中，第一位姿数据指示的区域的目标画面，投影至第一位姿数据指示的接收方朝向的目标区域。使用投影方式显示VR画面，不仅能够与人眼保持足够距离而对人眼具有更高的安全性，还能够基于投影方式适于多人观看的特点而提高VR技术的普及性。

Description

VR投影系统

技术领域

本申请涉及电子信息领域，尤其涉及一种虚拟现实(Virtual Reality，VR)投影系统。

背景技术

VR技术是指，通过计算机生成环境或现实，旨在模拟特定环境中的物理存在。常见的VR设备为VR眼镜。通过佩戴在眼睛前方的VR眼镜显示的画面给用户带来沉浸式观影体验。

但VR眼镜存在普及性低和安全性低的问题。

发明内容

本申请提供了一种VR投影系统，目的在于解决如何提高VR技术的普及性和安全性的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种虚拟现实VR投影系统，包括：

姿态传感器和投影仪；

所述姿态传感器用于感应所述投影仪的投影画面的接收方的第一位姿数据；

所述投影仪用于，将目标画面投影至目标区域，所述目标画面为预设的VR球形画面中，所述第一位姿数据指示的区域的画面，所述目标区域为所述第一位姿数据指示的所述接收方朝向的区域。

可选的，所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域，包括：

所述投影仪具体用于，获取所述第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数，并依据所述第一变化参数，确定所述目标画面；

其中，所述初始位姿数据指示的位置点为所述VR球形画面的原点。

可选的，所述投影仪包括：

控制器、可调节支架以及投影部件；

所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域，包括：

所述控制器用于，获取所述第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数，依据所述第一变化参数，控制所述可调节支架带动所述投影部件朝向所述目标区域，并控制所述投影部件投射所述目标画面；

其中，所述初始位姿数据为所述控制器与所述投影仪位于同一位置，且相对位置固定的情况下采集的位姿数据。

可选的，所述可调节支架包括：

水平调节电机，用于实现在水平面内的转动；

竖直调节电机，用于实现在竖直面内的转动；

支撑件，用于连接所述水平调节电机和所述竖直调节电机；

所述水平调节电机或竖直调节电机与所述投影部件相连。

可选的，所述投影仪还包括：

姿态同步基座，用于将所述姿态传感器固定在所述投影仪上，以使所述姿态传感器与所述投影仪的相对位置固定；

所述控制器还用于，在所述姿态传感器放置于所述姿态同步基座后，记录所述姿态传感器感应的位姿数据，作为所述初始位姿数据。

可选的，所述投影仪用于，将目标画面投影至目标区域，包括：

所述投影仪具体用于，依据预设模型与所述投影仪在第一位姿的投影光斑的交线，确定矩形投射区域，依据所述矩形投射区域和所述投影光斑的指定位置点，控制所述投影仪将所述目标画面，投影至所述目标区域中的所述矩形投影区域；

其中，所述预设模型为以所述接收方为起点、截面为矩形且与所述第一位姿数据相适应的投影区域模型，所述第一位姿为所述第一位姿数据指示的位姿。

可选的，所述投影仪用于依据所述矩形投射区域和所述投影光斑的指定位置点，控制所述投影仪将所述目标画面，投影至所述目标区域中的所述矩形投射区域，包括：

所述投影仪具体用于，将所述投影光斑的顶点与所述矩形投射区域的对应顶点的位置坐标之差，作为第一调整量，使用所述第一调整量控制所述投影仪的数字微反射镜的开启和/或关闭，投影所述目标画面至所述目标区域中的所述矩形投射区域。

可选的，所述投影仪还用于：

响应于所述投影仪从所述第一位姿变化到第二位姿，获取第二变化参数，所述第二变化参数为所述投影仪从所述第一位姿变化到所述第二位姿的位姿变化参数；

依据第一参数、以及所述变化参数，确定第二参数，所述第一参数为所述投影仪在所述第一位姿的投影参数，所述第二参数为所述投影仪在所述第二位姿的投影参数，所述投影参数包括投影光斑的位置以及矩形投影画面的位置；

