CN211905973U - 全景投影装置和全景投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全景投影装置和全景投影系统，涉及全景投影的技术领域，包括控制器和投影机，投影机包括投影机主体和广角镜头组件；投影机主体与控制器相连接，投影机主体接收控制器的数据信号，并生成与数据信号对应的影像画面；影像画面经安装在投影机主体上的广角镜头组件放大，在投影机所在的空间形成全景投影影像，通过单台投影机实现全景投影，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

Description

全景投影装置和全景投影系统

技术领域

本实用新型涉及全景投影技术领域，尤其是涉及一种全景投影装置和全景投影系统。

背景技术

随着现今技术的发展，在投影应用领域，为了实现更加生动的体验效果，一般采用全景投影方法，以使在室内、室外的密闭、半封闭的场所能够给用户带来震撼的感官体验。

当前，若采用单台投影机或少量台数的投影机进行投影，则投影产生的画面活动空间有限，无法达到全景效果。因此，为了能够进行全景投影，需要将投影画面经过软件进行融合处理，再由多台投影机进行投放。在成本较高的同时，应用过程中硬件故障的发生几率也较高且容易产生融合误差，进而影响全景投影的使用效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供全景投影装置和全景投影系统，通过单台投影机实现全景投影，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种全景投影装置，包括：控制器和投影机，所述投影机包括投影机主体和广角镜头组件；

所述投影机主体与所述控制器相连接，所述投影机主体接收所述控制器的数据信号，并生成与所述数据信号对应的影像画面；

所述影像画面经安装在所述投影机主体上的所述广角镜头组件放大，在所述投影机所在的空间形成全景投影影像。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述投影机还包括鱼眼投影机：

所述鱼眼投影机与所述控制器相连接，所述鱼眼投影机接收所述控制器的数据信号，并生成与所述数据信号对应的影像画面；

所述影像画面经所述鱼眼投影机进行放大，在所述鱼眼投影机所在的空间形成全景投影影像。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述广角镜头组件沿所述投影机的投射方向安装于所述投影机主体上，所述广角镜头组件包括鱼眼镜头或广角镜头。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述广角镜头组件包括与所述投影机主体相连接的标准镜头和反射装置，所述反射装置将经所述标准镜头投射的影像画面进行反射和放大，在所述投影机所在的空间形成全景投影影像。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述反射装置按照与所述标准镜头的光轴成预设夹角安装在所述投影机主体上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述反射装置包括球面反射镜或平面反射镜。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述广角镜头组件的视场角范围为120度-270度。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种全景投影系统，包括如上所述的全景投影装置，还包括与所述全景投影装置通信连接的网络设备，所述网络设备接收外部操作指令，并将所述外部操作指令发送至所述全景投影装置。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括与所述网络设备通信连接的红外体感设备，所述红外体感设备通过感知手势信号得到所述外部操作指令，并将所述外部操作指令发送至所述网络设备。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括与所述网络设备通信连接的手持终端，所述手持终端将所述外部操作指令发送至所述网络设备。

本实用新型实施例提供了一种全景投影装置和全景投影系统，通过在投影机主体上安装广角镜头组件，将需要投射的影像画面(与控制器发送的数据信号对应的影像画面)进行放大，以达到足够大的投射角度，从而在投影机所处空间进行全景投影，无需多台投影机的硬件配合及软件融合，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的一种全景投影装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种全景投影装置的场景安装示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种全景投影装置中投影机的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种全景投影装置中投影机的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中的图像形变校正示意图；

图6为本实用新型实施例中的多画面显示场景示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种全景投影系统的结构示意图。

图标：10-控制器；20-投影机主体；30-广角镜头组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，室内全景投影是通过多台投影机向房间地面、墙壁投影画面，再通过软件处理将多个画面进行融合。但由于投影机的数量众多，因此，使用维护所需要的成本较高，且较单台投影机设备相比出现故障的概率更高。此外，一方面，在使用过程中由于不同投影机设备的型号、使用年限等等的差别，可能导致各个投影机投影的画面缺乏色彩一致性。另一方面，若投影机设备因为重低音响产生震动，投影机设备的位置发生偏移，则融合画面在投影过程中会出现画面偏移或重影等现象。

基于此，本实用新型实施例提供的一种全景投影装置和全景投影系统，可以通过单台投影机实现全景投影，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本实用新型实施例提供的一种全景投影装置结构示意图。

