CN116095287A - 一种投影设备标定方法、标定系统及投影设备 - Google Patents

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CN116095287A CN202211700463.XA CN202211700463A CN116095287A CN 116095287 A CN116095287 A CN 116095287A CN 202211700463 A CN202211700463 A CN 202211700463A CN 116095287 A CN116095287 A CN 116095287A
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Abstract

本申请实施例公开一种投影设备标定方法、标定系统及投影设备，标定系统包括：标定板；投影设备，投影设备包括镜头、光机和相机；驱动装置，与投影设备连接；控制设备，与驱动装置和投影设备连接，用于执行：控制驱动装置将投影设备移动至预设标定位；向投影设备发送拍摄指令，拍摄指令用于指示投影设备控制光机向标定板投射光栅图卡，以及控制相机拍摄光栅图卡对应的图卡图像；接收投影设备上传的图卡图像数据，并根据图卡图像数据计算投影设备的标定参数；将标定参数发送给投影设备。本申请实施例实现了投影设备标定的全流程智能控制，显著降低人工干预，提升了投影设备的标定效率和标定参数的准确性。

Description

一种投影设备标定方法、标定系统及投影设备
技术领域
本申请涉及投影技术领域，尤其涉及一种投影设备标定方法、标定系统及投影设备。
背景技术
投影设备是基于成像技术，将媒体数据投射到如墙壁、幕布、屏幕等投影介质上，使投影介质呈现媒体数据。用户在使用投影设备时，投影设备可能出现侧投现象，即投影面与投影光线不平行，这样投影设备的投射区域呈现的是梯形而非矩形，因此需要对投影设备进行自动梯形校正。在执行自动梯形校正之前，需要获取投影设备的标定参数，该标定参数可以包括光机和相机的内参数、外参数和畸变系数等。投影设备的标定流程较为繁复，标定效率较低。
发明内容
本申请提供一种投影设备标定方法、标定系统及投影设备，实现投影设备标定的全流程智能化控制，提高标定效率。
第一方面，本申请实施例提供一种标定系统，包括：
标定板；
投影设备，所述投影设备包括镜头、光机和相机；
驱动装置，与所述投影设备连接；
控制设备，与所述驱动装置和所述投影设备连接，用于执行：
控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位；
向所述投影设备发送拍摄指令，所述拍摄指令用于指示所述投影设备控制所述光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
接收所述投影设备上传的图卡图像数据，并根据所述图卡图像数据计算所述投影设备的标定参数；
将所述标定参数发送给所述投影设备。
在一些实现方式中，在控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位之前，所述控制设备还用于执行：向所述投影设备发送开始标定指令，所述开始标定指令用于指示：所述投影设备将投影画面放大至调整至最大投影面积，根据所述投影设备与所述标定板的距离对所述相机进行对焦，以及将所述光机的光源亮度调节至预设亮度，以完成所述投影设备的标定环境初始化。
在一些实现方式中，在控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位之前，所述控制设备还用于执行：接收所述投影设备发送的初始化完成消息，向所述投影设备发送曝光参数信息；所述初始化完成消息是所述投影设备在完成标定环境初始化之后发送的；所述曝光参数信息包括所述光栅图卡对应的曝光参数，所述曝光参数信息用于使所述投影设备在所述光机向所述标定板投射光栅图卡后，设置所述相机的曝光参数，以使所述相机按照所述曝光参数拍摄所述图卡图像。
在一些实现方式中，所述光栅图卡包括条纹图卡和纯色图卡，所述条纹图卡包括具有不同频率和相位的多个横条纹图卡和多个竖条纹图卡，所述纯色图卡包括纯黑图卡和纯白图卡；所述图卡图像数据包括在至少一个预设标定位拍摄的图卡图像序列，所述图卡图像序列包括按照图卡投射顺序依次拍摄的图卡图像。
在一些实现方式中，在向所述投影设备发送拍摄指令之后，所述控制设备还用于执行：如果接收到所述投影设备发送的拍摄成功消息，向所述投影设备发送停拍指令；所述拍摄成功消息是所述投影设备在拍摄完整的所述图卡图像数据后发送的；所述停拍指令用于指示所述投影设备关机所述相机；如果接收到所述投影设备发送的拍摄失败消息，控制所述驱动装置将所述投影设备移回至首个预设标定位，并向所述投影设备发送重新拍摄指令；所述拍摄失败消息是所述投影设备在检测到所述图卡图像数据不完整时发送的；所述重新拍摄指令用于指示所述投影设备删除已拍摄的不完整的图卡图像数据，重新控制光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机重新拍摄所述图卡图像数据。
在一些实现方式中，在将所述标定参数发送给所述投影设备之前，所述控制设备还用于执行：计算所述光机与所述相机之间的第一重投影误差；如果所述第一重投影误差大于第一阈值，丢弃当前计算出的所述标定参数，并重新执行标定流程；如果所述第一重投影误差不大于第一阈值，将所述标定参数发送给所述投影设备。
