CN117553709B - 一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置，包括以下步骤：步骤一：按下投影仪上的多个按键中的自动调节键，从而开启投影仪上的TOF传感器；步骤二：通过TOF传感器的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，从而计算出投影仪与每个ROI的距离；步骤三：根据每个ROI测量的距离和其对应的角度。本发明利用TOF传感器测量技术计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法可以自动、快速且准确地计算出投影仪的投射角度，无需额外的测量设备或手动测量操作，通过这种方法，可以大大提高投影效果的准确性，同时减少人工操作的成本和误差，此外，该方法可以广泛应用于各种类型的投影仪设备中，具有广泛的应用前景和市场潜力。

Description

一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置

技术领域

本发明涉及投影仪技术领域，特别涉及一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置。

背景技术

投影仪是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备，常用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。它可以通过不同的接口与计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等连接，播放相应的视频信号。投影仪通常分为CRT、LCD、DLP、3LCD等不同类型，其中LCD和DLP投影仪较为常见。LCD投影仪采用液晶显示技术，具有图像清晰、色彩鲜艳、寿命长的特点，但亮度较低，适用于室内使用；DLP投影仪采用数字光处理技术，具有图像清晰度高、亮度高、色彩还原性好等优点，适用于明亮环境下使用。在选择投影仪时，需要根据使用环境和使用需求选择不同类型的投影仪。

在投影仪使用过程中，为了实现精确的投影效果，需要了解投影仪的投射角度和位置，然而，传统的投影仪角度测量方法通常需要额外的测量设备或手动测量，操作繁琐且精度不高，因此，需要一种能够自动、快速且准确地计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，为此，提出一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置。

发明内容

有鉴于此，本发明希望提供一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法及装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，包括以下步骤：

步骤一：按下投影仪上的多个按键中的自动调节键，开启投影仪上的TOF传感器；

步骤二：通过TOF传感器的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，计算出投影仪与每个ROI的距离；

步骤三：根据每个ROI测量的距离和其对应的角度，重建投影幕布平面的几何坐标点；

步骤四：通过拟合几何坐标点，得到投影平面的平面方程；

步骤五：根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度；

步骤六：根据计算出的偏航角度和俯仰角度，对投影仪进行相应的调整。

进一步优选的，在步骤一中，TOF传感器数量为一个，TOF传感器是多区域传感器，具有超宽对角线视场，TOF传感器同时测量多个不同区域反射回来的光子。

进一步优选的，在步骤二中，通过计算出投影仪与每个ROI的距离，确定每个ROI与投影仪之间的相对位置关系。

进一步优选的，在步骤三中，重建投影幕布平面的几何坐标点，几何坐标点的坐标可以表示为（x，y，z），其中x和y表示水平面上的位置，z表示距离投影仪的距离。

进一步优选的，在步骤四中，投影平面的平面方程的方程式是Ax+By+Cz+D=0，其中A、B、C和D是系数，x、y和z是几何坐标点的坐标，系数通过最小二乘法计算得到，有n个几何坐标点（x1，y1，z1），（x2，y2，z2），…，（xn，yn，zn），则通过以下步骤得到平面方程：

步骤一：计算出每个几何坐标点的向量（x，y，z）与投影仪之间的连线向量（a1，a2，a3）之间的点积；

步骤二：将计算得到的多个点积进行平均，得到平均值；

步骤三：将平均值除以n，得到平均向量（b1，b2，b3）；

步骤四：通过求解线性方程组Ax=b1，By=b2和Cz =b3，得到系数A、B和C；

步骤五：通过求解线性方程组Ax+By+Cz+D=0，得到系数D。

进一步优选的，在步骤五中，在得到投影平面的平面方程后，根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度，投影仪的位置坐标为（x0，y0，z0），投影平面的平面方程式为Ax+By+Cz+D=0，则通过以下步骤计算偏航角度和俯仰角度：