使用所述第二参数，控制所述投影仪在所述第二位姿投射矩形投影画面。

可选的，所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域包括：

所述投影仪用于依据目标点云模型中相邻点构成的向量之间的角度，在所述目标区域确定投影平面，并将所述目标画面投影至所述投影平面；所述目标点云模型的构建原点为所述投影仪所在的位置。

可选的，所述投影仪还用于：

从位置标记物中读取对应关系，所述对应关系表示所述投影仪的当前位置对应的所述目标点云模型。

本申请所述的VR投影系统包括姿态传感器和投影仪，姿态传感器用于感应投影仪的投影画面的接收方的第一位姿数据。投影仪用于将预设的VR球形画面中，第一位姿数据指示的区域的目标画面，投影至第一位姿数据指示的接收方朝向的目标区域。使用投影方式显示VR画面，不仅能够与人眼保持足够距离而对人眼具有更高的安全性，还能够基于投影方式适于多人观看的特点而提高VR技术的普及性。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种VR投影系统的示例图；

图2为本申请实施例公开的VR投影系统中的投影仪的示例图；

图3为本申请实施例公开的VR投影系统中的投影仪上的姿态同步基座的示例图；

图4为本申请实施例公开的投影仪确定目标画面的流程图；

图5为本申请实施例公开的投影仪转向目标区域并向目标区域投射目标画面的流程图；

图6为本申请实施例公开的投影仪实现接收方视角的矩形投影画面的流程图；

图7为第一光斑和第二光斑的示例图；

图8为DMD形成反光区域和不反光区域的示例图；

图9为图8所示的DMD对应的投影光斑的示例图；

图10为姿态传感器的投影区域模型的示例图；

图11为确定矩形投射区域的示例图；

图12为本申请实施例公开的投影仪在移动中保持投影画面为矩形的流程图；

图13为本申请实施例公开的投影仪识别投影平面的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例公开的一种VR投影系统，包括：姿态传感器1和投影仪2。

姿态传感器1用于感应投影仪的投影画面的接收方的第一位姿数据。本实施例中，位姿数据包括位置数据和姿态数据。位置数据可以为坐标值，姿态数据可以为俯仰角等角度值，这里不做限定。

本实施例中，第一位姿数据可以为接收方所处的任意位置，和任意姿态下，采集的数据。可以理解的是，接收方可以为人眼，也可以为设备等，这里不做限定。

图1中，姿态传感器1的一种示例为设置有陀螺仪11的眼镜，可选的，眼镜中两个镜片之间的中心点处设置陀螺仪11，以提高采集位姿数据与双眼实际位姿的匹配程度。

可以理解的是，设置有陀螺仪的眼镜为可穿戴式姿态传感器的一种示例，除此之外，可穿戴式姿态传感器还可以为设置有陀螺仪的耳环等。姿态传感器1除了可以为可穿戴式姿态传感器之外，还可以为手持式姿态传感器，例如设置有激光测距仪的手柄等，这里不做限定。

投影仪2用于将目标画面投影至目标区域。其中，目标画面为预设的VR球形画面中，第一位姿数据指示的区域的画面。目标区域为第一位姿数据指示的接收方朝向的区域。

可以看出，投影仪的关键功能为从VR球形画面中确定目标画面，确定目标区域，以及将目标画面投影至目标区域，以下将对这两点关键功能的实现进行详细说明。

在使用投影仪进行投影之前，投影仪需要获取初始位姿数据、投影区域模型、目标空间点云模型等初始数据，以为后续计算焦距、投影画面的梯形校正等奠定基础。

如图2所示，投影仪2的具体结构包括：控制器(图2中未画出)、可调节支架21、投影部件22、姿态同步基座23以及显示部件24。

姿态传感器1、姿态同步基座23与控制器协同获取初始位姿数据，具体方式为：在姿态传感器1被放置在姿态同步基座23后，姿态传感器1与投影仪2位于同一位置，且相对位置固定，控制器在姿态传感器1被放置在姿态同步基座23后，具体的，控制器可以响应于姿态传感器被1放置于姿态同步基座23后触发的指令(可以通过姿态同步基座23上设置额的触发电路实现)，从姿态传感器1获取姿态数据，作为初始位姿数据，并将初始姿态数据指示的位置点记录为VR球形画面的原点。

