CN105227881A - 一种投影画面校正方法及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影画面显示技术领域，尤其涉及一种投影画面校正方法及投影设备，用以解决现有技术通过频繁调试投影设备来校准投影画面在屏幕的投影效果的方法,调试效果不好，难度大且浪费资源的问题。本申请实施例通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，根据视平面和实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数，并根据投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备，因而只需要根据确定出的投影设备的旋转参数和平移参数对投影设备进行旋转和平移，就可以实现对投影到实体屏幕的投影画面进行校正，无需频繁地对投影设备进行人工调试，从而降低了投影设备调试难度，提高了调试效果以及节约了资源。

Description

一种投影画面校正方法及投影设备

技术领域

本发明涉及投影画面显示技术领域，尤其涉及一种投影画面校正方法及投影设备。

背景技术

超短焦投影机具有很小的投射比，与屏幕距离很近，可以投射出很大的画面，但随之也产生了调试与安装的问题，即投影机的微小位移即可导致画面严重的变形和偏移，造成投影机投射的图像与屏幕较难校准，严重影响了使用效果。

现有技术中，主要是通过人工对投影设备进行频繁地调试，以确定最佳投影位置，但是这种方式难度比较大，调试比较繁琐,因而导致调试效率低。

综上所述,现有技术通过频繁调试投影设备来校准投影画面在屏幕的投影效果的方法,难度大,比较繁琐,因而调试效率低。

发明内容

本发明提供一种投影画面校正方法，用以解决现有技术通过频繁调试投影设备来校准投影画面在屏幕的投影效果的方法,难度大,比较繁琐,因而调试效率低。

一方面，本申请实施例提供的一种投影画面校正方法，包括：

通过摄像头获取实体屏幕投影在所述摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，其中所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头中；

根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数和平移参数；

根据所述投影设备的旋转参数和平移参数，调整所述投影设备。

本申请实施例通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，根据视平面和实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数，并根据投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备，因而投影设备只需要根据确定出的投影设备的旋转参数和平移参数自动对自身进行旋转和平移，就可以实现对投影到实体屏幕的投影画面进行校正，无需频繁地对投影设备进行人工调试，从而降低了投影设备调试难度，提高了调试效果以及节约了资源。并且由于是通过摄像头获取视平面和实体屏幕在视平面上的实体屏幕的投影，并通过调整视平面和实体屏幕的投影之间的位置关系，使得只需通过调整投影设备使得视平面和实体屏幕的投影重合即可实现将投影设备的投影画面精确地对准实体屏幕，因而该方法简洁易实施，难度小，节约了***资源。

可选的，所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数，包括：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

上述方法，通过建立三维直角坐标系，选定X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为投影设备出光方向，通过实体屏幕在各个投影平面的投影与投影平面中的坐标轴之间的位置关系，确定投影设备需要绕各个坐标轴旋转角度和方向，该方法实现简单，提高了***效率。

可选的，所述确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

该方法，首先确定投影设备需要绕X坐标轴和绕Y坐标轴旋转的角度和方向，然后确定投影设备需要绕Z坐标轴旋转的角度和方向，由于Z坐标轴为出光方向，因此该方法根据确定出的投影设备绕X坐标轴和Y坐标轴旋转的角度和方向来确定绕Z坐标轴专选的角度和方向，就变得比较容易了，因此该方法计算复杂度低，易实现。

可选的，所述确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

所述确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

上述方法，由于投影设备是在较小范围内进行精确校准，因此只需将实体屏幕在YOZ平面的投影的一条边与YOZ平面的坐标轴的夹角中的最小夹角作为投影设备绕X坐标轴旋转的角度，以及将实体屏幕在XOZ平面的投影的一条边与XOZ平面的坐标轴的夹角中的最小夹角作为投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，该方法实现起来简单，投影设备的旋转量比较小，节约***资源。

可选的，所述确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

由于Z坐标轴为出光方向，因此该方法根据确定出的投影设备绕X坐标轴和Y坐标轴旋转的角度和方向来确定绕Z坐标轴专选的角度和方向，就变得比较容易了，因此该方法计算复杂度低，易实现。

可选的，所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述确定所述投影设备的平移参数，包括：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

