CN104935848B - 一种具有摄像功能的投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有摄像功能的投影仪，其特征在于：它包括摄像单元、音频单元和控制单元，其中音频单元内置语音控制命令和每一语音控制命令对应的摄像单元的拍摄区域位置信息；音频单元将采集的语音信号进行判断，当检测的语音信号为语音控制命令时，将该语音控制命令对应的摄像单元的拍摄区域位置信息传送给控制单元，控制单元根据接收的位置信息，自动调整摄像单元的拍摄区域位置；否则，将音频单元采集的音频信号和摄像单元采集的图像信号传送给控制单元进行录制，并实现录制信息与本地计算机输入的视频信息画中画投影。本发明可以广泛用于教育教学、视频会议、远程交流等需要投影、音视频录制和存储的领域。

Description

一种具有摄像功能的投影仪

技术领域

本发明涉及一种投影仪，特别是关于一种具有摄像功能的投影仪。

背景技术

随着互联网的进一步发展，企业和家庭中的多方远程交互、讨论、电视电话会议、桌面分享等应用越来越多，同时在教育教学中，出于远程教学、互联网教学的要求，往往需要同时记录教师手势姿态和黑板板书及大屏幕上的显示资料，这些就要求我们在家庭、教室、会议室等场所中同时安置摄像头、投影仪等设备。然而，多种设备的安装必然带来了安装、设置的复杂性和协同性不良的课题，从而造成实际应用中人们往往被迫舍弃部分的应用，影响交流沟通的效果。

现阶段，随着摄像头技术的进一步发展和推广，高清摄像头的价格下降很快，尺寸也越来越小，同时，随着技术的进步，摄像头已可以方便地通过软件实现自动对焦和跟踪对焦的功能。

现有的投影仪中虽然会通过投影仪上设置USB接口，实现USB外接摄像头，但是存在以下问题：

1)摄像头需要手动调整摄像的位置，摄像头不能与投影仪同步设定，偏重于对固定位置的摄影(类似于幻灯片)，不能实现摄像头摄像区域与电脑演示区域的共生(即画中画)功能；

2)摄像区域不能自动调整，不方便演讲者、教师自行控制摄像区域；

3)摄像过程中摄像区域无指示，对于课堂教学录制及电视会议时，不利于指示演讲者的活动区域；

4)不具备音视频同步采集功能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不但根据语音命令自动调整拍摄区域、而且针对所拍摄的区域进行指示，还能够实现画中画功能的具有摄像功能的投影仪。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有摄像功能的投影仪，其特征在于：它包括摄像单元、音频单元和控制单元，其中所述音频单元内置语音控制命令和每一语音控制命令对应的所述摄像单元的拍摄区域位置信息；所述音频单元将采集的语音信号进行判断，当检测的语音信号为语音控制命令时，将该语音控制命令对应的所述摄像单元的拍摄区域位置信息传送给所述控制单元；所述控制单元根据接收的位置信息，自动调整所述摄像单元的拍摄区域位置；否则，将所述音频单元采集的音频信号和所述摄像单元采集的图像信号传送给所述控制单元进行录制，并实现录制信息与本地计算机输入的视频信息画中画投影。

所述摄像单元包括一摄像头云台、一第一电机、一第二电机、一自动对焦摄像头和若干可见激光器；所述摄像头云台包括基底座和转动座，且所述基底座上转动连接所述转动座；所述第一电机转动连接所述基底座，实现所述基底座水平360°旋转；所述第二电机转动连接所述转动座，实现所述转动座垂直180°旋转；所述转动座上固定设置所述自动对焦摄像头，且所述自动对焦摄像头的周边设置若干用于指示所述自动对焦摄像头的可摄像区域的所述可见激光器，且所述自动对焦摄像头和所述可见激光器同步运动；所述第一电机、所述第二电机、所述自动对焦摄像头和所述可见激光器分别连接所述控制单元；所述控制单元根据所述音频单元传送的位置信息，控制所述第一电机和所述第二电机转轴的转动：所述第一电机转轴的转动带动与之相连的所述基底座水平旋转；所述第二电机转轴的转动带动与之相连的所述转动座垂直旋转，使得所述自动对焦摄像头的拍摄区域达到所述音频单元传送的位置信息。

