CN103338342A - 自适应投影仪 - Google Patents

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Abstract

本发明为自适应投影仪，涉及一种新型投影仪。目的是自动调整投影角度、投影焦距、投影亮度和适应非平面的屏幕。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：自适应投影仪，包含图像采集模块、图像处理模块与执行模块，其中图像采集模块对投影仪的投影画面与屏幕进行拍照或拍摄，并由图像处理模块对所拍照或拍摄的图片进行图像处理、分析，得出的参数与命令交由执行模块对投影仪做出相应的控制。由图像处理得出画面与屏幕的位置信息，通过电机转动投影仪；得出亮度信息，对投影的亮度进行自动调整；得出清晰度、分辨率信息，自动调节焦距；得出屏幕凹凸、倾斜程度信息，自动对即将投影的图像做凹凸、倾斜处理。本发明适用于固定式与便携式投影仪。

Description

自适应投影仪
技术领域
本发明是一种自适应投影仪，特别是涉及一种能通过摄像头拍摄投影画面与屏幕之间配合情况，作为反馈，从而通过得出的参数进行图像重组来自动矫正投影角度、亮度、方向、凹凸程度等的自适应投影仪，涉及投影技术和图像处理技术领域。
技术背景
随着科技的发展，投影仪已经渐渐进入教学、办公以及生活领域。但因其必须人工手动矫正投影角度、焦距、亮度和大小，不能自动精确矫正，使得投影仪的使用异常麻烦，每更换一次投影场景或移动一下投影仪，都要重新调整各种参数。在大型的投影仪使用时(如多功能教学投影仪)，调整此类参数往往需要搭设梯子；在小型或便携式投影仪的使用中，更是需要频繁地调整此类参数。
在使用投影仪时，常会出现以下情况：1、由于投影地点(高度、方位等)问题而使投影画面不能和屏幕很好地重合，有部分投影在屏幕外，而部分屏幕则没有投影；2、由于投影仪的角度问题，使投影仪没有垂直投影画面，而使投影画面与屏幕倾斜一定的角度，得到的图像是倾斜的；3、当室内光线改变时，不能自动调整投影的亮度，在明亮的教室需要投影画面的亮度更强，而在室内光照强度弱的时候需要投影画面的亮度相对柔和；4、每当投影仪被移动时，都要重新调整焦距，特别是便携式的投影仪，更要经常性地调整焦距；5、普通投影仪难以适应非平面投影屏幕的特殊环境等限制，让他在应用便捷性和使用范围上大打折扣。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种新型的自适应投影仪，以解决以上缺点。
该投影仪基于普通投影仪，增加了摄像头与电机。有两种调整模式，分为自动调整模式与手动调整模式。
在自动调整模式时，使用自带摄像头对投影仪所投影出的影像与屏幕的配合情况进行实时拍照或拍摄的图片，其中自带摄像头的拍摄范围要大于投影仪的投影范围。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集屏幕边缘信息和已投影画面边缘信息进行对比分析，提取出投影画面中心相对于屏幕中心在水平方向的距离与竖直方向的距离等参数，然后用电机或电机组来转动投影仪实现角度与位置控制。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影所得画面的内部亮度信息，与原投影图像(从投影仪的图像输入端得到的标准图像，例如使用投影仪投影电脑中的图像，电脑中的图像信息输入到投影仪时的这部分图像信息，没有经过投影仪投影到屏幕)的亮度信息相比较，得出明暗程度；再与周围背景的亮度信息结合，最终得出亮度矫正值，对投影的亮度进行自动调整。例如：当清晰程度不佳，且背景亮度值过大，适当提高投影亮度；当清晰程度较佳，而背景亮度值过低，降低投影亮度。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影所得画面的清晰度、分辨率等信息，与原投影的清晰度、分辨率信息相比较，自动增大或缩小焦距，再通过拍照或拍摄的图片作为反馈，确定最佳焦距。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影所得画面的内部信息，与原投影信息相比较，从已投影信息中图像的失真与变形情况，得出屏幕的凹凸程度、倾斜程度等参数，对即将投影的图像进行图像重组、补偿。先由采集到的拍照或拍摄的图片或视频判断出现的失真是属于凹面失真、凸面失真还是倾斜平面失真。若投影在凹型屏幕上则对投影图片进行凸化处理；投影在凸型屏幕上时对投影图片进行凹化处理；投影在倾斜的屏幕上对投影图片做倾斜化处理，再将处理过的图像投影。并通过不断的拍照图片反馈信息，核对现在的图像是否已补偿到最佳值，若已经为最佳值，则停止补偿处理；若没有达到最佳值，则继续补偿处理。如：在凸出来的柱子表面进行投影时，对即将投影的图像做相应的补偿——凹化处理，使之在柱面投影时也能保持在平面投影的效果，其中，补偿的凹化度由已有补偿值与拍摄所得图像反馈信息进行对比，微调至较理想补偿效果。
以上功能均是在自动调整模式中实现的，当处于手动调整模式时，可以人工手动调整。
本发明能达到以下目的：
1、使投影画面能和屏幕很好地重合；2、当投影仪没有垂直投影画面时，自动调整角度；3、当室内光线改变时，自动调整投影的亮度，在明亮的教室时使投影画面的亮度更强，而在室内光照强度弱的时候时使投影画面的亮度相对柔和；4、每当投影仪的位置改变时，自动调整到最佳焦距；5、适应非平面投影屏幕的特殊环境等限制，使非平面的屏幕达到平面的投影效果；6、以上过程均为自动完成，大大提升了其应用便捷性，扩大了其使用范围，最大程度减少了手工干预的程度。
附图说明
在所附的图中，以非限制性的举例形式，说明本发明的一个实施例。随后，在详细的描述中，较清楚地显示本发明的另外一些特性和优点。在所附的图中：
图1是模块结构图；
图2是自适应投影仪视图；
图3是自适应投影仪工作示意图。