可选的，图1以及图2中，姿态同步基座23的一种示例为，具有眼镜的下边缘的仿形结构的凹槽。

可选的，姿态同步基座23的另一种示例如图3所示：包括具有眼镜上的鼻托的仿形结构的校准基座231。进一步的，校准基座231包括：支架以及设置在支架的顶端的卡槽，卡槽用于卡接眼镜的鼻托。姿态同步基座23还包括具有眼镜上的支脚的仿形结构的承靠基座232。进一步的，承靠基座232包括：底座以及设置在底座的顶端的卡槽，卡槽用于卡接眼镜的支脚。

姿态同步基座23的功能为保证姿态传感器1与投影仪2的相对位置固定，只要能实现该功能的结构均可。

无论哪种结构，姿态同步基座23中还包括触发电路(图中均未画出)，作用为在于姿态传感器1发生接触后，向控制器传输指令，触发控制器获取初始位姿数据。

投影区域模型可以被预先配置在投影仪2中。

目标空间点云模型是指以投影仪2被放置的投影位置作为起点，构建的空间点云模型。目标空间点云模型的获取方式可以为：由建模仪在不同的位置构建空间点云模型后，将空间点云模型与作为构建起点的位置对应存储在位置标记物中，例如，第一位置和第二位置为投影仪可能放置的投影位置，在第一位置和第二位置分别设置位置标记物，建模仪在第一位置构建空间点云模型后，将第一位置构建的空间点云模型与第一位置，对应存储在第一位置的位置标记物中。建模仪在第二位置构建空间点云模型后，将第二位置构建的空间点云模型与第二位置，对应存储在第二位置的位置标记物中。

投影仪被放置在第一位置后，从第一位置的位置标记物中读取第一位置构建的空间点云模型，作为目标空间点云模型。

具体的，投影仪2中还包括底座25和射频电路(图2中未画出)。射频电路可以设置在底座25中。位置标记物包括相连的线圈以及射频芯片。射频芯片中存储上述对应关系。

投影仪2被放置在第一位置后，射频电路发送的电磁波，产生为射频芯片供电的电流，射频电路从第一位置的位置标记物的射频芯片中读取第一位置构建的空间点云模型。

投影仪确定目标画面的流程如图4所示，由控制器执行，包括以下步骤：

S41、获取第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数。

如前所述，初始位姿数据指示的位置点为VR球形画面的原点。可以理解的是，第一变化参数能够指示从VR球形画面的原点变化到了VR球形画面的哪一点。

S42、依据第一变化参数，确定目标画面。

具体的，确定第一位姿数据指示的位置点为参考点，并将VR球形画面中，与参考点的距离在预设范围内的像素点构成的画面，作为目标画面。

可以理解的是，预设范围可以依据投影画面的尺寸等参数，预先配置在投影仪2中。

从图4所示的流程可以看出，依据姿态传感器采集的第一位姿数据，能够实现VR投影画面的截取，使得VR投影画面跟随接收者的位姿而变换，为以投影形式展示VR奠定基础。

结合图2所示的投影仪2的具体结构，投影仪2转向目标区域并向目标区域投射目标画面的实现流程如图5所示，由控制器执行，包括以下步骤：

S51、获取第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数。

可以理解的是，图4与图5的流程的执行顺序不做限定，在先步骤已经计算得到第一变化参数的情况下，作为在后执行的步骤，可以直接调用已有的初始位姿数据，而无需再重新计算，以节省资源。

S52、依据第一变化参数，控制可调节支架带动投影部件朝向目标区域，并控制投影部件投射目标画面。

可选的，可调节支架包括：实现在水平面内的转动的水平调节电机，实现在竖直面内的转动的竖直调节电机，连接水平调节电机和竖直调节电机的支撑件。水平调节电机或竖直调节电机与投影部件相连。