该方法，根据确定出的投影设备绕各坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定投影设备在XOY平面的第二目标投影，并根据该第二目标投影和XOY平面，确定出平移距离和平移方向，由于确定出投影设备的旋转角度和旋转方向之后再来确定平移距离和平移方向就变得简单多了，因而该方法计算复杂度低，易于实现，节约***资源。

可选的，所述确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向，包括:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

该方法，首先根据第二目标投影与XOY平面确定出投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，然后根据第二目标投影和投影设备绕Z坐标轴的平移距离和平移方向确定出投影设备沿X坐标轴和沿Y坐标轴的平移距离和平移方向。由于在计算出沿Z坐标轴平移距离和平移方向，可确定出经过Z坐标轴平移的第二目标投影就和目标平面在XOY平面上的投影大小一样了，再来确定投影设备沿X坐标轴和沿Y坐标轴的平移距离和方向，就变得容易多了，因而该方法计算复杂度低，易于实现，节约***资源。

可选的，所述确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

该方法，根据第二目标平面的面积与视平面在XOY平面的投影的面积的比值来确定投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，实现简单，节约***资源。

可选的，所述确定所述投影设备沿X坐标轴和Y坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

该方法，根据第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及视平面在XOY平面的投影上与第一目标点相对应的第二目标点，即可确定投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向，对于目标点的选择也比较灵活，该方法简单易实现，节约***资源。

可选的，所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。

该方法，摄像头位于投影设备的投影镜头正中心位置，在确定投影设备的旋转参数和平移参数时，是最便于计算的，因而该方法最易实现。

另一方面，本申请实施例提供的一种投影设备，包括：

获取单元，用于通过摄像头获取实体屏幕投影在所述摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，其中所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头中；

确定单元，用于根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数和平移参数；

调整单元，用于根据所述投影设备的旋转参数和平移参数，调整所述投影设备。

可选的，所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述确定单元，具体用于：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

可选的，所述确定单元，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

可选的，所述确定单元，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

可选的，所述确定单元，具体用于：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

可选的，所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述所述确定单元，具体用于：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

可选的，所述确定单元，具体用于:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

可选的，所述确定单元，具体用于：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

可选的，所述确定单元，具体用于：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

可选的，所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一投影画面校正方法；

图2为本申请实施例投影设备摄像头采集信息示意图；

图3为本申请实施例屏幕投影示意图；

图4为本申请实施例透视投影原理图；

图5为本申请实施例适用的坐标系；

图6为本申请实施例实体屏幕在XOZ投影平面的投影示意图；

图7为本申请实施例第一目标投影示意图；

图8为本申请实施例第二投影平面与视平面在XOY平面的投影之间的关系示意图；

图9为本申请实施例经旋转及沿Z轴平移后实体屏幕的投影在XOY平面投影示意图；

图10为本申请实施例经旋转及平移后实体屏幕的投影在XOY平面投影示意图；

图11为本申请实施例二投影画面校正方法；

图12为本申请实施例三投影画面校正方法；

图13为本申请实施例四投影设备。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

投影设备通过投影镜头将投影画面投影到实体屏幕上，但在操作投影设备时，由于通过人工方式无法将投影设备很精准地投影到实体屏幕，因而造成投影画面倾斜或者失真，本申请实施例提供的方法适用于在通过人工方式将投影设备调整到一个大致的范围后，再通过本申请实施例提供的方法将投影设备进行精确校正，从而可使投影设备的投影画面精确地投影到实体屏幕上。

本申请实施例通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，根据视平面和实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数，并根据投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备，因而只需要根据确定出的投影设备的旋转参数和平移参数对投影设备进行旋转和平移，就可以实现对投影到实体屏幕的投影画面进行校正，无需频繁地对投影设备进行人工调试，从而降低了投影设备调试难度，提高了调试效果以及节约了资源。实施例一

