專利名稱:一種可自動校正幾何失真的投影的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型適用于投影【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)，包括：投影機(jī)主體，投影機(jī)主體安裝有用于檢測投影機(jī)主體傾斜角度的方向傳感器，用于根據(jù)傾斜角度生成校正參數(shù)的校正參數(shù)計(jì)算模塊，以及用于根據(jù)校正參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭的投影鏡頭幾何校正裝置；校正參數(shù)計(jì)算模塊的輸入端與方向傳感器相連接，輸出端與投影鏡頭幾何校正裝置相連接。本實(shí)用新型通過在投影機(jī)上安裝方向傳感器和距離傳感器，可自動檢測投影機(jī)的傾斜角度和投影鏡頭與屏幕之間的距離，通過校正參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)檢測參數(shù)生成校正參數(shù)，并通過投影鏡頭幾何校正裝置對投影鏡頭進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，消除幾何失真。設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)場景廣泛，抗干擾能力強(qiáng)，校正精度高。
【專利說明】一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于投影顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]投影設(shè)備通常采用光學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)投影顯示，由于機(jī)器擺設(shè)等原因，投影機(jī)投影到屏幕的畫面總是存在幾何失真，目前采用的幾何失真校正的方法包括:(I).手動調(diào)整失真旋鈕進(jìn)行校正；(2).通過攝像頭拍攝投影機(jī)投影出的特定或者不特定的畫面，來測算出幾何失真，并進(jìn)行校正；(3).通過在屏幕上安裝某種傳感器，來獲得圖像的幾何失真，從而進(jìn)行校正。例如，申請?zhí)枮?00910058382的專利申請，通過在投影屏幕中安裝光傳感器，同時(shí)通過通過投影設(shè)備向投影幕依次投射預(yù)置好各種光模式，從而計(jì)算獲得投影圖像和原始圖像之間的幾何對應(yīng)關(guān)系，從而進(jìn)行幾何校正；申請?zhí)?01220131532的專利申請，通過四個(gè)紅外激光發(fā)生器在投影屏幕上進(jìn)行投影，然后通過cmos傳感器拍攝獲得有四個(gè)光斑的圖像，通過分析該圖像從而獲得失真參數(shù)，然后進(jìn)行校正；申請?zhí)枮?00910165478的專利申請，直接通過照相機(jī)來拍攝投影畫面，對拍攝的圖像進(jìn)行分析從而獲得幾何校正。
[0003]手動調(diào)整方法操作復(fù)雜，使用不便；拍攝投影畫面進(jìn)行幾何校正的方法受到拍攝環(huán)境的影響，存在一定的計(jì)算誤差；通過在投影屏幕上安裝傳感器來實(shí)現(xiàn)對圖像的幾何校正方法，由于需要在投影屏幕進(jìn)行安裝傳感器，限制了投影的應(yīng)用場景，而且設(shè)備相對復(fù)雜很多。因此，需要提供一種新的快捷準(zhǔn)確的幾何校正方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)，旨在快速、精確的校正投影的幾何失真，應(yīng)用范圍廣且抗干擾能力強(qiáng)。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)，包括:投影機(jī)主體，所述投影機(jī)主體安裝有用于檢測所述投影機(jī)主體傾斜角度的方向傳感器，用于根據(jù)所述傾斜角度生成校正參數(shù)的校正參數(shù)計(jì)算模塊，以及用于根據(jù)所述校正參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭的投影鏡頭幾何校正裝置；所述校正參數(shù)計(jì)算模塊的輸入端與所述方向傳感器相連接，輸出端與所述投影鏡頭幾何校正裝置相連接。