在一些实现方式中，所述相机包括第一相机和第二相机，则在将所述标定参数发送给所述投影设备之前，所述控制设备还用于执行：计算所述第一相机和所述第二相机之间的第二重投影误差；如果所述第一重投影误差大于第一阈值，和/或所述第二重投影误差大于第二阈值，丢弃当前计算出的所述标定参数，并重新执行标定流程；如果所述第一重投影误差不大于第一阈值，并且所述第二重投影误差不大于第二阈值，将所述标定参数发送给所述投影设备。
在一些实现方式中，在将所述标定参数发送给所述投影设备之后，所述控制设备还用于执行：控制所述驱动装置将当前已标定完成的第一投影设备移动至设备更换位，以使所述驱动装置在所述设备更换位卸除所述第一投影设备，并连接下一个待标定的第二投影设备。
第二方面，本申请实施例还提供一种投影设备标定方法，包括：
控制设备控制驱动装置将投影设备移动至预设标定位；其中，所述投影设备包括镜头、光机和相机，所述投影设备与所述驱动装置相连接；
所述控制设备向所述投影设备发送拍摄指令，
所述投影设备响应于所述拍摄指令，控制所述光机向标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
所述控制设备接收所述投影设备上传的图卡图像数据，并根据所述图卡图像数据计算所述投影设备的标定参数；
所述控制设备将所述标定参数发送给所述投影设备；
所述投影设备接收并存储所述标定参数。
第三方面，本申请实施例还提供一种投影设备，包括：
连接部件，用于与驱动装置连接；
通信器，用于与控制设备连接；
镜头；
光机，用于向标定板投射光栅图卡；
相机，用于拍摄图像；
控制器，用于执行：
在被所述驱动装置移动至预设标定位后，接收所述控制设备发送的拍摄指令；
响应于所述拍摄指令，控制所述光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
将拍摄的图卡图像数据上传至所述控制设备，所述图卡图像数据用于使所述控制设备计算所述投影设备的标定参数；
接收并存储所述控制设备发送的所述标定参数。
本申请实施例通过标定系统中控制设备、投影设备和驱动装置间的通信，以控制设备为控制主体，以驱动装置和投影设备为被控物，实现了自动定位及切换预设标定位，智能控制投影设备向标定板投射图卡及采集图卡图像数据，以及根据图卡图像数据计算标定参数等，实现投影设备标定的全流程智能控制，显著降低人工干预，提升了投影设备的标定效率和标定参数的准确性，为投影设备的校正提供可靠的标定参数。
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示例性示出了投影设备的投影场景示意图；
图2示例性示出了投影设备光路示意图；
图3示例性示出了投影设备的电路架构示意图；
图4示例性示出了投影设备光路示意图；
图5示例性示出了投影设备实现显示控制的系统框架示意图；
图6示例性示出了一种标定系统的结构示意图；
图7示例性示出了一种标定板的示意图；
图8示例性示出了一种标定系统的交互流程图；
图9示例性示出了光栅图卡的类别示意图；
图10示例性示出了控制设备显示操作界面的示意图。
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。
投影设备是一种可以将媒体数据投射到投影介质上的设备，投影设备可以通过不同的接口与计算机、广电网络、互联网、VCD(Video Compact Disc：视频高密光盘)、DVD(Digital Versatile Disc Recordable：数字化视频光盘)、游戏机、DV等设备连接，以接收需要投影的媒体数据。其中，媒体数据包括但不限于图像、视频、文本等类型，投影介质包括但不限于墙壁、幕布、屏幕等实体形式。
图1示出了本申请一实施例投影设备的投影场景示意图，图2示出了投影设备光路示意图。
在一些实施例中，参考图1和图2，本申请提供的一种投影设备包括投影介质1和投影设备2。投影介质1固定于第一位置上，投影设备2放置于第二位置上，通过调试第一位置和第二位置的关系，使投影设备2的投射画面与投影介质1的投影面吻合。投影设备2包括投影组件，投影组件包括激光光源210，光机220和镜头230。其中，激光光源210为光机220提供照明，光机220对光源光束进行调制并输出至镜头230，镜头230进行成像并投射至投影介质1，由投影介质1呈现投影画面。
在一些实施例中，投影设备2的激光光源210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220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2的光机220可包括蓝色光机、绿色光机和红色光机，还可以包括散热系统、电路控制系统等。
在一些实施例中，投影设备的发光部件还可以通过LED光源实现。
图3示出了投影设备的电路架构示意图。在一些实施例中，投影设备2可以包括显示控制电路、激光光源、至少一个激光器驱动组件以及至少一个亮度传感器，该激光光源可包括与至少一个激光器驱动组件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。
基于该电路架构，投影设备可以实现自适应调整。例如，通过在激光光源210的出光路径中设置亮度传感器，使亮度传感器260可以检测激光光源的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路。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(Catastrophic optical damage，光学灾变损伤)故障，则显示控制电路可以调整激光器对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至前述差值小于或等于阈值，从而消除激光器的COD故障；该投影设备能够及时消除激光器的COD故障，降低激光器的损坏率，提高投影设备的图像显示效果。