所述可见激光器的数量至少为4个。

所述音频单元包括一音频拾取器、一语音命令判断模块、一音频录制模块和一语音命令控制模块，且所述语音命令控制模块内置语音控制命令和每一命令所对应的所述基底座的水平旋转信息和所述转动座的垂直旋转信息；所述音频拾取器将采集的语音信号传送给所述语音命令判断模块，由该模块判断是否为语音控制命令？若不是，则将该信号传送给所述音频录制模块，进行语音信息录制，并将实时录制的语音信息传送给所述控制单元；若是，则将该信号传送给所述语音命令控制模块；所述语音命令控制模块根据获得的语音信息从所述语音命令库中调取该语音控制命令对应的位置信息，并将该信息传送给所述控制单元，所述控制单元根据该位置信息调整所述自动对焦摄像头的拍摄区域。

所述控制单元包括视频录制模块、信息处理模块、人脸识别模块和画中画模块；所述视频录制模块将所述自动对焦摄像头传送的图像信息和所述音频单元传送的音频进行录制，并将录制的视频信息传送给所述画中画模块和本地计算机，并将该音视频信息在本地计算机中存储；通过所述画中画模块实现该音视频信息与本地计算机输入信息的画中画投影；所述视频录制模块连接所述自动对焦摄像头和所述画中画模块；所述信息处理模块分别连接所述第一电机、所述第二电机、所述自动对焦摄像头、所述可见激光器、所述语音命令控制模块和所述人脸识别模块；所述信息处理模块通过控制所述第一电机和所述第二电机实现所述自动对焦摄像头拍摄区域的水平360°和垂直180°旋转，实现所述自动对焦摄像头拍摄区域位置的粗调节；所述信息处理模块还内置每一语音控制命令所对应的屏幕图像，通过与所述自动对焦摄像头传送的拍摄图像做比对，以提高所述自动对焦摄像头在针对大屏幕或者黑板时拍摄的准确性；所述人脸识别模块中内置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，当所述语音命令控制模块传送的语音控制命令为“请看我”时，所述信息处理模块将该信息传送给所述人脸识别模块，所述人脸识别模块调取当时拍摄的图像信息，根据该图像判断人脸的数量和各人脸的位置，并根据各人脸的位置构建包括全部人脸的最小焦距完成对焦形成人脸区域，并结合其内设置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，传送给所述信息处理模块，通过所述信息处理模块控制与之相连的所述第一电机和所述第二电机转轴的转动，从而实现实时跟踪摄像。