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

如图1所示，本申请实施例一投影画面校正方法，该方法由投影设备执行，包括：

步骤101、通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影；

步骤102、根据视平面和所述实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数；

步骤103、根据投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备。

在步骤101中，在投影设备上增加摄像头，该摄像头可位于投影设备的任何位置，比如可位于投影设备的顶部，中部，底部，只要可以正常拍摄即可。

可选的，所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。

由于在计算投影设备的旋转参数和平移参数时，需要考虑投影镜头与摄像头的位置关系，而当摄像头位于摄影设备的投影镜头的正中心位置时，可认为摄像头与投影镜头位于同一位置，因此大大方便了投影设备对于旋转参数和平移参数的计算过程，有利于节约***资源。

在通过摄像头获取信息之前，需要在实体屏幕的四个顶点上增加标定点，如图2所示，为本申请实施例投影设备摄像头采集信息示意图，其中摄像头位于投影镜头的正中心位置，实体屏幕ABCD的四个顶点位置分别增加了标定点，在标定点的位置可以安置可发光的小灯泡，以便四个标定点可以自行发光，供摄像头采集。由于人工方式只能达到将投影设备与实体屏幕ABCD校正至大致校准，但无法进行精确校准，因此本申请实施例是在通过人工方式将投影设备校准实体屏幕ABCD后进行的精确校准，其中，当摄像头获取到相关参数信息之后，将参数信息发送给位移机构，由位移机构对投影设备进行旋转和/或平移，以使投影设备与实体屏幕精确校准。

在步骤102中，根据视平面和实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数。其中，视平面为与投影镜头所在的平面平行，且四个顶点分别在投影镜头出光光路上的平面；实体屏幕的投影为实体屏幕在视平面上的透视投影。参考图3，为本申请实施例实体屏幕投影示意图，图中矩形ABCD为实体屏幕实际位置，MNSR为视平面，A'B'C'D'为实体屏幕ABCD在视平面MNSR上的实体屏幕的投影，由于A'B'C'D'为实体屏幕ABCD在视平面MNSR上的透视投影，因此顶点A是在A'的延长线上，顶点B是在B'的延长线上，顶点C是在C'的延长线上，顶点D是在D'的延长线上。对于透视原理，可参考图4，为本申请实施例透视投影原理图。其中，E为视点，X为原始图像，X'为原始图像X在视平面P上的投影，其中原始图像X也还可以是一个点，一条线，一个立体图像等，通过视平面P，可以将原始图像投影成二维图像，且X'的大小也是受视平面P的大小的限制。

参考图3，摄像头位于投影镜头中，通过摄像头的拍摄可以获取实体屏幕的投影A'B'C'D'在视平面MNSR上的位置关系，并且由于视平面MNSR的具***置是跟投影设备的设备参数相关的，因而只要投影设备选定了，则投影设备对应的视平面MNSR也是确定的，并且视平面MNSR的大小与拍摄的图像的大小相同。本申请实施例通过摄像头拍摄回来的视平面MNSR与实体屏幕的投影A'B'C'D'的位置关系，即可知投影设备是否与实体屏幕ABCD已经对准，并且通过摄像头获取到的实体屏幕的投影A'B'C'D'，以及通过设备参数获取到视平面MNSR，来确定投影设备的旋转参数和平移参数，从而使投影设备根据确定出来的旋转参数和平移参数调整投影设备，具体的调整方式可以是将旋转参数和平移参数发送至图2中所示的位移机构，然后由位移机构来进行调整投影设备，当投影设备与实体屏幕ABCD对准后，视平面MNSR，实体屏幕的投影A'B'C'D'以及实体屏幕ABCD三者将会重合。

下面对根据视平面MNSR和实体屏幕的投影A'B'C'D'来确定投影设备的旋转和平移参数做具体介绍。

本申请实施例以按照先确定投影设备的旋转参数，再确定投影设备的平移参数的步骤来对本申请实施例提供的方法做详细介绍，当然也可以先确定平移参数，再确定旋转参数，对此本申请不做限定。

步骤1、确定投影设备的旋转参数。

所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数，包括：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

其中，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定，具体是指通过所述投影平面和所述实体屏幕的投影在三维直角坐标系中的位置，确定所述实体屏幕在三维直角坐标系中的位置。

为便于分析和计算，本申请实施例定义了三维直角坐标系，如图5所示，为本申请实施例适用的坐标系。其中，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，三维直角坐标系的原点为摄像头所在的位置。