参照图1，全景投影装置包括控制器10和投影机，投影机包括投影机主体20和广角镜头组件30。

投影机主体20与控制器10相连接，投影机主体20接收控制器10的数据信号，并生成与数据信号对应的影像画面。影像画面经安装在投影机主体20上的广角镜头组件30放大，在投影机所在的空间形成全景投影影像。

在实际应用的优选实施例中，通过在投影机主体20上安装广角镜头组件30，将需要投射的影像画面(与控制器10发送的数据信号对应的影像画面)进行放大，在投影机所处空间进行全景投影，无需多台投影机的硬件配合及软件融合，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

作为一种可选的实施例，投影机还可包括鱼眼投影机的整体：鱼眼投影机与通过控制器相连接，鱼眼投影机接收控制器的数据信号，并生成与数据信号对应的影像画面；其中影像画面经鱼眼投影机进行放大，在鱼眼投影机所在的空间形成全景投影影像，进而实现无需多台投影机的硬件配合及软件融合，在降低成本的情况下，保证全景投影的效果。

在一些可能的实施方式中，广角镜头组件30通过投影机主体20上设置的卡口与投影机主体20进行安装固定。但广角镜头组件30与投影机主体20的连接安装不限于此，可根据具体投影机主体20和广角镜头组件30的种类型号进行确定，在此不做具体限定。

其中，不同的应用环境的光线以及场合氛围不一致，为了适应不同的应用投影环境，本实用新型实施例应用的投影主体可以是顶部设置有不同光源的投影设备，如激光光源、高流明密度(High Lumen Density，HLD)光源、LED光源、超高压汞灯、金属卤素灯等等。投影机的标称亮度在1000-20000流明之间。

考虑到广角镜头组件的结构特性，本实用新型实施例将广角镜头组件沿投影机的投射方向安装于投影机主体上，以便能够将影像画面投射到更加广泛的范围。其中，若投影机沿竖直方向进行投影，则广角镜头组件可垂直于投影机所在空间的顶部，朝上或朝下设置于投影机主体上，如图2所示，并将按照上述安装方式设置好的投影机固定在投影机所在空间的顶部。为了保证投影的效果，投影机的标称分辨率像素总数在30720(640*480)-10485760(4096*2560)像素；投影机所在的投影空间的尺寸应小于8M*8M*4M，不宜过大。

本实用新型实施例可应用在室内空间或室外空间，当处于室内空间时，投影机可设置在室内空间的顶部吊顶格栅的中央处；当处于室外空间时，可应用在四周具有遮蔽物的环境中，投影机的设置位置可根据实际环境具体设置。

为了降低全景投影应用的各项成本，通过设置广角镜头组件来实现选用单台投影机进行全景投影。作为一种可选的实施例，参照图3，广角镜头组件包括鱼眼镜头或广角镜头。

其中，广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头的投影镜头。鱼眼镜头是一种极端的广角镜头，即广角镜头的特殊形式，“鱼眼镜头”是它的俗称，与广角镜头相比，焦距更短，视角更大。

在实际应用过程中，广角镜头组件的视场角范围为120度－270度。作为一种示范性实施例，可优选视场角为170度的广角镜头组件，以便于应用单台投影机就可完成全景投影。

作为另一种可选的实施例，参照图4，广角镜头组件可包括与投影机主体相连接的标准镜头和反射装置，反射装置将经标准镜头投射的影像画面进行反射和放大，在投影机所在的空间形成全景投影影像。

需要说明的是，标准镜头将影像画面进行投射，照射到反射装置上，经反射装置反射，放大了影像画面的同时，还改变了影像画面的投射方向，即除可在投影机所在空间的顶部、底部竖直方向投射影像画面，还可将影像画面投射到投影机所在空间的侧向。

在一些可能的实施方式中，反射装置按照与标准镜头的光轴成预设夹角安装在投影机主体上。可以理解的是，可以对反射装置的安装角度进行调节，以使反射装置与标准镜头的光轴形成不同的预设夹角，在不同的预设夹角情况下，能够使投射的影像画面按照不同的比例进行放大，即通过球面反射镜或者平面反射镜，将原本比较小的影像画面通过一次反射，实现放大影像画面，从而达到将整个空间投满的目的。