所述控制单元采用微处理器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括摄像单元、音频单元和控制单元，其中音频单元内置语音控制命令和每一语音控制命令对应的摄像单元的拍摄区域位置信息；音频单元将采集的语音信号进行判断，当检测的语音信号为语音控制命令时，将该语音控制命令对应的摄像单元的拍摄区域位置信息传送给控制单元，控制单元根据接收的位置信息，自动调整摄像单元的拍摄区域位置；否则，将音频单元采集的音频信号和摄像单元采集的图像信号传送给控制单元进行录制，并实现录制信息与本地计算机输入的视频信息画中画投影。本发明由于采用以上设置，让用户可以通过一次安装，免掉投影和摄像分别设置的缺点，实现音视频输入与输出的双重功能。采用本发明乙方通过在PC上操作或者使用激光笔、教鞭在大屏幕上的所有指示均可通过自动对焦摄像头传递给远程交流对象，能够实现自动对焦摄像头摄制内容和本地计算机传入资料的同时投影，即画中画、上下分屏和左右分屏显示，轻松实现电视电话会议、课堂教学录制、远程教学、视频交流、桌面共享、多方交互等应用，从而将带来远程教学、互联网教学及远程交流的重大改变。2、本发明可以预先设置自动对焦摄像头的位置并通过语音识别/遥控器/本地计算机的操作界面实现预设位置之间的快速切换，便于实现远程协同工作时的讨论。3、本发明由于在控制单元中设置信息处理模块，信息处理模块分别连接第一电机和第二电机，第一电机转动连接基底座，第二电机转动连接转动座；转动座上固定设置自动对焦摄像头，且自动对焦摄像头的周边设置若干用于指示自动对焦摄像头的可摄像区域的可见激光器；通过控制第一电机和第二电机实现自动对焦摄像头拍摄区域的水平360°和垂直180°旋转，实现自动对焦摄像头拍摄区域位置的粗调节；信息处理模块还内置每一语音控制命令所对应的屏幕图像，通过与自动对焦摄像头传送的拍摄图像做比对，以提高自动对焦摄像头在针对大屏幕或者黑板时拍摄的准确性。4、本发明由于采用将自动对焦摄像头设置在可以在水平360°、垂直180°旋转的自动对焦摄像头云台上，因此当本发明水平放置在桌面时，可以实现对高于投影仪的区域进行摄像操作，当本发明倒置悬挂时，可以实现对投影仪下方区域的摄像操作。5、本发明由于在自动对焦摄像头的周围设置若干可见激光器，利用可见激光器在讲台上为教师提供黑板的区域的位置指示，供教师录制讲课视频及远程授课时确认黑板录像的区域及教师可能被录像的站立位置。6、本发明由于设置音频拾取器，直接采集投影仪本体周边一定范围内的多角度音频信号，实现课堂问答的采集，而不是像现有技术当中设定只能支持特定用户问答的专门麦克，因此本发明采集音频信息不受区域内人员位置和数量的限制。7、本发明由于将自动对焦摄像头所录制的信息存放在与之相连的本地计算机中，因此可以方便数据的保存与转储，相较于现有的投影仪带录制功能时普遍使用内置读卡器或USB口方式，当投影仪悬挂安装时现有投影仪的读卡器或USB口方式不方便存取数据。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于教育教学、视频会议、远程交流等需要投影、音视频录制和存储的领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的摄像头云台的结构示意图

图3是本发明的摄像头云台的轴测图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明一种具有摄像功能的投影仪，其除了包括常规的投影仪本体，还包括摄像单元1、音频单元2和控制单元3。

摄像单元1包括一摄像头云台11、一第一电机12、一第二电机13、一自动对焦摄像头14和若干可见激光器15。

如图2和图3所示，摄像头云台11包括基底座111和转动座112，且基底座111上设置转动座112。第一电机12转动连接基底座111，实现基底座111水平360°旋转。第二电机13转动连接转动座112，实现转动座112垂直180°旋转。转动座112上固定设置自动对焦摄像头14，且自动对焦摄像头14的周边设置若干用于指示自动对焦摄像头14的可摄像区域的可见激光器15，且自动对焦摄像头14和可见激光器15同步运动，通过以上设置可以实现自动对焦摄像头14的摄像区域涵盖投影仪本体的上表面之上的所有区域。当自动对焦摄像头14处于远焦时，可通过调整多个可见激光器15的相对角度来增加摄像区域范围，反之，当自动对焦摄像头14调整至近焦的某个特定位置时，也可通过调整多个可见激光器15间的相对角度来缩小摄像区域范围，达到更好的范围指示和确认的作用。上述第一电机12、第二电机13、自动对焦摄像头14和可见激光器15分别连接控制单元3。

上述实施例中，基底座111可以为一半球形，该半球形上具有一纵向凹槽。设置在投影仪本体内的第一电机12的转轴穿过投影仪本体上表面，且转动连接基底座111，实现通过第一电机12的转动带动其上基底座111水平360°旋转。