在一些实施例中，参照图4，投影设备2中的激光光源210可以包括独立设置的蓝色激光器211、红色激光器212和绿色激光器213，该投影设备也可以称为三色投影设备，蓝色激光器211、红色激光器212和绿色激光器213均为模块轻量化(Mirai Console Loader，MCL)封装激光器，体积小，利于光路的紧凑排布。
在一些实施例中，投影设备2包括控制器，控制器包括中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，视频处理器，音频处理器，图形处理器(Graphics ProcessingUnit，GPU)，RAM Random Access Memory，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。控制器与投影设备的相关硬件，例如与显示控制电路、亮度传感器、距离传感器、图像采集装置等硬件连接，用于控制投影设备的投影、调焦、校正、标定、遮挡物检测、开关屏状态调节等功能实现。
在一些实施例中，投影设备的机身上可设置有若干类型的接口，例如电源接口、USB接口、HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)接口、网线接口、VGA(Video Graphics Array，视频图像阵列)接口、DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)等，以连接用于传输媒体的信号源。
在一些实施例中，投影设备启动后可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，其中信号源例如是预置的视频点播程序，还可以是HDMI接口、USB接口、直播电视接口等信号源中的一种。用户选择目标信号源后，投影设备2可以从目标信号源获取媒体数据，并将媒体数据投射于投影介质1上进行显示。
在一些实施例中，投影设备2可以配置图像采集装置，用于与投影设备协同运行，以实现对投影过程的调节控制。例如，投影设备可配置3D相机、单目或双目相机；在投影设备设置双目相机时，根据双目相机在设备第一平面上的安装侧位，具体包括左相机(第一相机)和右相机(第二相机)。第一平面是投影设备2的外壳平面中，与投影介质1的投影面平行且相对的平面。
在一些实施例中，图5示例一种投影设备实现显示控制的系统框架示意图，包括应用程序服务层、进程通信框架、操作层、框架层、校正服务、摄像头服务、飞行时间服务、以及硬件及其驱动等。投影设备2具备长焦微投的特点，控制器控制整体系统架构，基于底层程序逻辑实现对投影设备的投影控制，包括但不限于投影画面自动梯形校正、自动入幕、自动避障、自动调焦、防射眼、遮挡物检测、投影设备标定、开关屏控制等功能。
在一些实施例中，投影设备2配置有陀螺仪传感器，在投影设备移动过程中，陀螺仪传感器可感知投影设备的位移并主动采集位置数据；然后通过框架层将已采集的位置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，位置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，投影设备2还配置有用于检测距离的距离传感器，距离传感器可采用飞行时间(Time of Flight，TOF)传感器，飞行时间传感器是利用信号在发射端和反射端之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，在飞行时间传感器采集到距离数据后，将距离数据发送给飞行时间服务；飞行时间服务获取距离数据后，将采集的距离数据通过进程通信框架发送至应用程序服务层，距离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，投影设备2还可配置图像采集装置，图像采集装置可采用双目相机、深度相机或3D相机等；图像采集装置将采集的图像数据发送至摄像头服务，然后由摄像头服务将图像数据发送至进程通信框架和/或校正服务；进程通信框架将图像数据发送至应用程序服务层，图像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，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投影校正参数反馈至校正服务；校正服务将投影校正参数发送至投影设备的操作层，由操作系统根据投影校正参数生成校正指令，并将校正信令下发给光机控制驱动模块，以使光机驱动模块根据投影校正参数，调节光机工况，完成投影画面的自动校正。
在一些实施例中，当检测到校正指令时，投影设备可以对投影画面进行校正。可预先创建距离、水平夹角及偏移角之间的关联关系，然后投影设备的控制器通过获取光机至投影介质1的当前距离，结合所属关联关系，确定当前时刻光机与投影介质1的目标夹角，实现投影画面校正。其中，目标夹角具体实施为光机中轴线与投影介质1的投影面之间的夹角。
在一些实施例中，投影设备自动校正完成后可重新调焦，控制器检测自动调焦功能是否开启；若自动调焦功能未开启，控制器将结束自动调焦业务；若自动调焦功能已开启，控制器根据飞行时间传感器的距离检测值进行调焦计算。
在一些实施例中，控制器根据飞行时间传感器的距离检测值，查询预设映射表，预设映射表记录有距离与焦距的映射关系，从而获取该距离检测值对应的投影设备的焦距；然后中间件将获取的焦距下发给投影设备的光机；光机按照上述焦距进行激光发射后，由至少一个相机拍摄投影内容图像，控制器对投射内容图像进行清晰度检测，确定当前的镜头焦距是否合适，若焦距不合适，需要进行调焦处理。投影设备通过调整镜头位置并拍摄，以及对比调整前后投射内容图像的清晰度变化，定位清晰度最高的调焦位置。