基于上述可调节支架的结构，S52的一种实现方式为：

a、使用第一变化参数获得接收方相对于初始位姿数据的位移和转动角度。

可以理解的是，位姿数据的一种示例为：陀螺仪感应到的加速度数据以及角速度数据。将加速度数据与时间进行二次积分获得位移，将角速度数据通过积分获得转动角度。本实施例中，将位移记为(X，Y，Z)，表示分别在X、Y、Z方向发生的位移。将转动角度记为(α1，α2，α3)，表示投影仪相对于初始位姿下的投影平面的水平面、垂直面以及平行面发生的角度偏转。

b、依据位移、转动角度以及预设的初始投影距离，获得水平角度和竖直角度。

初始投影距离为投影仪在初始位姿数据指示的位姿的投影距离。

具体的，依据位移、转动角度以及初始投影距离S_距，获得水平角度和竖直角度的公式分别为：

水平角度：

竖直角度：

c、使用水平角度控制水平调节电机在水平面内转动，使用竖直角度控制竖直调节电机在竖直面内转动。

可以理解的是，在控制投影部件转向目标区域后，还可以获得投影的焦距，以为后续投射投影画面奠定基础，因此，可选的，还可以执行S53。

S53、依据转动角度以及初始投影距离S_距，获取投影部件投射目标画面使用的焦距。

具体的，焦距依据上述水平角度、竖直角度的三角函数，与S_距获取，具体计算方式不再赘述。

例如，假设用户仅在水平面内发生姿态变化，则用户在水平面内移动后，控制器获取的水平角度为：

因此，控制器12控制水平调节电机在水平面内转动β，以带动投影仪在水平面内转动。

投影部件投射目标画面使用的焦距为：S_距tanβ。

S54、控制投影部件使用上述焦距，投射目标画面。

从图5所示的流程可以看出，投影仪的可调节支架以及控制器，使得投影仪能够跟随接收者的位姿变化而调整朝向和焦距，从而使得使用投影方式实现VR成为可能。

本申请实施例所述的VR投影系统，还具有将投影画面投影为接收方视角的矩形的功能。具体的，投影仪中的控制器依据预设模型与投影仪在第一位姿的投影光斑的交线，确定矩形投射区域，依据矩形投射区域和投影光斑的指定位置点，控制投影仪将目标画面，投影至目标区域中的矩形投影区域。

以上功能的具体实现流程如图6所示，包括以下步骤：

S601、获取投影仪在第一位姿的投影距离。

第一位姿为第一位姿数据指示的位姿。

S602、将预先配置的投影仪的投影区域模型在投影距离的光斑，作为第一光斑。

如图7所示，投影仪的投影区域模型71通常为一个四棱锥，投影区域模型71与投影平面的相交平面即为在投影平面上投射的光斑，而投影距离为投影仪到投影屏(投影平面)的距离S_距72，所以，投影区域模型在投影距离的光斑，为投影区域模型与投影平面的相交平面，这里简称为第一光斑73(以虚线框表示)。

因为投影仪的第一位姿下的姿态，可能与构建投影仪的投影区域模型使用的标准姿态有差异，所以，第一光斑仅为投影仪在第一位姿的位置和标准姿态的理论光斑，所以以下步骤结合第一位姿对第一光斑73进行调整，得到第一位姿的实际光斑即第二光斑74。

S603、获取投影仪在第一位姿开启的数字微反射镜中，对应投影画面的目标位置的数字微反射镜的数量。

其中，数字微反射镜(简称为DMD)是投影仪中的反射元件。如图8所示，通过控制DMD是否反光，可以使得DMD形成反光区域和不反光区域，其中，反光区域中的DMD均为被控制处于反光状态的DMD，不反光区域中的DMD均为被控制处于不反光状态的DMD。图8中，L7为矩形DMD阵列的上边缘的长度，即上边长，L8为矩形DMD阵列的下边长，且L7＝L8。L3为矩形DMD阵列中，被控制处于反光状态的DMD区域的上边长，L4分别为矩形DMD阵列中，被控制处于反光状态的DMD区域的下边长。