首先根据视平面MNSR的坐标和实体屏幕的投影A'B'C'D'的坐标，确定出实体屏幕ABCD在坐标系中的坐标；然后根据确定出的实体屏幕ABCD在三个投影平面的投影和投影平面的位置关系，来分别确定投影设备绕坐标轴的旋转参数。其中，三个投影平面分别为YOZ投影平面、XOZ投影平面、XOY投影平面。具体地，根据实体屏幕ABCD和YOZ投影平面，确定投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向；根据实体屏幕ABCD和XOZ投影平面，确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；根据实体屏幕ABCD和XOY投影平面，确定投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。参照图5，其中α为投影设备绕X坐标轴的旋转角度，β为投影设备绕Y坐标轴的旋转角度，γ为投影设备绕Z坐标轴的旋转角度。

在介绍具体如何确定投影设备绕各坐标轴的旋转参数之前，先介绍下如何通过视平面MNSR的坐标和实体屏幕的投影A'B'C'D'的坐标来确定实体屏幕ABCD的坐标。

在坐标系中，设定原点坐标为O(0,0,0)，获取到的实体屏幕的投影的四个顶点的坐标分别为其中，由于实体屏幕的投影A'B'C'D'位于视平面MNSR上，因此实体屏幕的投影A'B'C'D'的顶点坐标的Z坐标轴坐标是固定常量r。由于实体屏幕ABCD的四个顶点A、B、C、D分别在OA'、OB'、OC'、OD'的延长线上，因此，可根据OA'、OB'、OC'、OD'分别确定OA、OB、OC、OD的直线方程组，为：

$\left\{\begin{array}{c}X=X_a^{,}*t_a\\ Y=Y_a^{,}*t_a\\ Z=r*t_a\end{array}\right.\mathrm{...}\left(1\right),\left\{\begin{array}{c}X=X_b^{,}*t_b\\ Y=Y_b^{,}*t_b\\ Z=r*t_b\end{array}\right.\mathrm{...}\left(2\right),\left\{\begin{array}{c}X=X_c^{,}*t_c\\ Y=Y_c^{,}*t_c\\ Z=r*t_c\end{array}\right.\mathrm{...}\left(3\right),$

$\left\{\begin{array}{c}X=X_d^{,}*t_d\\ Y=Y_d^{,}*t_d\\ Z=r*t_d\end{array}\right.\mathrm{...}\left(4\right).$

其中，t_a,t_b,t_c,t_d分别为变量。由于最终的目的是让视平面MNSR与实体屏幕ABCD重合，因此可以联立方程，求出实体屏幕ABCD四个顶点的坐标，方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{AB}=\stackrel{\‾}{MN}\\ \stackrel{\‾}{BC}=\stackrel{\‾}{NS}\\ \stackrel{\‾}{CD}=\stackrel{\‾}{SR}\\ \stackrel{\‾}{AD}=\stackrel{\‾}{MR}\end{array}\right.\mathrm{...}\left(5\right)$

根据上述方程组(1)～(4)可以得到AB的长度表达式BC的长度表达式CD的长度表达式AD的长度表达式上述方程组(5)中，MN的长度NS的长度SR的长度MR的长度都是已知的，因而可以通过四个方程求出四个未知数t_a,t_b,t_c,t_d，求出t_a,t_b,t_c,t_d之后，实体屏幕ABCD的坐标就确定了，假设确定的ABCD的四个顶点的坐标分别为A(X_a,Y_a,Z_a),B(X_b,Y_b,Z_b),C(X_c,Y_c,Z_c),D(X_d,Y_d,Z_d)。

根据前述，根据实体屏幕的投影和视平面确定出实体屏幕坐标之后，可根据实体屏幕ABCD和YOZ投影平面，确定投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向；根据实体屏幕ABCD和XOZ投影平面，确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；根据实体屏幕ABCD和XOY投影平面，确定投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

为方便计算和减少计算复杂度，本申请实施例通过先确定确定投影设备旋转参数中绕X坐标轴和绕Y坐标轴的旋转参数，然后再确定投影设备旋转参数中绕Z坐标轴的旋转参数。对于按其它先后顺序来确定投影设备旋转参数的方式，也在本申请保护的范围之内。