第二电机13转动连接转动座112，两者之间的连接方式包括但不限于以下形式：1)将第二电机13固定在基底座111的凹槽一侧的基底座111内，其转轴贯穿转动座112，且其顶端固定在凹槽另一侧，通过第二电机13转轴的转动带动转动座112转动；2)将第二电机13固定在基底座111的凹槽一侧的基底座111内，第二电机13的转轴上设置一主动齿轮，主动齿轮啮合设置在转动座112内的从动齿轮，实现通过齿轮之间的转动带动转动座112转动。

上述实施例中，可见激光器15的数量至少为4个。

音频单元2包括一音频拾取器21、一语音命令判断模块22、一音频录制模块23和一语音命令控制模块24，且语音命令控制模块24内置语音控制命令和每一命令所对应的基底座111的水平旋转信息和转动座112的垂直旋转信息。

音频拾取器21将采集的语音信号传送给语音命令判断模块22，由该模块判断是否为语音控制命令？若不是，则将该信号传送给音频录制模块23，进行语音信息录制，并将实时录制的语音信息传送给控制单元3；若是，则将该信号传送给语音命令控制模块24。语音命令控制模块24根据获得的语音信息调取该语音控制命令对应的位置信息，并将该信息传送给控制单元3。

上述语音命令控制模块24中语音控制命令对应的位置信息的获取可以采用但不限于以下方式获得：

①采用位置传感器记录每一语音控制命令所对应的基底座111相对于初始水平方向位置的转动信息，转动座112相对于初始垂直方向位置的转动信息；

②采用电机伺服软件的计数器/脉冲器记载转轴转动的信息；

③采用电机伺服软件记录的电机供电时间和供电电压信息。

上述语音命令控制模块24中的控制命令包括但不限于“请看黑板”、“请看屏幕”和“请看我”等，并且各语音控制命令可以根据实际应用情况进行调节，并不限定以下设定形式：

控制单元3用于控制摄像单元1按照音频单元2传送的控制命令自动调节摄像单元1的拍摄区域、处理摄像单元1和音频单元2传送来的图像和音频信号完成视频的录制和将该录制画面进行画中画投影，它包括视频录制模块31、信息处理模块32、人脸识别模块33和画中画模块34。

视频录制模块31分别连接自动对焦摄像头14和音频录制模块23，将二者对应传送的图像信息和语音信息进行录制，并将录制的视频信息分别传送给与本发明相连的本地计算机进行存储和画中画模块34，通过画中画模块34实现外部输入信息与本发明获取信息的画中画显示，可以将画中画信息传送给本发明的投影镜头实现投影。

信息处理模块32分别连接第一电机12、第二电机13、自动对焦摄像头14、可见激光器15、语音命令控制模块24和人脸识别模块33。

信息处理模块32通过控制第一电机12和第二电机13实现自动对焦摄像头14水平360°和垂直180°旋转，实现自动对焦摄像头14拍摄区域位置的粗调节。自动对焦摄像头14自动调整焦距及摄像内容的清晰度，实现针对拍摄区域进行精细调节。信息处理模块32内置每一语音控制命令所对应的屏幕图像，通过与自动对焦摄像头14传送的拍摄图像做比对，以提高自动对焦摄像头14在针对大屏幕或者黑板时拍摄的准确性。

人脸识别模块33中内置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，当语音命令控制模块24传送的语音控制命令为“请看我”时，信息处理模块32将该信息传送给人脸识别模块33，人脸识别模块33调取当时拍摄的图像信息，根据该图像判断人脸的数量和各人脸的位置，并根据各人脸的位置构建包括全部人脸的最小焦距完成对焦，即所形成人脸区域，并结合其内设置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，传送给信息处理模块32，通过信息处理模块32控制与之相连的第一电机12和第二电机13转轴的转动，从而实现实时跟踪摄像。