如果判定结果符合预设完成条件，则控制自动调焦流程结束；如果判定结果不符合预设完成条件，中间件将微调投影设备光机的焦距参数，例如按照预设步长逐渐微调焦距，并将调整的焦距参数再次设置于光机，通过多次拍照、清晰度评价等步骤，最终通过投影画面的清晰度对比，锁定最优焦距，从而完成自动调焦。
在一些实施例中，投影设备的第一平面上至少设置有镜头、距离传感器和图像采集装置，图像采集装置可包括一个或多个相机。其中，第一平面是在投影时投影设备2上与投影面平行且相对的平面。
在一些实施例中，可以对投影设备进行标定，所谓标定是指：计算投影设备包括的光机和相机的内参数、外参数和畸变系数等(以下简称：标定参数)，并保存标定参数。这样，投影设备2在执行自动梯形校正等程序时，可以调用该标定参数。
图6示例性示出了一种标定系统的结构示意图。在一些实施例中，为提高投影设备的标定效率，如图6所示，本申请实施例提供一种标定系统100，标定系统100中包括控制设备101、驱动装置102、投影设备103和标定板104。
其中，控制设备101分别与驱动装置102和投影设备103通信连接，通信连接方式可以是有线通信(例如：RS232串口)或无线通信(例如：Wifi、蓝牙等)。控制设备101是总控设备，可以采用具备逻辑运算和控制能力的计算机设备，包括但不限于：PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)设备、上位机、PC、移动终端等。驱动装置102和投影设备103是受控于控制设备101的被控物，投影设备103可以与驱动装置102机械连接，这样控制设备101可以控制驱动装置102将投影设备103移动至预设标定位。
在一些实施例中，驱动装置102可以采用机械臂、机械手或机器人等运动机构。投影设备103与驱动装置102为可拆卸连接，以便拆卸和更换待标定的投影设备。投影设备103中包括光机和相机，光机用于将光栅图卡投射至标定板104的板面上，相机用于拍摄标定板104呈现的图卡图像，图卡图像用于使控制设备101计算标定参数。投影设备103可以是投影仪、微投等类型。
标定板104可以被放置于固定位置。图7示例性示出了一种标定板的示意图，如图7所示，标定板104可以采用黑色板面，标定板104上包括呈规律分布的编码点104a和特征点104b。其中，编码点104a是标定板104上呈“米”字型图案上的关键节点，图7示例中共计25个编码点104a，其余点为特征点。
在一些实施例中，基于投影设备的标定标准，并参照标定板104被放置的位置，控制设备101可以预先规划至少一个预设标定位，并存储预设标定位的位置信息。这样，控制设备101可以将预设标定位的位置信息发送给驱动装置102，以使驱动装置102带动投影设备103移动至预设标定位。投影设备103在预设标定位就位后，控制光机向标定板104投射光栅图卡，以及控制相机拍摄图卡图像，在当前的预设标定位完成图像采集任务后，控制设备101可以向驱动装置102发送下一个预设标定位的位置信息，从而切换投影设备103的标定位置。
图8示例性示出了一种标定系统的交互流程图。在一些实施例中，如图8所示，标定系统的控制逻辑包括：
步骤S801，控制设备与投影设备建立通信连接。
在一些实施例中，控制设备101和投影设备103可以通过串口方式通信。控制设备101可以查询是否存在可用端口，如果不存在可用端口，控制设备101可以通过用户界面或语音播报等方式提示投影设备连接失败。如果存在至少一个可用端口，控制设备101可以设置可用端口的工作模式，并通过可用端口与投影设备103建立通信连接。其中，端口的工作模式包括但不限于：波特率、数据位元、停止位、校验等。
步骤S802，控制设备向投影设备发送开始标定指令。
在一些实施例中，控制设备101可使用预置格式向投影设备103发送指令和消息，预置格式可以被定义为：开始码+数据长度+命令码+数据码+校验码+结束码。一种示例中，标定指令配置为0xDD,0xFF,0x00,0x05,0xF4,0x03,0x00,0x00,0xF1,0xBB,0xCC。其中，0xDD,0xFF为固定格式的开始码，表征一条指令消息开始；0x00,0x05为命令码、数据码和校验码的数据长度；0xF4,0x03,0x00,0x00为命令码，表征控制设备101向投影设备103下发开始标定指令；0xF1为校验码；0xBB,0xCC为固定格式的结束码，表征一条指令消息结束。
步骤S803，投影设备响应于开始标定指令，执行标定环境初始化。
在一些实施例中，标定环境初始化包括但不限于：调用DLP(Digital LightProcessing，数字光处理)投影坐标控制模块放大投影画面，直至达到最大投影面积；根据标定板104与投影设备103的间距，调用对焦模块，调整至该间距映射的焦距，以完成相机对焦，确保投影画面的清晰度；以及，调用光机调节模块，将光机的光源亮度调节至标定环境下的预设亮度。如果标定环境初始化失败，投影设备103可以向控制设备101发送初始化失败消息，初始化失败消息用于指示控制设备101提示标定功能启动失败。
步骤S804，控制设备接收到投影设备发送的初始化完成消息，向投影设备发送曝光参数信息。
在一些实施例中，投影设备103向标定板104投射的光栅图卡可以呈现为正弦光栅特性，光栅图卡可以包括M组不同频率的横条纹图卡和竖条纹图卡，每组频率映射N个相位(M频N相)，则横条纹的光栅图卡为M*N个，竖条纹的光栅图卡为M*N个，条纹图卡共计2M*N个。图9示例性示出了光栅图卡的类别示意图，如图9中的视图(a)所示，横条纹图卡是指沿纵向分布多个横条纹的光栅图卡；如图9中的视图(b)所示，竖条纹图卡是指沿横向分布多个竖条纹的光栅图卡。光栅图卡还包括不具有条纹的黑白图卡，如图9中的视图(c)和视图(d)所示，黑白图卡包括1个纯黑图卡和1个纯白图卡，这样综合横竖条纹图卡和黑白图卡，光栅图卡共计2M*N+2个。