其中附图标记：1是投影仪机身    2是电机轴        3是电机4是摄像头        5是投影仪镜头    6是投影光线7是屏幕          8是投影画面
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明做进一步的说明：
参阅附图，在投影仪机身上1增加了摄像头4与电机3，在自动调整模式时，使用自带摄像头4对投影仪所投影出的画面8与屏幕7的配合情况进行实时拍照或拍摄的图片，其中自带摄像头4的拍摄范围要大于投影仪的投影范围。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集屏幕7边缘信息和已投影画面8边缘信息进行对比分析，提取出投影画面8中心相对于屏幕7中心在水平方向的距离与竖直方向的距离等参数，然后用电机3或电机组来转动投影仪机身1实现角度与位置控制。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面8的内部亮度信息，与原投影图像(从投影仪的图像输入端得到的标准图像，例如使用投影仪投影电脑中的图像，电脑中的图像信息输入到投影仪时的这部分图像信息，没有经过投影仪投影到屏幕)的亮度信息相比较，得出明暗程度；再与周围背景的亮度信息结合，最终得出亮度矫正值，对投影的亮度进行自动调整。例如：当清晰程度不佳，且背景亮度值过大，适当提高投影亮度；当清晰程度较佳，而背景亮度值过低，降低投影亮度。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面8的清晰度、分辨率等信息，与原投影的清晰度、分辨率信息相比较，自动增大或缩小焦距，再通过拍照或拍摄的图片作为反馈，确定最佳焦距。
使用图像处理模块中的微型计算机***从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面8的内部信息，与原投影信息相比较，从已投影信息中图像的失真与变形情况，得出屏幕7的凹凸程度、倾斜程度等参数，对即将投影的图像进行图像重组、补偿。先由采集到的拍照或拍摄的图片或视频判断出现的失真是属于凹面失真、凸面失真还是倾斜平面失真。若投影在凹型屏幕7上则对投影图片进行凸化处理；投影在凸型屏幕7上时对投影图片进行凹化处理；投影在倾斜的屏幕7上对投影图片做倾斜化处理，再将处理过的图像投影。并通过不断的拍照图片反馈信息，核对现在的图像是否已补偿到最佳值，若已经为最佳值，则停止补偿处理；若没有达到最佳值，则继续补偿处理。如：在凸出来的柱子表面进行投影时，对即将投影的图像做相应的补偿——凹化处理，使之在柱面投影时也能保持在平面投影的效果，其中，补偿的凹化度由已有补偿值与拍摄所得图像反馈信息进行对比，微调至较理想补偿效果。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.自适应投影仪，其特征在于一种投影仪包含图像采集模块、图像处理模块与执行模块，其中图像采集模块包含的摄像头(4)对投影仪的投影画面(8)、屏幕(7)和一部分背景进行拍照或拍摄，并由图像处理模块包含的电脑或微型计算机对所拍照或拍摄的图片进行图像处理、分析，得出的参数与命令交由执行模块，执行模块对投影仪做出相应的控制。
2.根据权利要求1所述的自适应投影仪，其特征在于所述的执行模块包含能够使投影仪机身(1)上下转动、左右转动或上下左右转动一定角度的电机(3)或电机组。
3.根据权利要求1或2所述的自适应投影仪，其特征在于所述的图像处理模块使用了测中心距的角度调整方法：测出拍照或拍摄的图片中投影画面(8)中心点到屏幕(7)中心点在水平方向的距离与竖直方向的距离，并使用执行模块使投影仪机身(1)在水平方向和竖直方向转动一定的角度，再通过拍照或拍摄的图片作为反馈，确定最佳转动角度。
4.根据权利要求1所述的自适应投影仪，其特征在于所述的图像处理模块使用图像处理方法得出亮度调整信息的方法：从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面(8)的内部亮度信息，与投影仪图像输入端得到的原投影图像的亮度信息相比较，得出明暗程度；再与周围背景的亮度信息结合，最终得出亮度矫正值，使用执行模块对投影的亮度进行自动调整。
5.根据权利要求1和4所述的自适应投影仪，其特征在于所述的执行模块包括普通投影仪的亮度调节模块，能够调节投影仪的亮度。
6.根据权利要求1所述的自适应投影仪，其特征在于所述的图像处理模块使用图像处理方法得出焦距调整信息的方法：从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面(8)的清晰度、分辨率等信息，与原投影的清晰度、分辨率信息相比较，自动增大或缩小焦距，再通过拍照或拍摄的图片作为反馈，确定最佳焦距。
7.根据权利要求1和6所述的自适应投影仪，其特征在于所述的执行模块包括普通投影仪的焦距调节模块，能够调节投影仪的焦距。
8.根据权利要求1所述的自适应投影仪，其特征在于所述的图像处理模块使用图像处理方法得出屏幕(7)凹凸、倾斜程度，并将将要投影的图像做凹凸、倾斜补偿的方法：从拍照或拍摄的图片信息中采集投影画面(8)的内部信息，与原投影信息相比较，从已投影信息中图像的失真与变形情况，得出屏幕(7)的凹凸程度、倾斜程度等参数，通过执行模块对即将投影的图像采用凹凸处理或倾斜处理的补偿，再将处理过的图像投影。
9.根据权利要求1和8所述的自适应投影仪，其特征在于所述的执行模块包括图像补偿处理模块，能够对即将投影的图片做凹凸处理或倾斜处理的补偿，其中图像补偿处理模块由电脑或微型计算机实现。
10.根据权利要求1所述的自适应投影仪，其特征在于包括自动调整模式与手动调整模式。
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