因为每个DMD对应投影光斑中的一个像素点，所以，通过对DMD阵列的控制即可实现对投影光斑的形状的控制。图8所示的DMD对应图9所示的投影光斑。图9中，实线部分为图8所示的反光状态的DMD区域对应的投影光斑区域，虚线部分对应图8所示的整个DMD阵列。因此，L5为投影画面的上边长，L6为投影画面的下边长，L1为投影光斑的上边长，L2为投影光斑的下边长。

也就是说，反光的一个DMD在投影平面形成投影光斑的一个像素，而不反光的DMD不投射光斑的像素。

综上所述，因为光斑的各个像素点均对应DMD阵列中处于开启的DMD，所以，能够通过DMD阵列中处于开启状态的DMD的数量，调整第一光斑，以确定当前位姿即第一位姿的实际光斑。

本步骤中，读取DMD阵列中上下边缘开启(即被控制处于反光状态)的反射镜数量和每个反射镜的尺寸，得到L3和L4。可以理解的是，这里以DMD阵列中上下边缘为目标位置的一种示例，但并不作为限定，目标位置包括预先指定的行或列，可以指定任何行或者列作为目标位置。

S604、按照目标位置的数字微反射镜的数量的比值，调整第一光斑，得到第二光斑。

假设投影仪在第一位姿的位置，以相对于标准姿态的俯仰角θ投射光斑，虽然俯仰角θ导致第一光斑发生畸变，但是DMD阵列的像素格数没变。所以可以得知

可以推导出

由于DMD阵列为矩形，所以L1＝L2,L7＝L8。所以得到

因此，具体的，按照目标位置的数字微反射镜的数量的比值，调整第一光斑，得到第二光斑的方式可以为：

将第一光斑旋转，直到旋转后的光斑的上下边长之比等于DMD反光区域的上下边长之比，即

即得到第二光斑。其中，DMD反光区域为DMD阵列中，被控制处于反光状态的DMD组成的区域。也就是说，DMD反光区域中的DMD均为被控制处于反光状态。

进一步的，将第一光斑旋转的具体方式可以为：确定投影仪在第一位姿指示的位置上，第一位姿指示的姿态与标准姿态相比的偏转类型，其中，偏转类型包括俯仰偏转和/或左右偏转。按照偏转类型，将第一光斑旋转。进一步的，偏转类型为俯仰偏转，则将第一光斑绕X轴(水平轴)旋转，偏转类型左右偏转，则将第一光斑绕Y轴(竖直轴)旋转。可以理解的是，既存在俯仰偏转又存在左右偏转的情况下，可以同时绕X轴(水平轴)和Y轴(竖直轴)旋转。

可以理解的是，以上旋转过程为虚拟过程，而并非实际可视化过程。也就是说，通过对第一光斑执行变换算法(与旋转相同效果)，获得第一光斑的变换光斑(旋转后的光斑)，将变换光斑中上下边缘

的光斑，作为第二光斑。

同理，可以使用同样的方式，校正第一光斑的左右角度偏差(第一位姿指示的位置上，第一位姿指示的姿态与标准姿态的左右角度偏差导致)。最终得到对第一光斑进行俯仰角度和左右角度均校正后的光斑，即第二光斑。

S605、将第二光斑的位置作为投影仪在第一位姿的投影光斑的位置。

可以看出，S61-S65为获取投影仪在第一位姿的投影光斑的位置的过程，本实施例中，以投影仪中的DMD为桥梁，获取投影仪在当前位姿的投影光斑的位置，无需引入额外的组件或设备，具有较高的效率和准确性。

S606、获取第一位姿数据相比于初始位姿数据的第一变化参数。

本实施例中，以位移变化参数(X,Y,Z)以及相对与初始位姿的投影平面的水平面、垂直面、平行面发生的偏转角度(α1，α2，α3)为例。

可以理解的是，可以采集眼镜的当前位姿相对于初始位姿发生的位移加速度和角度加速度，再分别对位移加速度和角度加速度积分，得到上述位移变化参数和偏转角度。

S607、将眼镜的投影区域模型基于第一变化参数进行调整，得到预设模型。

本实施例中，除了投影仪之外，还为投影画面的接收方配置投影区域模型，简称为第二模型。第二模型以接收方为起点且截面为矩形。第二模型的一种示例为：截面为矩形的四棱锥。

本实施例中，接收方的一种示例为眼镜，则第二模型依据眼镜中两个镜片之间的中心点和人眼的视觉广角构建。其中，人眼的视觉广角可以依据现有的统计数据获得。以如图10为例，第二模型的起点为眼镜中镜片的中心点的连线的中点，作为第二模型的四棱锥覆盖了人眼的视觉广角下的视野。