上述实施例中，控制单元3可以采用微处理器。

由于本发明在不录像时的工作过程与其他投影仪并无差别，因此只介绍本发明录像时的工作过程：

1)自动对焦摄像头14按照初始设定的位置进行摄像，并将图像信息分别传送给控制单元3中的视频录制模块31和信息处理模块32；音频拾取器21采集语音信号；

2)音频拾取器21将采集的语音信号传送给语音命令判断模块22，由该模块判断是否为语音控制命令？

3)若不是，则将该信号传送给音频录制模块23，进行语音信息录制，并将实时录制的语音信息传送给控制单元3中的视频录制模块31，形成音视频信息，并将该信息分别传送给画中画模块34和同本发明相连的本地计算机，并将该音视频信息在本地计算机中存储，待需要将通过本地计算机输入的信息与采用本发明录制的信息进行画中画显示时，通过遥控器或者本地计算机实现，可以采用但不限于以下形式：

在遥控器上设置包括但不限于以下形式：A、本地计算机传输的画面显示为画中画(自动对焦摄像头14的画面为主画面，本地计算机传输的画面为子画面占据主画面的一角。)；B、自动对焦摄像头14画面显示为画中画(本地计算机传入数据的画面为主画面，自动对焦摄像头14的画面为子画面悬浮在主画面的一角且覆盖主画面的相应位置)；C、上下分屏(50：50)；D、左右分屏(50：50)。

通过计算机上设置相应的操作界面，通过操作相应的操作界面实现画中画显示。

若是，则将该信号传送给语音命令控制模块24。语音命令控制模块24根据获得的语音信息(例如“请看黑板”、“请看屏幕”等)调取该语音控制命令对应的位置信息，并将该信息传送给控制单元3中的信息处理模块32；

4)控制单元3中的信息处理模块32根据获得的位置信息(该位置信息包括水平和垂直两个方向的信息)控制与之相连的第一电机12和第二电机13转轴的转动，第一电机12转轴的转动带动与之相连的基底座111水平旋转，第二电机13转轴的转动带动与之相连的转动座112垂直旋转，实现自动对焦摄像头14的拍摄区域的粗调节；

自动对焦摄像头14将拍摄的图像传送给信息处理模块32，并将与其内置的该语音控制命令所对应的屏幕图像作比对，判断屏幕大小是否合适，若不合适信息处理模块32继续控制与之相连的第一电机12和第二电机13转轴的转动，以提高自动对焦摄像头14在针对大屏幕或者黑板时拍摄的准确性。

上述步骤3)和4)中，当语音命令控制模块24所识别的语音控制命令为“请看我”时，语音命令控制模块24将该语音控制命令传送给信息处理模块32，信息处理模块32将该信息传送给人脸识别模块33。人脸识别模块33调取信息处理模块32中自动对焦摄像头14传送的图像信息，根据该图像判断人脸的数量和各人脸的位置，并根据各人脸的位置构建包括全部人脸的最小区域完成对焦，即人脸区域，并结合其内设置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，传送给信息处理模块32，通过信息处理模块32控制与之相连的第一电机12和第二电机13转轴的转动，从而实现实时跟踪摄像。

上述实施例中，自动对焦摄像头14常用位置的快速自动切换可以通过与本发明连接的本地计算机的操作界面上操作、也可以在遥控器上针对每一预设位置设定一相应的按钮实现，还可以通过本发明中音频单元2中语音命令控制模块24设定的语音控制命令实现。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种具有摄像功能的投影仪，其特征在于：它包括摄像单元、音频单元和控制单元，其中所述音频单元内置语音控制命令和每一语音控制命令对应的所述摄像单元的拍摄区域位置信息；

所述音频单元将采集的语音信号进行判断，当检测的语音信号为语音控制命令时，将该语音控制命令对应的所述摄像单元的拍摄区域位置信息传送给所述控制单元；所述控制单元根据接收的位置信息，自动调整所述摄像单元的拍摄区域位置；