投影设备103存储2M*N+2个光栅图卡，还可以根据图卡类别、频率和相位，设置2M*N+2个光栅图卡的投射顺序，例如：依次投射
Figure BDA0004023880040000081
的竖条纹图卡、纯白图卡、纯黑图卡、
Figure BDA0004023880040000082
的横条纹图卡。其中，i表示频率组别序号，1≤i≤M，fi表示第i组频率；j表示相位类别序号，1≤j≤N，
Figure BDA0004023880040000083
表示第j种相位。
投影设备103按序依次投射2M*N+2个光栅图卡时，每投射一个光栅图卡，控制相机拍摄对应的图卡图像，这样在每个预设标定位共计拍摄2M*N+2张图卡图像。投影设备103采集图卡图像时需要配置相机的曝光参数。曝光参数包括曝光时间，曝光时间是指为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门从打开到关闭的时间间隔，曝光时间越长则进光越多。
由于每个光栅图卡具有不同的属性，该属性包括但不限于频率、相位、条纹方向、纯色等，为了获取有效的图卡图像，以精准获取投影设备103的标定参数，控制设备101可以为每个光栅图卡设置对应的曝光参数。
在一些实施例中，控制设备101可以包括显示器和存储器。图10示例性示出了控制设备101的显示器呈现的操作界面示意图，如图10所示，该操作界面中包括但不限于：地址输入控件91、连接设备按钮92、开始标定按钮93、设备回零按钮94、更换设备按钮95和曝光时间设置控件96。
其中，地址输入控件91可用于输入投影设备103的IP地址，以便建立控制设备101与投影设备103的通信连接。
控制设备101响应于测试人员点击连接设备按钮92的操作，执行步骤S801，与投影设备103建立通信连接。
控制设备101响应于测试人员点击开始标定按钮93的操作，执行步骤S802，向投影设备103发送开始标定指令。
控制设备101响应于测试人员点击设备回零按钮94的操作，可以控制驱动装置102带动投影设备103回到首个预设标定位，以便重启标定流程。
控制设备101响应于测试人员点击更换设备按钮95的操作，可以控制驱动装置102将投影设备103移动至指定的设备更换位，以使驱动装置103卸除已标定完成的投影设备，并连接下一个待标定的投影设备。
在一些实施例中，如图10所示，曝光时间设置控件96包括但不限于：第一设置子控件961和第二设置子控件962。第一设置子控件961用于设置横竖条纹图卡的曝光时间，第二设置子控件962用于设置黑白图卡的曝光时间。图10示例中条纹图卡具有相同的曝光时间1，纯色图卡具有一致的曝光时间2。控制设备101还可根据光栅图卡对应的条纹方向(横条纹或竖条纹)、光栅的频率和相位，使曝光时间设置控件96包括更多的子控件，例如：用于设置横条纹图卡的曝光时间的第三设置子控件，用于设置竖条纹图卡的曝光时间的第四设置子控件，用于设置不同频率分组中的条纹图卡的曝光时间的第五设置子控件等。
控制设备101设置2M*N+2个光栅图卡各自对应的曝光参数，并将这些曝光参数保存在存储器中。这样，控制设备101在接收到投影设备103反馈的初始化成功消息后，执行步骤S804，向投影设备发送曝光参数信息，曝光参数信息中包括2M*N+2个光栅图卡对应的曝光参数。曝光参数信息同样可以采用“开始码+数据长度+命令码+数据码+校验码+结束码”的预置格式。
一种示例中，曝光参数信息例如配置为：0xDD,0xFF,0x00,0x20,0xF4,0x04,0x00,0x01,0x1A,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0xCB,0xBB,0xCC。
其中，0xDD,0xFF为开始码，表征曝光参数信息的起始；0x00,0x20为命令码、数据码和校验码的数据长度；0xF4,0x04,0x00,0x01为命令码，表征控制设备101指示投影设备103执行拍照序列；0x1A表征下达的曝光参数的数量，一般等于2M*N+2；0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01表征按照投射顺序依次投射的2M*N+2个光栅图卡对应的曝光时间，可以根据图10示例的操作界面进行设置，该示例中M＝3，N＝4；0xCB为校验码；0xBB,0xCC为结束码，表征一条曝光参数信息的结束。
步骤S805，投影设备接收并存储曝光参数信息。
投影设备103接收到曝光参数信息后，解析曝光参数信息，获取并存储2M*N+2个光栅图卡对应的曝光时间，然后可以向控制设备101返回曝光参数存储成功消息。
步骤S806，控制设备向驱动装置发送第一指令，以控制驱动装置将投影设备移动至预设标定位。
在一些实施例中，驱动装置102可以采用机械臂、机械手等运动机构。以六轴机械臂为例，预设标定位的位置信息可以包括机械臂的六轴坐标，例如：(-51.528,18.833,-69.375,6.314,81.415,-186.857)。
在一些实施例中，控制设备101可以预设并存储Q个预设标定位的位置信息，Q大于或等于1。Q个预设标定位可以分布在与标定板104平行的平面内，即Q个预设标定位与标定板104的距离相同，以避免投影设备103繁复调整对焦。控制设备101还可以对Q个预设标定位进行排序，从而限定标定顺序和投影设备103的移动路径。控制设备101可以读取首个预设标定位的位置信息，生成第一指令。驱动装置102响应于该第一指令，驱动投影设备103从设备更换位移动至首个预设标定位后，可以向控制设备101发送就位消息，以向控制设备101通知投影设备103已在首个预设标定位就位。