步骤1：计算出投影平面的法向量（A，B，C）；

步骤2；计算出投影仪的位置向量（x0，y0，z0）；

步骤3：通过点积计算出投影平面的法向量和投影仪的位置向量之间的角度，得出偏航角度；

步骤4：通过矩阵变换计算出投影仪的位置向量在投影平面上的投影长度，得出俯仰角度。

第二方面，本申请实施例提供一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，包括投影仪本体，所述投影仪本体的前表面一侧开设有安装孔，所述安装孔的内侧壁固定连接有TOF传感器组件，所述TOF传感器组件包括底板、面板、通孔、发射头、接收头、发射模块、接收模块和信号处理模块；

所述底板的前表面固定连接有面板，所述面板的前表面两侧均开设有通孔，两个所述通孔的内侧壁分别安装有发射头和接收头，所述底板的上表面前部两侧分别设置有发射模块和接收模块，所述底板的上表面后部设置有信号处理模块。

进一步优选的，所述发射头的输入端和发射模块的输出端连接，所述接收头的输出端和接收模块的输入端连接，所述接收模块的输出端和信号处理模块的输入端连接。

进一步优选的，所述投影仪本体的前表面另一侧设置有投影镜头。

进一步优选的，所述投影仪本体的上表面后部一侧设置有多个按键。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

本发明利用TOF传感器测量技术计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法可以自动、快速且准确地计算出投影仪的投射角度，无需额外的测量设备或手动测量操作，通过这种方法，可以大大提高投影效果的准确性，同时减少人工操作的成本和误差，此外，该方法可以广泛应用于各种类型的投影仪设备中，具有广泛的应用前景和市场潜力。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

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为本发明的计算投影仪投影偏航角度和俯仰角方法的步骤流程图；

图2为本发明的平面方程计算方法的步骤流程图；

图3为本发明的偏航角度和俯仰角度计算方法的步骤流程图；

图4为本发明的投影仪本体一视角结构图；

图5为本发明的投影仪本体另一视角结构图；

图6为本发明的TOF传感器组件结构图；

图7为本发明的TOF传感器组件工作原理框图。

附图标记：11、投影仪本体；12、安装孔；13、投影镜头；14、按键；2、TOF传感器组件；21、底板；22、面板；23、通孔；24、发射头；25、接收头；26、发射模块；27、接收模块；28、信号处理模块。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

在现有技术中投影仪角度测量方法通常需要额外的测量设备或手动测量，操作繁琐且精度不高。

如图1所示，本发明实施例提供了一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，包括以下步骤：

步骤一：按下投影仪上的多个按键中的自动调节键，从而开启投影仪上的TOF传感器；

步骤二：通过TOF传感器的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，从而计算出投影仪与每个ROI的距离；

步骤三：根据每个ROI测量的距离和其对应的角度，重建投影幕布平面的几何坐标点；

步骤四：通过拟合几何坐标点，得到投影平面的平面方程；

步骤五：根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度；

步骤六：根据计算出的偏航角度和俯仰角度，对投影仪进行相应的调整，确保投影效果的准确性。

通过TOF传感器的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，从而计算出投影仪与每个ROI的距离，根据每个ROI测量的距离和其对应的角度，重建投影幕布平面的几何坐标点，并通过拟合几何坐标点，得到投影平面的平面方程，然后根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度，根据计算出的偏航角度和俯仰角度，投影镜头13自动进行相应的调整，确保投影效果的准确性，不需要额外的测量设备或手动测量，操作简单且精度高。

在一个实施例中，具体的：在步骤一中，TOF传感器数量为一个，TOF传感器是多区域传感器，具有超宽对角线视场，TOF传感器同时测量多个不同区域反射回来的光子。

在一个实施例中，具体的：在步骤二中，通过计算出投影仪与每个ROI的距离，从而确定每个ROI与投影仪之间的相对位置关系。

TOF传感器是8x8（64个区域）多区域传感器，具有超宽90°对角线视场，同时测量多个不同区域反射回来的光子，从而得到不同区域与投影移的距离信息，此技术可以提高测量的效率、精度和分辨率，通过一个TOF传感器得到不同区域与投影移的距离信息，不需要多个TOF传感器，节省了成本。