[0006]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0007]所述投影機(jī)主體還安裝有用于檢測所述投影機(jī)鏡頭的出射面與投影屏幕之間距離的距離傳感器，所述距離傳感器與所述校正參數(shù)計(jì)算模塊相連接。
[0008]所述距離傳感器采用聲波測距儀器或者激光測距儀器。
[0009]所述投影鏡頭幾何校正裝置與所述投影機(jī)的投影鏡頭相連接。
[0010]所述傾斜角度包括投影機(jī)主體相對水平面的實(shí)際傾斜角度在兩個(gè)相互正交的豎直面上的投影角度，所述兩個(gè)豎直面與投影屏幕分別平行和垂直。
[0011]所述投影機(jī)主體設(shè)有用于開啟自動校正的開關(guān)。
[0012]本實(shí)用新型通過在投影機(jī)上安裝方向傳感器和距離傳感器，可以自動檢測投影機(jī)的傾斜角度和投影鏡頭與屏幕之間的距離，通過校正參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)檢測參數(shù)生成校正參數(shù)，并通過投影鏡頭幾何校正裝置對投影鏡頭進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，消除幾何失真。該投影機(jī)校正方案摒棄手動調(diào)整校正，也不需要在屏幕上設(shè)置任何設(shè)備，不采用攝像頭拍攝，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)場景廣泛，抗干擾能力強(qiáng)，且校正精度高，適合廣泛采用。

【附圖說明】

[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可自動校正幾何失真的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可自動校正幾何失真的投影機(jī)的第一種投影狀態(tài)圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可自動校正幾何失真的投影機(jī)的第二種投影狀態(tài)圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可自動校正幾何失真的投影機(jī)的第三種投影狀態(tài)圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可自動校正幾何失真的投影機(jī)的傾斜角度示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的投影機(jī)的自動幾何校正方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)，參考圖1，示出了投影機(jī)的功能結(jié)構(gòu)電連接示意圖，該投影機(jī)主要包括:投影機(jī)主體101，安裝在投影機(jī)主體101上的方向傳感器102、校正參數(shù)計(jì)算模塊103及投影鏡頭幾何校正裝置104。該校正參數(shù)計(jì)算模塊103的輸入端與方向傳感器102相連接，輸出端與投影鏡頭幾何校正裝置104相連接。方向傳感器102用于檢測投影機(jī)主體101的傾斜角度，并將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至校正參數(shù)計(jì)算模塊103，校正參數(shù)計(jì)算模塊103對傾斜角度的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成校正參數(shù)，并發(fā)送至投影鏡頭幾何校正裝置104，投影鏡頭幾何校正裝置104根據(jù)校正參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭，以校正投影畫面的幾何失真。
[0022]進(jìn)一步的，該投影機(jī)主體101還可以安裝距離傳感器105，與校正參數(shù)計(jì)算模塊103相連接，用于檢測投影機(jī)鏡頭的出射面與投影屏幕之間的距離，并將該距離參數(shù)傳輸給校正參數(shù)計(jì)算模塊。