预设模型通过对第二模型适应于接收方的当前位姿即第一位姿数据调整得到。例如，接收方相对于初始位姿数据产生位移(x,y,z)和旋转角度α，将第二模型也位移(x,y,z)并旋转角度α，得到预设模型。

S608、将预设模型与第二光斑的交线围成的区域，作为矩形投射区域。

投影仪的投影光斑是指投影仪投射的最大区域。投影画面是指投影仪投射的有实质内容的区域。

本实施例中，具体的，可以将预设模型31与投影仪的投影光斑32的交线围成的区域，作为矩形投射区域33，如图11所示。

S609、将投影光斑的顶点与矩形投射区域的对应顶点的位置坐标之差，作为第一调整量。

S610、按照第一调整量控制投影仪的数字微反射镜的开启和/或关闭，投影目标画面至目标区域中的矩形投射区域。

可以理解的是，在控制投影部件朝向目标区域后，通过控制DMD开启和/或关闭，将目标画面投射在目标区域中的矩形投射区域中。

第一调整量与DMD开启和/或关闭之间的对应关系，可以参见现有技术，这里不再赘述。

图6所示的方法具有以下有益效果：

1、在接收方的视角，投影画面始终为矩形，从而能够提高用户体验。并且调整是跟随接收方的位姿变化进行的，具有较高的实时性。

2、基于DMD进行投影光斑的调整，具有较高的实时性和准确性，且无需借助外部设备。

进一步的，因为投影VR画面的过程中，接收方变换位置和/或姿态，才能够实现VR画面的转换，所以，投影仪还有在移动过程中保持投射画面为矩形的需求。

假设投影仪从上述第一位姿变化到第二位姿，投影仪在移动中保持投影画面为矩形的流程如图12所示，包括以下步骤：

S1201、响应于投影仪从第一位姿变化到第二位姿，获取第二变化参数。

其中，第二变化参数为投影仪从第一位姿变化到第二位姿的位姿变化参数，本实施例中，以位移变化参数(X,Y,Z)以及相对与第一位姿的投影平面的水平面、垂直面、平行面发生的偏转角度(α1，α2，α3)为例。

可以理解的是，可以采集投影仪的第二位姿相对于第一位姿发生的位移加速度和角度加速度，再分别对位移加速度和角度加速度积分，得到上述位移变化参数以及偏转角度。

S1202、依据第一位姿的投影光斑的位置以及第二变化参数，获取第二位姿的投影光斑的位置。

第一位姿的投影光斑的位置在图6所示的流程中已获取。

具体的，依据第一位姿的投影光斑(即第二光斑)的位置，确定第一位姿的投影光斑所在的平面。已知位置后确定平面的具体方式可以参见现有技术，这里不再赘述。投影仪的投影区域模型按照变化参数调整，即将投影区域模型按照位移参数移动，并按照偏转角度偏转，得到调整后的投影区域模型。再依据调整后的投影区域模型与上述获得的平面的交线，确定第二位姿的投影光斑的位置，具体的，将交线围成的区域作为第二位姿的投影光斑，也就是说，可以将交线的坐标(进一步的，交线上顶线的坐标)，作为第二位姿的投影光斑的位置。