所述确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

上述确定投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向的方法是，先确定投影设备旋转参数中绕X坐标轴和绕Y坐标轴的旋转参数，然后再确定投影设备旋转参数中绕Z坐标轴的旋转参数。下面分别具体介绍。

步骤11、确定投影设备旋转参数中绕X坐标轴和绕Y坐标轴的旋转参数。

所述确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

所述确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

上述方法用于确定投影设备绕X坐标轴以及绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定的方法类似，并且不分先后顺序，下面以确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向为例进行说明其确定的过程。

如图6所示，为本申请实施例实体屏幕在XOZ投影平面的投影示意图。其中，XOZ平面为投影平面，平面A_xozB_xozC_xozD_xoz为屏幕ABCD在投影平面XOZ上的投影，由于实体屏幕ABCD为矩形，根据平行投影原理，实体屏幕ABCD在投影平面XOZ上的投影也为矩形，因此A_xozB_xoz与C_xozD_xoz平行，A_xozD_xoz与B_xozC_xoz平行，A_xozB_xozC_xozD_xoz的一边A_xozB_xoz与X坐标轴的夹角为β'，A_xozB_xoz与Z坐标轴的夹角为90°-β'，由于A_xozB_xozC_xozD_xoz为矩形，因此可知A_xozB_xozC_xozD_xoz的任一边与X坐标轴或Y坐标轴的夹角为β'或者为90°-β'，因此实际上只需要旋转β'与90°-β'之间的较小者作为投影设备绕Y坐标轴旋转的角度β，即β＝min(β',90°-β')。由于A_xozB_xozC_xozD_xoz的四个顶点的坐标都已知，分别为A_xoz(X_a,Z_a)，B_xoz(X_b,Z_b)，C_xoz(X_c,Z_c)，D_xoz(X_d,Z_d)，因此可计算出 ${\mathrm{\β}}^{,}=arctg\frac{Z_b-Z_a}{X_b-X_a}=arctg\frac{Z_c-Z_d}{X_c-X_d},$ 从而可确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度β＝min(β',90°-β')。

确定出旋转角度之后，可根据旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对投影设备进行旋转后实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。参照图6，假设β’＜90°-β'，则投影A_xozB_xozC_xozD_xoz需要绕Y坐标轴沿顺时针方向旋转β’，旋转后的A_xozB_xozC_xozD_xoz的边A_xozB_xoz、C_xozD_xoz分别与X坐标轴平行，边A_xozD_xoz、B_xozC_xoz分别与Z坐标轴平行。

在实际应用中，因为是对投影设备在很小范围内做精确校准，因而绕Y坐标轴旋转的β是比较小的，所示在调整投影设备时***开销也相对较小。

以上是确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向的具体方法说明，对于确定投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向与确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向的方法类似，对此计算的详细过程在此不再赘述。下面给出确定投影设备绕X坐标轴的旋转角度α的计算公式，为：α＝min(α',90°-α')，其中α'为实体屏幕ABCD在投影平面YOZ上的投影A_yozB_yozC_yozD_yoz的一条边C_yozD_yoz与Y坐标轴的夹角，α'的计算公式为： ${\mathrm{\α}}^{,}=arctg\frac{Z_b-Z_a}{Y_b-Y_a}=arctg\frac{Z_c-Z_d}{Y_c-Y_d}.$

上述方法，由于投影设备是在较小范围内进行精确校准，因此只需将实体屏幕在YOZ平面的投影的一条边与YOZ平面的坐标轴的夹角中的最小夹角作为投影设备绕X坐标轴旋转的角度，以及将实体屏幕在XOZ平面的投影的一条边与XOZ平面的坐标轴的夹角中的最小夹角作为投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，该方法实现起来简单，投影设备的旋转量比较小，节约***资源。