在一个实施例中，具体的：在步骤三中，重建投影幕布平面的几何坐标点，几何坐标点的坐标可以表示为（x，y，z），其中x和y表示水平面上的位置，z表示距离投影仪的距离。

在一个实施例中，具体的：在步骤四中，投影平面的平面方程的方程式是Ax+By+Cz+D=0，其中A、B、C和D是系数，x、y和z是几何坐标点的坐标，系数通过最小二乘法计算得到，有n个几何坐标点（x1，y1，z1），（x2，y2，z2），…，（xn，yn，zn），则通过以下步骤得到平面方程：

步骤一：计算出每个几何坐标点的向量（x，y，z）与投影仪之间的连线向量（a1，a2，a3）之间的点积；

步骤二：将计算得到的多个点积进行平均，得到平均值；

步骤三：将平均值除以n，得到平均向量（b1，b2，b3）；

步骤四：通过求解线性方程组Ax=b1，By=b2和Cz =b3，得到系数A、B和C；

步骤五：通过求解线性方程组Ax+By+Cz+D=0，得到系数D。

在一个实施例中，具体的：在步骤五中，在得到投影平面的平面方程后，根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度，投影仪的位置坐标为（x0，y0，z0），投影平面的平面方程式为Ax+By+Cz+D=0，则通过以下步骤计算偏航角度和俯仰角度：

步骤1：计算出投影平面的法向量（A，B，C）；

步骤2；计算出投影仪的位置向量（x0，y0，z0）；

步骤3：通过点积计算出投影平面的法向量和投影仪的位置向量之间的角度，从而得出偏航角度；

步骤4：通过矩阵变换计算出投影仪的位置向量在投影平面上的投影长度，从而得出俯仰角度。

实施例二

如图4-图7本发明提供了一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，包括投影仪本体11，投影仪本体11的前表面一侧开设有安装孔12，安装孔12的内侧壁固定连接有TOF传感器组件2，TOF传感器组件2包括底板21、面板22、通孔23、发射头24、接收头25、发射模块26、接收模块27和信号处理模块28；

底板21的前表面固定连接有面板22，面板22的前表面两侧均开设有通孔23，两个通孔23的内侧壁分别安装有发射头24和接收头25，底板21的上表面前部两侧分别设置有发射模块26和接收模块27，底板21的上表面后部设置有信号处理模块28，发射模块26用于接收发射信号，发射头24用于发射红外光或激光，接收头25用于接收投影幕布反射反射回来的光子，接收模块27用于将光子信号转化为电信号，信号处理模块28用于处理电信号，并将其转化为距离信息。

在一个实施例中，具体的：发射头24的输入端和发射模块26的输出端连接，接收头25的输出端和接收模块27的输入端连接，接收模块27的输出端和信号处理模块28的输入端连接，通过发射头24和发射模块26连接，从而发射模块26接收到发射信号后通过发射头24发射红外光或激光，通过接收头25和接收模块27连接，从而接收头25接收到投影幕布反射反射回来的光子后，通过接收模块27将光子信号转化为电信号，接收模块27和信号处理模块28连接，从而接收模块27转化的电信号传输至信号处理模块28，信号处理模块28处理电信号，将其转化为距离信息。

在一个实施例中，具体的：投影仪本体11的前表面另一侧设置有投影镜头13，投影镜头13根据计算出的偏航角度和俯仰角度，自动进行相应的角度调整，从而确保投影效果的准确性。

在一个实施例中，具体的：投影仪本体11的上表面后部一侧设置有多个按键14，通过多个按键14便于控制操作投影仪本体11进行投影工作。

本发明在工作时：通过按下投影仪本体11上的多个按键14中的自动调节键，从而开启投影仪本体11上的TOF传感器组件2，进而发射模块26通过发射头24向投影幕布发射红外光或激光，接收头25接收投影幕布反射反射回来的光子，并通过接收模块27将其转化为电信号，然后传输至信号处理模块28，信号处理模块28处理电信号，将其转化为距离信息，通过TOF传感器组件2的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，从而计算出投影仪本体11与每个ROI的距离，根据每个ROI测量的距离和其对应的角度，重建投影幕布平面的几何坐标点，并通过拟合几何坐标点，得到投影平面的平面方程，然后根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：按下投影仪上的多个按键中的自动调节键，开启投影仪上的TOF传感器；