步骤S807，控制设备接收到驱动装置发送的就位消息，向投影设备发送拍摄指令。
步骤S808，投影设备响应于拍摄指令，启动相机，以及向标定板依次投射光栅图卡。
步骤S809，投影设备控制相机按照曝光参数信息依次拍摄光栅图卡对应的图卡图像。
投影设备103接收到控制设备101的拍摄指令后，可以获取本机存储的2M*N+2个光栅图卡各自对应的曝光参数，向标定板104每投射一个光栅图卡，将当前光栅图卡对应的曝光参数发送给相机，相机设置曝光参数后，拍摄当前光栅图卡对应的图卡图像，拍摄完成后，向标定板104投射下一个光栅图卡，以此类推，相机在当前预设标定位统共拍摄2M*N+2个图卡图像，构成图卡图像序列。
在一些实施例中，投影设备103中配置的相机可以是单目相机或双目相机。若为双目相机，即包括第一相机和第二相机，则可以使用第一相机和第二相机中的任意一目相机拍摄图卡图像。投影设备103在向标定板104投射纯黑图卡时，可以控制第一相机和第二相机同时拍照。
投影设备103在首个预设标定位投射2M*N+2个光栅图卡并依次拍照完成后，可以向控制设备101发送拍摄完成消息。控制设备101接收到拍摄完成消息，控制驱动装置102将投影设备103移动至下一个预设标定位，循环执行步骤S806步骤S809以此类推，直至遍历Q个预设标定位，得到共Q个图卡图像序列POSk，其中k表示预设标定位的序号，POSk表示第k个预设标定位对应的图卡图像序列，1≤k≤Q。POSk与预设标定位的标识具有映射关系。
在一些实施例中，如果遍历Q个预设标定位之后，投影设备103检测到拍摄失败，可以向控制设备101发送拍摄失败消息。其中，拍摄失败的情况包括但不限于：相机启动失败，相机未按照控制设备101下发的曝光参数拍照，光栅图卡投射失败，图卡图像序列POSk少于Q个，图卡图像序列POSk中包含的图卡图像少于2M*N+2个。控制设备101接收到拍摄失败消息，可以在操作界面上提示拍照失败。控制设备101响应于用户点击设备回零按钮94的操作，或者在接收到拍摄失败消息时，自动触发重新拍照程序。重新拍照程序是指：投影设备103删除已拍摄的不完整的图卡图像数据，控制设备101获取预设的设备回零位位置信息，并根据设备回零位位置信息生成第二指令，将第二指令发送给驱动装置102；驱动装置102响应于第二指令，驱动投影设备103从第Q个预设标定位回归至首个预设标定位，并循环执行步骤S806步骤S809重新获得POSk。
在一些实施例中，如果遍历Q个预设标定位之后，投影设备103检测到拍摄成功，在指定文件中存储Q个图卡图像序列POSk，并向控制设备101发送拍摄成功消息。控制设备101接收到拍摄成功消息，可以执行步骤S810
步骤S810，控制设备接收到投影设备发送的拍摄成功消息，向投影设备发送停拍指令。
步骤S811，投影设备响应于停拍指令，关闭相机。
投影设备103拍摄结束后，响应于停拍指令，及时控制相机关闭，以避免误拍摄和相机耗电，保证投影设备103的使用安全性。
步骤S812，控制设备获取图卡图像数据。
控制设备101可以基于与投影设备103的通信连接，从投影设备103中的指定文件中获取图卡图像数据，图卡图像数据包括Q个图卡图像序列POSk。
在一些实施例中，Q个图卡图像序列POSk共计至少(2M*N+2)*Q个图卡图像，数据量较大，为提升数据传输效率，控制设备101可以向投影设备103发送ADB(Andriod DebugBridge，安卓测试桥)连接请求，ADB是控制设备101连接安卓投影设备的桥梁，ADB可以包括USB数据线连接和WIFI连接两者方式。USB数据线连接是利用USB数据线连接控制设备101和投影设备103的USB接口，从而实现有线连接。WIFI连接则是无线连接方式，这样投影设备103可以将图卡图像数据传输给网关设备(例如：路由器)，再由网关设备通过内网将图卡图像数据发送至控制设备101。控制设备101在与投影设备103成功建立ADB连接后，可以调用ADB pull指令，将投影设备103中存储的图卡图像数据上传至控制设备101中的指定存储位置。
步骤S813，控制设备根据图卡图像数据，计算投影设备的标定参数。
控制设备101获取到图卡图像数据后，可以检测图卡图像数据是否完整，例如：检测图卡图像数据是否包括Q个图卡图像序列POSk，每个POSk中是否包含不少于(2M*N+2)*Q个图卡图像。如果图卡图像数据不完整，控制设备101可以在操作界面中提示投影设备标定失败，并可以执行重新标定程序。
如果图卡图像数据完整，控制设备101可以调用算法模块，该算法模块用于根据图卡图像数据，计算投影设备103的标定参数，标定参数包括但不限于光机和相机的内参数、外参数和畸变系数等。算法模块中可以配置有标定参数运算模型，控制设备101可以预先对标定参数运算模型进行训练，这样在获取到完整的图卡图像数据后，将图卡图像数据输入至标定参数运算模型中，标定参数运算模型计算后输出标定参数。
在一些实施例中，算法模块可以对图卡图像进行编码点识别，特征点识别，建立光机-相机-标定板特征点的匹配关系，并使用双目标定算法计算出光机和相机的内参数、外参数和畸变系数。本申请主要提供基于标定系统100的标定控制流程，不限定标定参数的具体计算方法。
步骤S814，投影设备接收并存储控制设备发送的标定参数。
控制设备101可以基于与投影设备103的通信连接，将计算的标定参数发送给投影设备103。投影设备103存储接收到的标定参数，以便在执行梯形校正时调用该标定参数。
在一些实施例中，控制设备101在与投影设备103成功建立ADB连接后，可以调用ADB push指令，将标定参数同步推送至投影设备103的指定文件或目录中，投影设备103可以检测指定文件或目录中是否被写入标定参数。