S1203、依据第一位姿的矩形投影画面的位置，在第二位姿的投影光斑的位置指示的范围内，确定第二位姿的矩形投影画面的位置。

具体的，可以在第二位姿的投影光斑的位置指示的范围内，框定矩形区域，作为第二位姿的矩形投影画面的位置。

进一步的，框定的矩形区域的长度与第一位姿的矩形投影画面的长度相等，框定的矩形区域的宽度与第一位姿的矩形投影画面的宽度相等。

即：依据第一位姿的矩形投影画面的位置，在第二位姿的投影光斑的位置指示的范围内，确定长以及宽与第一位姿的矩形投影画面分别相等的矩形的顶点，作为第二位姿的矩形投影画面的位置。

可见，本实施例中所述的方法，能够在投影仪的位姿变化后，得到与变化前的尺度相等的矩形投影画面，从而进一步改善用户的体验。

S1204、获取第二参数中第二位姿的投影光斑顶点与第二位姿投影画面的对应顶点的位置坐标之差，作为第二调整量。

其中，对应顶点为相对方位一致的顶点，如前所述，因为DMD为矩形，所以投影光斑为四边形，因此也具有四个顶点，任一顶点的方位是指该顶点在所有顶点中的所占的方位。例如左上、左下等。

例如，投影光斑的左上顶点与矩形投影画面的左上顶点为对应顶点。

S1205、按照第二调整量控制投影仪的数字微反射镜的开启和/或关闭，得到第二位姿的矩形投影画面。

图11所示的流程具有以下有益效果：

1、投影仪发生位移或偏转后可以快速对投影画面进行自动梯形校正，提升用户体验。

2、能够保证校正前后的投影画面的尺度一致，进一步提升用户体验。

3、基于DMD进行投影光斑的调整，具有较高的实时性和准确性，且无需借助外部设备。

需要说明的是，为了提高用户体验，投影仪转向目标区域后，在投射目标画面之前，还可以识别目标区域中的投影平面，在投影平面上将目标画面投射为矩形。具体实现流程如图13所示，包括以下步骤：

S1301、依据相邻的向量之间的角度与角度阈值之间的关系，确定目标点云模型中的平面。

角度阈值可以按需预先配置。

具体的，如果相邻的向量之间的角度大于角度阈值，则确定相邻的向量不处于一个平面。如果相邻的向量之间的角度不大于角度阈值，则确定相邻的向量处于一个平面，依次遍历所有的相邻的向量，即可找到点云模型中的平面。

S1302、获取各个平面的面积。

具体的，对于任意一个平面，确定点云中处于该平面的边缘上的点，基于这类点的位置数据，即可获得该平面的面积。具体算法可以参见现有技术，这里不再赘述。

S1303、依据各个平面的面积，从平面中确定候选平面。

具体的，可以按照面积从大到小的顺序对平面进行排序，将排序靠前的预设数量的平面作为候选平面。或者，将大于面积阈值的平面，均作为候选平面。

S1304、从候选平面中选择投影平面。

可以理解的是，可以由控制器自动按照平面的面积，选择投影平面，例如，将面积最大的候选平面作为投影平面。

或者，可以由用户选择投影平面。例如，控制器在显示部件24显示交互界面，交互界面中包括空间的三维模型以及候选平面，三维模型依据目标点云模型构建，具体的构建方式可以参见现有技术。用户可以在交互界面中选择一个候选平面，控制器响应于基于交互界面从候选平面中选择投影平面的指令，将选中的候选平面作为投影平面。

用户选择的方式能够获得更优的用户体验。例如，用户在卧室，投影仪被放置在卧室的床头柜，虽然投影仪能够按照前述方式确定天花板和床头柜对面的墙面均为候选平面，但投影仪无法获知用户当前是什么姿势，所以按照面积选择的投影平面可能与用户当前的姿势并不匹配。而用户如果当前是卧姿，则可以通过交互界面选择天花板作为投影平面，所以能够获得更优的用户体验。

综上所述，图1所示的VR投影系统，能够跟随观看者的位姿的变化，变换投影画面以及投影区域，使得投影区域始终处于观看者的可视范围内。进一步的，投影画面在观看者的视觉始终保持为矩形，并且，能够自动在观看者的可视范围内的平面上投影。

与现有的VR眼镜相比，因为VR影像通过投影方式显示，所以能够与人眼保持一定的距离，所以降低了对人眼的损害，具有较高的安全性。并且，投影画面适于多人观看，所以能够提高VR技术的普及性。