[0023]在本實(shí)施例中，方向傳感器102可以采用各種具有檢測自身或所附物體所處方位功能的傳感器，并具有電子數(shù)據(jù)輸出功能。距離傳感器105也可以采用現(xiàn)有的傳感器，如聲波測距，激光測距等類型的傳感器。校正參數(shù)計(jì)算模塊103是針對校正所需數(shù)據(jù)開發(fā)的具有數(shù)據(jù)處理功能的模塊，在該模塊中，存儲了方向傳感器102和距離傳感器105檢測的參數(shù)和校正參數(shù)的換算關(guān)系，根據(jù)方向傳感器102檢測的傾斜角度參數(shù)和距離傳感器105檢測的距離參數(shù)，可以計(jì)算出投影鏡頭的校正參數(shù)，進(jìn)而發(fā)送給投影鏡頭幾何校正裝置104，該投影鏡頭幾何校正裝置104具有機(jī)械調(diào)節(jié)功能，可以依據(jù)該校正參數(shù)定量調(diào)節(jié)投影機(jī)鏡頭的投影角度(例如旋轉(zhuǎn)鏡頭、調(diào)整鏡頭仰角等等)或者焦距等，進(jìn)而校正投影圖像的幾何失真。
[0024]投影機(jī)的投影失真主要有三種情況，如圖2，第一種是投影機(jī)的左端或右端高于或低于預(yù)設(shè)位置，投射光依然與屏幕106垂直，但是投影畫面會相對水平面傾斜一定角度。如圖3，第二種是投影機(jī)的前端或后端高于或低于預(yù)設(shè)位置，此時(shí)投射光與屏幕104不垂直，投影畫面與水平面沒有傾斜，但屏幕出現(xiàn)類似梯形畫面。如圖4，第三種是投影機(jī)的前后端和左右端都不在預(yù)設(shè)位置，此時(shí)投影畫面為相對水平面傾斜的不規(guī)則畫面。針對這三種情況，方向傳感器102均可以檢測出相應(yīng)傾斜角度。如圖5，本實(shí)施例的傾斜角度包括投影機(jī)主體101相對水平面的實(shí)際傾斜角度γ在兩個(gè)相互正交的豎直面(XZ面和YZ面)上的投影角度α和角度β，即角度γ可分解為角度α和角度β，這兩個(gè)豎直面與投影屏幕106分別平行和垂直?？梢岳斫猓?dāng)發(fā)生第一種情況時(shí)，角度α =0，β #0，當(dāng)發(fā)生第二種情況時(shí)，角度α # 0，β = 0，當(dāng)發(fā)生第三種情況時(shí)，角度α # 0，β # O。方向傳感器102將上述角度α和角度β發(fā)送至校正參數(shù)計(jì)算模塊103。另外，當(dāng)發(fā)生第二種和第三種情況時(shí)，投影機(jī)鏡頭與屏幕之間的距離I是隨不同的傾斜角度而改變的，因此，這時(shí)不僅需要測量傾斜角度，還要測量投影機(jī)鏡頭的出射面與屏幕之間的距離I。方向傳感器102和距離傳感器105均采集相應(yīng)參數(shù)并發(fā)送給校正參數(shù)計(jì)算模塊103。當(dāng)發(fā)生第一種情況時(shí)，投影鏡頭與屏幕之間的距離不變，可以不需要距離傳感器105。
[0025]假設(shè)(m，n，p，q)為投影機(jī)需要幾何調(diào)整的投影四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)的調(diào)整參數(shù)，則(m，n，p，q)與α，β，I三個(gè)參數(shù)相關(guān)。
[0026]{m，n，p，q} = F ( α，β，I)
[0027]在校正參數(shù)計(jì)算中，校正參數(shù)計(jì)算模塊預(yù)置了計(jì)算參數(shù)或者計(jì)算函數(shù)，預(yù)設(shè)在某一個(gè)特定的α，β，I時(shí)，{m，n，p，q} = {0，0，0，0}。通過將參數(shù)α，β，I輸入到校正參數(shù)計(jì)算模塊中，會輸出{m，n，p，q}，投影機(jī)通過m，n，p，q四個(gè)參數(shù)對投影機(jī)的幾何特性進(jìn)行校正。
[0028]在本實(shí)施例中，可以在投影機(jī)主體101上設(shè)置用于開啟自動校正的開關(guān)，通過手動觸動開關(guān)進(jìn)行校正。也可以使方向傳感器實(shí)時(shí)檢測傾斜角度，當(dāng)檢測到傾斜角度不為零時(shí)，觸發(fā)其他器件進(jìn)行校正。
[0029]本實(shí)用新型通過在投影機(jī)上安裝方向傳感器和距離傳感器，可以自動檢測投影機(jī)的傾斜角度和投影鏡頭與屏幕之間的距離，通過校正參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)檢測參數(shù)生成校正參數(shù)，并通過投影鏡頭幾何校正裝置對投影鏡頭進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，消除幾何失真。該投影機(jī)校正方案摒棄手動調(diào)整校正，也不需要在屏幕上設(shè)置任何設(shè)備，不采用攝像頭拍攝，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)場景廣泛，抗干擾能力強(qiáng)，且校正精度高，適合廣泛采用。