步骤12、确定投影设备旋转参数中绕Z坐标轴的旋转参数。

所述确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

该方法是在经过步骤11确定出投影设备旋转参数中绕X坐标轴和Y坐标轴的旋转参数的基础上进一步来确定投影设备旋转参数中绕Z坐标轴的旋转参数。如图7所示，为本申请实施例第一目标投影示意图，其中，第一目标投影指的是根据投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对投影设备进行旋转后实体屏幕的投影在XOY平面投影。参照图7，其中为第一目标投影，由于移动投影设备即为移动三维直角坐标系，而视平面在三维直角坐标系的相对位置是固定的，因此视平面MNSR在实体屏幕的投影XOY上的投影始终是固定的，即为图7中所示的M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy，并且M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy是任一边与X坐标轴平行或垂直。

由于投影设备校准的最终目标是使得视平面MNSR和实体屏幕ABCD重合，因而图7中M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy与也必然要重合。

其中，投影设备绕Z坐标轴的旋转角度的确定方法为根据第一目标投影以及XOY平面，将第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，如图7所示，设定的一边与X坐标轴的夹角为γ’，由于的各顶点坐标都是已知的，即 可计算出 ${\mathrm{\γ}}^{,}=arctg\frac{Y_{B_{1xoy}^{,}}-Y_{A_{1xoy}^{,}}}{X_{B_{1xoy}^{,}}-X_{A_{1xoy}^{,}}}=arctg\frac{Y_{C_{1xoy}^{,}}-Y_{D_{1xoy}^{,}}}{X_{C_{1xoy}^{,}}-X_{D_{1xoy}^{,}}},$ 因而可确定投影设备绕Z坐标轴的旋转角度γ＝min(γ',90°-γ')。

在确定出投影设备绕Z坐标轴的旋转角度之后，根据绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。如图7所示，假设γ’＜90°-γ’，则确定投影设备绕Z坐标轴沿逆时针方向旋转γ’。

由于Z坐标轴为出光方向，因此该方法根据确定出的投影设备绕X坐标轴和Y坐标轴旋转的角度和方向来确定绕Z坐标轴专选的角度和方向，就变得比较容易了，因此该方法计算复杂度低，易实现，节约***资源。

通过上述方法，在步骤1中确定出投影设备绕各坐标轴的旋转角度和旋转方向，具体地，分别通过步骤11确定出投影设备绕X坐标轴和Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，然后通过步骤12确定投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

在这里需要特别说明的是，上述确定投影设备绕Z坐标轴的旋转参数时，用到了投影设备根据绕X坐标轴和Y坐标轴的旋转参数进行旋转后的投影，即第一目标投影，在这里实际上并没有真的对投影设备进行旋转，而只是在计算的时候需要用到绕X坐标轴和Y坐标轴旋转之后的那个状态，因此只是用到了计算结果，而并没有真正去旋转投影设备。本申请实施例实际做法是在确定了投影设备的旋转参数和平移参数之后，再一次性进行移动的。

在确定投影设备绕各坐标轴的旋转参数之后，根据投影设备绕各坐标轴的旋转参数，来确定投影设备的平移参数。实际应用中，也可以是先确定平移参数，再确定旋转参数，由于先确定旋转参数再确定平移参数相对比较容易计算，计算复杂度比较低，因而本申请实施例以先确定旋转参数再确定平移参数来进行实现，对于先确定平移参数再确定旋转参数的方法也在本申请保护的范围之内。

下面对确定投影设备平移参数的具体方法做详细说明。

步骤2、确定投影设备的平移参数。

所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述确定所述投影设备的平移参数，包括：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

上述方法，在投影设备根据旋转参数进行旋转后在XOY投影平面上产生第二目标投影，然后根据该第二目标投影与目标平面在XOY平面的投影之间的位置关系，来确定投影设备的平移参数。如图8所示，其中为第二目标投影，M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy为目标平面MNSR在XOY实体屏幕的投影的投影。参照图5，步骤2中需要确定的平移参数包括：投影设备X坐标轴的平移距离a和平移方向，投影设备Y坐标轴的平移距离b和平移方向，投影设备沿Z坐标轴的平移距离c和平移方向。

在这里需要特别说明的是，上述确定投影设备绕各坐标轴的旋转参数时，用到了投影设备根据绕各坐标轴的旋转参数进行旋转后的投影，即第二目标投影，在这里实际上并没有真的对投影设备进行旋转，而只是在计算的时候需要用到绕各坐标轴旋转之后的状态，因此只是用到了计算结果，而并没有真正去旋转投影设备。本申请实施例实际做法是在确定了投影设备的旋转参数和平移参数之后，再一次性进行移动。