本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种虚拟现实VR投影系统，其特征在于，包括：

姿态传感器和投影仪；

所述姿态传感器用于感应所述投影仪的投影画面的接收方的第一位姿数据；

所述投影仪用于，将目标画面投影至目标区域，所述目标画面为预设的VR球形画面中，所述第一位姿数据指示的区域的画面，所述目标区域为所述第一位姿数据指示的所述接收方朝向的区域。

2.根据权利要求1所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域，包括：

所述投影仪具体用于，获取所述第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数，并依据所述第一变化参数，确定所述目标画面；

其中，所述初始位姿数据指示的位置点为所述VR球形画面的原点。

3.根据权利1所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪包括：

控制器、可调节支架以及投影部件；

所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域，包括：

所述控制器用于，获取所述第一位姿数据与预设的初始位姿数据相比，产生的第一变化参数，依据所述第一变化参数，控制所述可调节支架带动所述投影部件朝向所述目标区域，并控制所述投影部件投射所述目标画面；

其中，所述初始位姿数据为所述控制器与所述投影仪位于同一位置，且相对位置固定的情况下采集的位姿数据。

4.根据权利要求3所述的VR投影系统，其特征在于，所述可调节支架包括：

水平调节电机，用于实现在水平面内的转动；

竖直调节电机，用于实现在竖直面内的转动；

支撑件，用于连接所述水平调节电机和所述竖直调节电机；

所述水平调节电机或竖直调节电机与所述投影部件相连。

5.根据权利要求3-4任一项所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪还包括：

姿态同步基座，用于将所述姿态传感器固定在所述投影仪上，以使所述姿态传感器与所述投影仪的相对位置固定；

所述控制器还用于，在所述姿态传感器放置于所述姿态同步基座后，记录所述姿态传感器感应的位姿数据，作为所述初始位姿数据。

6.根据权利要求1、2或3所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪用于，将目标画面投影至目标区域，包括：

所述投影仪具体用于，依据预设模型与所述投影仪在第一位姿的投影光斑的交线，确定矩形投射区域，依据所述矩形投射区域和所述投影光斑的指定位置点，控制所述投影仪将所述目标画面，投影至所述目标区域中的所述矩形投影区域；

其中，所述预设模型为以所述接收方为起点、截面为矩形且与所述第一位姿数据相适应的投影区域模型，所述第一位姿为所述第一位姿数据指示的位姿。

7.根据权利要求6所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪用于依据所述矩形投射区域和所述投影光斑的指定位置点，控制所述投影仪将所述目标画面，投影至所述目标区域中的所述矩形投射区域，包括：

所述投影仪具体用于，将所述投影光斑的顶点与所述矩形投射区域的对应顶点的位置坐标之差，作为第一调整量，使用所述第一调整量控制所述投影仪的数字微反射镜的开启和/或关闭，投影所述目标画面至所述目标区域中的所述矩形投射区域。

8.根据权利要求6所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪还用于：

响应于所述投影仪从所述第一位姿变化到第二位姿，获取第二变化参数，所述第二变化参数为所述投影仪从所述第一位姿变化到所述第二位姿的位姿变化参数；

依据第一参数、以及所述变化参数，确定第二参数，所述第一参数为所述投影仪在所述第一位姿的投影参数，所述第二参数为所述投影仪在所述第二位姿的投影参数，所述投影参数包括投影光斑的位置以及矩形投影画面的位置；

使用所述第二参数，控制所述投影仪在所述第二位姿投射矩形投影画面。

9.根据权利要求1、2或3所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪用于将目标画面投影至目标区域包括：

所述投影仪用于依据目标点云模型中相邻点构成的向量之间的角度，在所述目标区域确定投影平面，并将所述目标画面投影至所述投影平面；所述目标点云模型的构建原点为所述投影仪所在的位置。

10.根据权利要求9所述的VR投影系统，其特征在于，所述投影仪还用于：

从位置标记物中读取对应关系，所述对应关系表示所述投影仪的当前位置对应的所述目标点云模型。

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