步骤二：通过TOF传感器的多个区域接收ROI投影幕布反射回来的光子，计算出投影仪与每个ROI的距离；

步骤三：根据每个ROI测量的距离和其对应的角度，重建投影幕布平面的几何坐标点；

步骤四：通过拟合几何坐标点，得到投影平面的平面方程；

步骤五：根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度；

步骤六：根据计算出的偏航角度和俯仰角度，对投影仪进行相应的调整；

在步骤三中，重建投影幕布平面的几何坐标点，几何坐标点的坐标表示为（x，y，z），其中x和y表示水平面上的位置，z表示距离投影仪的距离；

在步骤四中，投影平面的平面方程的方程是Ax+By+Cz+D=0，其中A、B、C和D是系数，x、y和z是几何坐标点的坐标，系数通过最小二乘法计算得到，有n个几何坐标点（x1，y1，z1），（x2，y2，z2），…，（xn，yn，zn），则通过以下步骤得到平面方程：

步骤一：计算出每个几何坐标点的向量（x，y，z）与投影仪之间的连线向量（a1，a2，a3）之间的点积；

步骤二：将计算得到的多个点积进行平均，得到平均值；

步骤三：将平均值除以n，得到平均向量（b1，b2，b3）；

步骤四：通过求解线性方程组Ax=b1，By=b2和Cz =b3，得到系数A、B和C；

步骤五：通过求解线性方程组Ax+By+Cz+D=0，得到系数D；

在步骤五中，在得到投影平面的平面方程后，根据几何三角关系和矩阵变换，计算出投影仪的偏航角度和俯仰角度，投影仪的位置向量为（x0，y0，z0），投影平面的平面方程式为Ax+By+Cz+D=0，则通过以下步骤计算偏航角度和俯仰角度：

步骤1：计算出投影平面的法向量（A，B，C）；

步骤2；计算出投影仪的位置向量（x0，y0，z0）；

步骤3：通过点积计算出投影平面的法向量和投影仪的位置向量之间的角度，得出偏航角度；

步骤4：通过矩阵变换计算出投影仪的位置向量在投影平面上的投影长度，得出俯仰角度。

2.根据权利要求1所述的一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，其特征在于：在步骤一中，TOF传感器数量为一个，TOF传感器是多区域传感器，具有超宽对角线视场，TOF传感器同时测量多个不同区域反射回来的光子。

3.根据权利要求1所述的一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的方法，其特征在于：在步骤二中，通过计算出投影仪与每个ROI的距离，确定每个ROI与投影仪之间的相对位置关系。

4.一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，其特征在于：包括投影仪本体（11），所述投影仪本体（11）的前表面一侧开设有安装孔（12），所述安装孔（12）的内侧壁固定连接有TOF传感器组件（2），所述TOF传感器组件（2）包括底板（21）、面板（22）、通孔（23）、发射头（24）、接收头（25）、发射模块（26）、接收模块（27）和信号处理模块（28）；

所述底板（21）的前表面固定连接有面板（22），所述面板（22）的前表面两侧均开设有通孔（23），两个所述通孔（23）的内侧壁分别安装有发射头（24）和接收头（25），所述底板（21）的上表面前部两侧分别设置有发射模块（26）和接收模块（27），所述底板（21）的上表面后部设置有信号处理模块（28）。

5.根据权利要求4所述的一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，其特征在于：所述发射头（24）的输入端和发射模块（26）的输出端连接，所述接收头（25）的输出端和接收模块（27）的输入端连接，所述接收模块（27）的输出端和信号处理模块（28）的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，其特征在于：所述投影仪本体（11）的前表面另一侧设置有投影镜头（13）。

7.根据权利要求4所述的一种计算投影仪投影偏航角度和俯仰角的装置，其特征在于：所述投影仪本体（11）的上表面后部一侧设置有多个按键（14）。