如果投影设备103的指定文件或目录中被写入标定参数，则向控制设备101发送标定成功消息。控制设备101接收到标定成功消息，可以通过操作界面或语音播报等形式提示投影设备已完成参数标定。
如果投影设备103的指定文件或目录未被写入标定参数，则向控制设备101发送标定失败消息。控制设备101接收到标定失败消息，可以通过操作界面或语音播报等形式提示投影设备103的标定参数写入失败，控制设备101还可以再次调用ADB push指令，重新向投影设备103推送标定参数，直至接收到投影设备103发送的标定成功消息。
为提高标定参数的准确性，控制设备101在向投影设备103发送标定参数之前，可以对标定参数进行校验。在一些实施例中，控制设备101可以计算投影设备103的光机与相机之间的重投影误差(以下简称：第一重投影误差)。如果第一重投影误差大于第一阈值(例如：第一阈值为1)，说明控制设备101计算的标定参数误差较大，则控制设备101可以丢弃当前计算的标定参数，并执行重新标定流程。如果第一重投影误差不大于第一阈值，则标定参数校验成功，控制设备101可以将标定参数发送给投影设备103。
在一些实施例中，如果投影设备103配置的相机为双目相机，控制设备还可以计算第一相机和第二相机之间的重投影误差(以下简称：第二重投影误差)。如果第一重投影误差大于第一阈值，和/或第二重投影误差大于第二阈值(例如：第二阈值为0.6)，则控制设备101可以丢弃当前计算的标定参数，并执行重新标定流程，以获取更准确的标定参数。如果第一重投影误差不大于第一阈值，并且第二重投影误差不大于第二阈值，则标定参数校验成功，控制设备101可以将标定参数发送给投影设备103。
在一些实施例中，当前投影设备标定成功后，可以更换投影设备，并对下一个待标定的投影设备执行以上的标定流程。控制设备101获取预设的设备更换位位置信息，并根据设备更换位位置信息生成第三指令，将第三指令发送给驱动装置102；驱动装置102响应于第三指令，驱动投影设备103从第Q个预设标定位移动至设备更换位，卸除当前投影设备，并与下一个待标定的投影设备连接。待标定的投影设备更换完成后，控制设备101可以启动新一轮的标定流程。
本申请实施例中标定板104、Q个预设标定位、设备回零位和设备更换位的位置信息可以通过试验进行选取。其中，位置信息可以包括使驱动装置102带动投影设备103移动至目标位置的控制坐标，例如若驱动装置102为六轴机械臂，则位置信息包括机械臂的六轴的坐标。对于不同类型的驱动装置102，位置信息的表达形式不同。
在一些实现方式中，本申请实施例还提供一种投影设备，投影设备可以包括但不限于：连接部件、通信器、镜头、光机、相机和控制器等。其中，连接部件可用于实现投影设备与驱动装置的机械连接，例如：连接部件可以为卡接件、紧固件等形式，保证设备间连接的稳固性，以确保标定参数的可靠性和设备安全性。通信器，用于使投影设备与控制设备通信连接，通信器可以包括但不限于：WIFI模块、蓝牙模块、串口、其他有线或无线通信模块。控制器用于执行标定系统100中的投影设备103被配置执行的程序步骤。
在一些实施例中，投影设备的控制器中可以配置并运行标定应用和相机服务。其中，标定应用主要负责与控制设备101的交互，具体用于：响应于控制设备101的开始标定指令，执行标定环境初始化，接收并存储控制设备101下发的曝光参数信息，响应于控制设备101的拍摄指令，向标定板依次投射光栅图卡，并将各光栅图卡对应的曝光参数发送给相机服务。
相机服务用于：响应于控制设备101的拍摄指令，启动相机，在标定应用向标定板104每投射一个光栅图卡时，设置相机的曝光参数，并拍摄当前光栅图卡对应的图卡图像，采集Q个图卡图像序列POSk，得到图卡图像数据，以及，响应于控制设备101的停拍指令，关闭相机。
标定应用还用于：存储图卡图像数据，将图卡图像数据上传至控制设备101，以及接收并存储控制设备101发送的标定参数。投影设备的软硬件配置不限于本申请实施例。
在一些实现方式中，本申请实施例还提供一种控制设备，该控制设备用于执行标定系统100中的控制设备101被配置执行的程序步骤。控制设备可以包括控制模块和算法模块，控制模块用于向驱动装置102和投影设备103下发指令和数据，以及接收驱动装置102和投影设备103返回的消息。算法模块用于根据投影设备103上传的图卡图像数据计算和校验标定参数。
本申请实施例通过标定系统中控制设备、投影设备和驱动装置间的通信，以控制设备为控制主体，以驱动装置和投影设备为被控物，实现了自动定位及切换标定位，智能控制投影设备向标定板投射图卡及采集图卡图像数据，以及根据图卡图像数据计算标定参数等，实现投影设备标定的全流程智能控制，显著降低人工参与，提升了投影设备的标定效率和标定参数的准确性，为投影设备的校正提供可靠的标定参数。
在一些实现方式中，本申请实施例还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质可以配置于标定系统的相关设备(例如：控制设备和投影设备)中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括标定系统中相关设备侧实现的投影设备标定方法涉及的程序步骤。其中，计算机存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：Read-Only Memory，简称ROM)或随机存储记忆体(英文：Random Access Memory，简称RAM)等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释本公开的内容，从而使得本领域技术人员更好的使用所述实施方式。

Claims (10)

1.一种标定系统，其特征在于，包括：