[0030]本實(shí)用新型進(jìn)一步說明基于上述投影機(jī)實(shí)施的自動幾何校正方法，參考圖6，該自動幾何校正方法包括下述步驟:
[0031]在步驟SlOl中，通過方向傳感器102檢測投影機(jī)主體101的傾斜角度，并將該傾斜角度參數(shù)傳輸至校正參數(shù)計(jì)算模塊；
[0032]在步驟S102中，所述校正參數(shù)計(jì)算模塊103根據(jù)所述傾斜角度參數(shù)計(jì)算校正參數(shù)，并發(fā)送至投影鏡頭幾何校正裝置104 ;
[0033]在步驟S103中，所述投影鏡頭幾何校正裝置104根據(jù)所述校正參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭，校正投影畫面的幾何失真。
[0034]同上所述，該方法中的傾斜角度包括投影機(jī)主體101相對水平面的實(shí)際傾斜角度γ在兩個(gè)相互正交的豎直面(XZ面和YZ面)上的投影角度α和角度β，即角度γ可分解為角度α和角度β，這兩個(gè)豎直面與投影屏幕106分別平行和垂直。另外，當(dāng)角度a
時(shí)，通過距離傳感器105檢測投影機(jī)鏡頭和屏幕之間的距離1，并輸出至校正參數(shù)計(jì)算模塊，校正參數(shù)計(jì)算模塊根據(jù)該距離1、角度α和角度β計(jì)算出校正參數(shù)。投影鏡頭幾何校正裝置根據(jù)該參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭的投影角度和焦距等參數(shù)，以校正投影畫面的幾何失真。
[0035]該自動幾何校正方法基于上述投影機(jī)實(shí)施，可以精確、快速的進(jìn)行投影機(jī)校正，不需手動調(diào)整校正，不需在屏幕上設(shè)置任何設(shè)備，不采用攝像頭拍攝，適應(yīng)場景廣泛，抗干擾能力強(qiáng)，且校正精度高，適合廣泛采用。
[0036]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可自動校正幾何失真的投影機(jī)，其特征在于，包括:投影機(jī)主體，所述投影機(jī)主體安裝有用于檢測所述投影機(jī)主體傾斜角度的方向傳感器，用于根據(jù)所述傾斜角度生成校正參數(shù)的校正參數(shù)計(jì)算模塊，以及用于根據(jù)所述校正參數(shù)調(diào)整投影機(jī)鏡頭的投影鏡頭幾何校正裝置；所述校正參數(shù)計(jì)算模塊的輸入端與所述方向傳感器相連接，輸出端與所述投影鏡頭幾何校正裝置相連接。2.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，所述投影機(jī)主體還安裝有用于檢測所述投影機(jī)鏡頭的出射面與投影屏幕之間距離的距離傳感器，所述距離傳感器與所述校正參數(shù)計(jì)算模塊相連接。3.如權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于，所述距離傳感器采用聲波測距儀器或者激光測距儀器。4.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，所述投影鏡頭幾何校正裝置與所述投影機(jī)的投影鏡頭相連接。5.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，所述傾斜角度包括投影機(jī)主體相對水平面的實(shí)際傾斜角度在兩個(gè)相互正交的豎直面上的投影角度，所述兩個(gè)豎直面與投影屏幕分別平行和垂直。6.如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，所述投影機(jī)主體設(shè)有用于開啟自動校正的開關(guān)。
【文檔編號】H04N5-74GK204302650SQ201420721184
【發(fā)明者】龐建新, 程俊, 高向陽, 張豐 [申請人]深圳先進(jìn)技術(shù)研究院