在实际应用过程中，反射装置包括球面反射镜或平面反射镜，可采用上述种类的反射镜对影像画面进行反射，进行实现将标准镜头投射的影像画面反射放大的目的，实现单台投影机完成全景投影。

在投影应用中，如果投影机的出光光轴没有完全或基本垂直于投影面时，呈现出来的画面就会是一个等边梯形、斜角梯形等，而此时输出的画面就会向短边压缩或向长边拉伸，完全无法实现无变形输出。而在使用超广角、广角、鱼眼等一类镜头时，由于使用球面镜片，其原理与“放大镜”功能相同，从面将普通画面进行向圆四周方向拉伸，来实现画面的放大，故投射出来的画面都会偏“桶形”畸变，或“枕状”畸变，如图5所示，畸变与物像点离光轴的垂直高度的立方成正比，因此，物像四角的畸变比物像的四边的畸变程度大。

此外，可以理解的是，镜头一般采用透镜进行制作，因此，投射出的影像画面可能会发生形变，与控制器发出的数据信号对应的影像画面误差较大，进而影响用户的体验效果。

为了解决上述可能发生的两种问题情况，本实用新型实施例利用反变形原理，控制器将需要进行投射的影像画面进行反向校正，即不校正的影像画面的变形情况进行反向变形，进而实现影像画面的正常输出。

对于一个球面光学系统，由于光学成像系统的轴对称性，它所产生的图像畸变一般具有如下特征：畸变以光轴为中心对称，一般以图像中心眯为对称；越靠近畸变中心则畸变越小，反之越大。这两个特征具有明显的球面特征。本实用新型实施例通过数学的方式计算出空间的形状和尺寸，并进行建模，通过网格线的形式，进行画面的拖拽调整，此调整方式可以是点调整、线性调整、曲面调整等调整方式。通过以上调整方式，将需要呈现的画面调整成一个与墙面、地面等各成像面相等的位置，进而实现图像校正的目的。如，若此时在控制器内数据信号对应的是一个扭曲的画面，如果画面为“桶形”畸变，通过反变形后，通过控制器内数据信号呈现的将是一个“忱状”畸变图像；如果画面为“忱状”畸变，通过反变形后，通过控制器内数据信号呈现的将是一个“桶装”畸变图像，而两种畸变画面，最终通过投影输出呈现在观众视野内的将是一个无变形输出的画面。

如图5所示，若不经校正投射出的影像画面如a图左右两侧呈现凸出的变形状态，则控制器将该影像画面进行反向变形处理，即使影像画面的左右两侧呈现凹进的变形状态，如b图所示。同理，若影像画面的上下两侧呈现如c图的凸出变形状态或d图的凹进变形状态，按照上述反向变形处理，使得校正处理后的影像画面避免变形，此处不再赘述。

其中，影像画面的校正方法为现有技术的适应性应用，本领域技术人员能够获知。

需要说明的是，控制器采用平面全景素材或球面全景素材形成影像画面，经广角镜头组件投射于投影机所在空间，形成全景投影。控制器的安装方式可根据实际应用场景确定，如可固定安装在KTV包间的角落、天花板顶部以及装饰遮蔽处等等。

在一些应用场合，为了灵活地对投射出的影像画面进行控制，进而实现影像画面的多样性，如图6所示，控制器可包括应用Windows微软操作系统的上位机和应用安卓系统、iOS苹果系统的终端设备等信号输出装置，且控制器还可以接受多种相同或不同的多种数字信号与模拟信号源同时输入(如PC输入、摄像机输入、其他采集设备输入等)，将多个投影面上的投影内容进行反变形内容校正，并且可以通过数字开窗的功能实现画中画、多画面显示的功能。例如，控制器可以对影像画面进行扭曲、拉伸、切割、分屏、多层次叠放等操作，或在影像画面中开窗口，实现画中画、画上画的功能。以图6为例，用户可在画面一上开窗口，得到画面二、画面三，进而实现画中画、画上画的效果。

本实用新型实施例提供的全景投影装置通过设置广角镜头组件将影像画面进行放大，以实现单台投影机完成全景投影的目的，成本较低。与此同时，本公开可对影像画面进行反向校正，对于单台投影机完成的投影工作，可避免多台投影机产生的投影误差，进一步地保证投影的准确性。