标定板；
投影设备，所述投影设备包括镜头、光机和相机；
驱动装置，与所述投影设备连接；
控制设备，与所述驱动装置和所述投影设备连接，用于执行：
控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位；
向所述投影设备发送拍摄指令，所述拍摄指令用于指示所述投影设备控制所述光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
接收所述投影设备上传的图卡图像数据，并根据所述图卡图像数据计算所述投影设备的标定参数；
将所述标定参数发送给所述投影设备。
2.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，在控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位之前，所述控制设备还用于执行：
向所述投影设备发送开始标定指令，所述开始标定指令用于指示：所述投影设备将投影画面放大至调整至最大投影面积，根据所述投影设备与所述标定板的距离对所述相机进行对焦，以及将所述光机的光源亮度调节至预设亮度，以完成所述投影设备的标定环境初始化。
3.根据权利要求2所述的标定系统，其特征在于，在控制所述驱动装置将所述投影设备移动至预设标定位之前，所述控制设备还用于执行：
接收所述投影设备发送的初始化完成消息，向所述投影设备发送曝光参数信息；所述初始化完成消息是所述投影设备在完成标定环境初始化之后发送的；所述曝光参数信息包括所述光栅图卡对应的曝光参数，所述曝光参数信息用于使所述投影设备在所述光机向所述标定板投射光栅图卡后，设置所述相机的曝光参数，以使所述相机按照所述曝光参数拍摄所述图卡图像。
4.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述光栅图卡包括条纹图卡和纯色图卡，所述条纹图卡包括具有不同频率和相位的多个横条纹图卡和多个竖条纹图卡，所述纯色图卡包括纯黑图卡和纯白图卡；所述图卡图像数据包括在至少一个预设标定位拍摄的图卡图像序列，所述图卡图像序列包括按照图卡投射顺序依次拍摄的图卡图像。
5.根据权利要求4所述的标定系统，其特征在于，在向所述投影设备发送拍摄指令之后，所述控制设备还用于执行：
如果接收到所述投影设备发送的拍摄成功消息，向所述投影设备发送停拍指令；所述拍摄成功消息是所述投影设备在拍摄完整的所述图卡图像数据后发送的；所述停拍指令用于指示所述投影设备关机所述相机；
如果接收到所述投影设备发送的拍摄失败消息，控制所述驱动装置将所述投影设备移回至首个预设标定位，并向所述投影设备发送重新拍摄指令；所述拍摄失败消息是所述投影设备在检测到所述图卡图像数据不完整时发送的；所述重新拍摄指令用于指示所述投影设备删除已拍摄的不完整的图卡图像数据，重新控制光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机重新拍摄所述图卡图像数据。
6.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，在将所述标定参数发送给所述投影设备之前，所述控制设备还用于执行：
计算所述光机与所述相机之间的第一重投影误差；
如果所述第一重投影误差大于第一阈值，丢弃当前计算出的所述标定参数，并重新执行标定流程；
如果所述第一重投影误差不大于第一阈值，将所述标定参数发送给所述投影设备。
7.根据权利要求6所述的标定系统，其特征在于，所述相机包括第一相机和第二相机，则在将所述标定参数发送给所述投影设备之前，所述控制设备还用于执行：
计算所述第一相机和所述第二相机之间的第二重投影误差；
如果所述第一重投影误差大于第一阈值，和/或所述第二重投影误差大于第二阈值，丢弃当前计算出的所述标定参数，并重新执行标定流程；
如果所述第一重投影误差不大于第一阈值，并且所述第二重投影误差不大于第二阈值，将所述标定参数发送给所述投影设备。
8.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，在将所述标定参数发送给所述投影设备之后，所述控制设备还用于执行：
控制所述驱动装置将当前已标定完成的第一投影设备移动至设备更换位，以使所述驱动装置在所述设备更换位卸除所述第一投影设备，并连接下一个待标定的第二投影设备。
9.一种投影设备标定方法，其特征在于，包括：
控制设备控制驱动装置将投影设备移动至预设标定位；其中，所述投影设备包括镜头、光机和相机，所述投影设备与所述驱动装置相连接；
所述控制设备向所述投影设备发送拍摄指令，
所述投影设备响应于所述拍摄指令，控制所述光机向标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
所述控制设备接收所述投影设备上传的图卡图像数据，并根据所述图卡图像数据计算所述投影设备的标定参数；
所述控制设备将所述标定参数发送给所述投影设备；
所述投影设备接收并存储所述标定参数。
10.一种投影设备，其特征在于，包括：
连接部件，用于与驱动装置连接；
通信器，用于与控制设备连接；
镜头；
光机，用于向标定板投射光栅图卡；
相机，用于拍摄图像；
控制器，用于执行：
在被所述驱动装置移动至预设标定位后，接收所述控制设备发送的拍摄指令；
响应于所述拍摄指令，控制所述光机向所述标定板投射光栅图卡，以及控制所述相机拍摄所述光栅图卡对应的图卡图像；
将拍摄的图卡图像数据上传至所述控制设备，所述图卡图像数据用于使所述控制设备计算所述投影设备的标定参数；
接收并存储所述控制设备发送的所述标定参数。
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