否则，将所述音频单元采集的音频信号和所述摄像单元采集的图像信号传送给所述控制单元进行录制，并实现录制信息与本地计算机输入的视频信息画中画投影；

所述摄像单元包括一摄像头云台、一第一电机、一第二电机、一自动对焦摄像头和至少4个可见激光器；

所述摄像头云台包括基底座和转动座，且所述基底座上转动连接所述转动座；所述第一电机转动连接所述基底座，实现所述基底座水平360°旋转；所述第二电机转动连接所述转动座，实现所述转动座垂直180°旋转；所述转动座上固定设置所述自动对焦摄像头，且所述自动对焦摄像头的周边设置若干用于指示所述自动对焦摄像头的可摄像区域的所述可见激光器，且所述自动对焦摄像头和所述可见激光器同步运动；所述第一电机、所述第二电机、所述自动对焦摄像头和所述可见激光器分别连接所述控制单元；

所述控制单元根据所述音频单元传送的位置信息，控制所述第一电机和所述第二电机转轴的转动：所述第一电机转轴的转动带动与之相连的所述基底座水平旋转；所述第二电机转轴的转动带动与之相连的所述转动座垂直旋转，使得所述自动对焦摄像头的拍摄区域达到所述音频单元传送的位置信息；

所述音频单元包括一音频拾取器、一语音命令判断模块、一音频录制模块和一语音命令控制模块，且所述语音命令控制模块内置语音控制命令和每一命令所对应的所述基底座的水平旋转信息和所述转动座的垂直旋转信息；

所述音频拾取器将采集的语音信号传送给所述语音命令判断模块，由该模块判断是否为语音控制命令，若不是，则将该信号传送给所述音频录制模块，进行语音信息录制，并将实时录制的语音信息传送给所述控制单元；若是，则将该信号传送给所述语音命令控制模块；所述语音命令控制模块根据获得的语音信息从所述语音命令库中调取该语音控制命令对应的位置信息，并将该信息传送给所述控制单元，所述控制单元根据该位置信息调整所述自动对焦摄像头的拍摄区域；

所述控制单元包括视频录制模块、信息处理模块、人脸识别模块和画中画模块；

所述视频录制模块将所述自动对焦摄像头传送的图像信息和所述音频单元传送的音频进行录制，并将录制的视频信息传送给所述画中画模块和本地计算机，并将该音视频信息在本地计算机中存储；通过所述画中画模块实现该音视频信息与本地计算机输入信息的画中画投影；所述视频录制模块连接所述自动对焦摄像头和所述画中画模块；

所述信息处理模块分别连接所述第一电机、所述第二电机、所述自动对焦摄像头、所述可见激光器、所述语音命令控制模块和所述人脸识别模块；

所述信息处理模块通过控制所述第一电机和所述第二电机实现所述自动对焦摄像头拍摄区域的水平360°和垂直180°旋转，实现所述自动对焦摄像头拍摄区域位置的粗调节；所述信息处理模块还内置每一语音控制命令所对应的屏幕图像，通过与所述自动对焦摄像头传送的拍摄图像做比对，以提高所述自动对焦摄像头在针对大屏幕或者黑板时拍摄的准确性；

所述人脸识别模块中内置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，当所述语音命令控制模块传送的语音控制命令为“请看我”时，所述信息处理模块将该信息传送给所述人脸识别模块，所述人脸识别模块调取当时拍摄的图像信息，根据该图像判断人脸的数量和各人脸的位置，并根据各人脸的位置构建包括全部人脸的最小焦距完成对焦形成人脸区域，并结合其内设置的人脸区域占当前拍摄图像的比例关系，传送给所述信息处理模块，通过所述信息处理模块控制与之相连的所述第一电机和所述第二电机转轴的转动，从而实现实时跟踪摄像。

2.如权利要求1所述的一种具有摄像功能的投影仪，其特征在于：所述控制单元采用微处理器。