如图7所示，本实用新型还提供一种全景投影系统，包括如上所述的全景投影装置，还包括与全景投影装置通信连接的网络设备，网络设备接收外部操作指令，并将外部操作指令发送至全景投影装置。其中，网络设备可包括交换机、路由器、无线路由器等可实现内外网络交换的网络设备。

这里，全景投影装置包括投影机主体和广角镜头组件，通过广角镜头组件的放大，将影像画面投射于投影机所在空间，即可通过单台投影机，将一个或一组投影内容(影像画面)投射于一个立体的空间表面(投影幕)，例如，投影在KTV室内空间的墙壁、地面、桌面、沙发表面等，实现多角度、全视野的投影内容显示。

投影机可吊装于房间顶部的任意位置，如可通过单台投影机向下投影的方式，也可以通过单台投影机结合反射装置侧向投影的方式，于投影空间的墙面和地面形成数字化的投影内容，进而来实现全景投影。其中，投影空间可以是KTV等室内空间、室外空间或其余的密闭半封装空间。

作为另一种可选的实施方式，本实用新型实施例中的全景投影系统还可包括一台鱼眼投影机整机与装载一套图像校正系统的PC服务器，通过一台鱼眼投影机的方式，实现多角度、全视野的投影内容显示。

在一种可能的应用场景中，为了提高用户的互动体验，还包括与网络设备通信连接的红外体感设备，红外体感设备通过感知手势信号得到外部操作指令，并将外部操作指令发送至网络设备。红外体感设备可通过感知用户的手势等动作信号得到用户的操作指令。

为了实现对影像画面更加灵活的控制，还包括与网络设备通信连接的手持终端，如平板电脑、手机等终端设备。用户可通过手持终端输入操作指令，手持终端将外部操作指令发送至网络设备和控制器，控制器再对影像画面进行扭曲、拉伸、切割、分屏、多层次叠放等操作，或在影像画面中开窗口，实现画中画、画上画的功能。

本实用新型实施例提供的全景投影系统，与上述实施例提供的全景投影装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全景投影装置，其特征在于，包括：控制器和投影机，所述投影机包括投影机主体和广角镜头组件；

所述投影机主体与所述控制器相连接，所述投影机主体接收所述控制器的数据信号，并生成与所述数据信号对应的影像画面；

所述影像画面经安装在所述投影机主体上的所述广角镜头组件放大，在所述投影机所在的空间形成全景投影影像。

2.根据权利要求1所述的全景投影装置，其特征在于，所述投影机还包括鱼眼投影机：

所述鱼眼投影机与所述控制器相连接，所述鱼眼投影机接收所述控制器的数据信号，并生成与所述数据信号对应的影像画面；

所述影像画面经所述鱼眼投影机进行放大，在所述鱼眼投影机所在的空间形成全景投影影像。

3.根据权利要求1所述的全景投影装置，其特征在于，所述广角镜头组件沿所述投影机的投射方向安装于所述投影机主体上，所述广角镜头组件包括鱼眼镜头或广角镜头。

4.根据权利要求3所述的全景投影装置，其特征在于，所述广角镜头组件包括与所述投影机主体相连接的标准镜头和反射装置，所述反射装置将经所述标准镜头投射的影像画面进行反射和放大，在所述投影机所在的空间形成全景投影影像。

5.根据权利要求4所述的全景投影装置，其特征在于，所述反射装置按照与所述标准镜头的光轴成预设夹角安装在所述投影机主体上。

6.根据权利要求4所述的全景投影装置，其特征在于，所述反射装置包括球面反射镜或平面反射镜。

7.根据权利要求3所述的全景投影装置，其特征在于，所述广角镜头组件的视场角范围为120度-270度。

8.一种全景投影系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的全景投影装置，还包括与所述全景投影装置通信连接的网络设备，所述网络设备接收外部操作指令，并将所述外部操作指令发送至所述全景投影装置。

9.根据权利要求8所述的全景投影系统，其特征在于，还包括与所述网络设备通信连接的红外体感设备，所述红外体感设备通过感知手势信号得到所述外部操作指令，并将所述外部操作指令发送至所述网络设备。

10.根据权利要求8所述的全景投影系统，其特征在于，还包括与所述网络设备通信连接的手持终端，所述手持终端将所述外部操作指令发送至所述网络设备。

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