所述确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向，包括:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

上述确定投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向的方法是，先确定投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，然后再确定投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。下面分别具体介绍。

步骤21、确定投影设备平移参数中沿Z坐标轴方向的平移参数。

所述确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

参照图8，为第二投影平面与视平面在XOY平面的投影之间的关系示意图，在经过步骤1之后，可以得到实体屏幕的投影在XOY平面的第二目标投影与视平面在XOY平面的投影M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy之间的关系为：相对应的边平行且与M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy相似。具体地，参照图8，与M_xoyN_xoy平行，与N_xoyS_xoy平行，与S_xoyR_xoy平行，与M_xoyR_xoy平行，并且与M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy相似。

因此，上述方法，通过与M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy面积的比值，即可确定需要放大或者缩小多少倍，也即可以确定投影设备沿Z坐标轴的平移距离。可通过下列公式确定：其中c为投影设备沿Z坐标轴的平移距离c，为M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy的面积，为的面积，k为调整系数，具体用于控制投影设备沿Z坐标轴的平移距离c，例如实际中可能需要使得调整后的投影画面略大于或者略小于实体屏幕，则可以通过调整系数k来控制。

其中，投影设备沿Z坐标轴平移的方向是根据与的大小关系来确定的，当时，则投影设备需要沿负Z坐标轴方向平移，相反则是需要向正Z坐标轴方向平移。

通过上述方法调整之后，参照图9，为申请实施例经旋转及沿Z轴平移后实体屏幕的投影在XOY平面投影示意图，第二目标投影调整后并且与M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy为相同的矩形。

该方法，根据第二目标平面的面积与视平面在XOY平面的投影的面积的比值来确定投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，实现简单，节约***资源。

步骤22、确定投影设备平移参数中沿X坐标轴和沿Y坐标轴的平移参数。

所述确定所述投影设备沿X坐标轴和Y坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

上述方法，参考图9，投影设备经过经过各坐标轴旋转和Z轴平移之后，实体屏幕的投影A'B'C'D'在XOY投影平面的投影为接下来只需要再经过X轴平移和Y轴平移即可实现投影画面与实体屏幕的校准。通过在上找任一点作为第一目标点，然后在M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy上找一个第二目标点，其中第一目标点在中的位置与第二目标点在M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy中的位置相同。参照图9，假如在上的边的中间位置选择第一目标点P1，则在M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy的边M_xoyR_xoy的中间位置选择第二目标点P2；假如在上的边靠近顶点的1/3位置选择第一目标点Q1，则在M_xoyN_xoyS_xoyR_xoy的边M_xoyN_xoy靠近顶点M_xoy的1/3位置选择第一目标点Q2。

选定第一目标点和第二目标点之后，即可确定投影设备沿X坐标轴和Y坐标轴的平移距离和平移方向。参照图9，假设选定第一目标点为第二目标点为M_xoy，即可确定投影设备沿X坐标轴的平移距离为投影设备沿X坐标轴的平移方向为正X坐标轴方向，投影设备沿Y坐标轴的平移距离为投影设备沿Y坐标轴的平移方向为负Y坐标轴方向。

在步骤103中，根据步骤102中的步骤1和步骤2，即可确定出投影设备的旋转参数和平移参数，其中旋转参数包括旋转角度和旋转方向，平移参数包括平移距离和平移方向，在确定出所有这些参数之后，投影设备即可根据这些参数来调整投影设备，具体的调整方式可以是图2中所示的通过投影设备中下面安置的一个位移机构来实现。参照图10，为本申请实施例经旋转及平移后实体屏幕的投影在XOY平面投影示意图，投影设备经过旋转以及平移后，实体屏幕的投影在XOY平面的投影与视平面在XOY平面的投影相重合，因而视平面MNSR与ABCD也重合了。

本申请实施例通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，根据视平面和实体屏幕的投影，确定投影设备的旋转参数和平移参数，并根据投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备，因而只需要根据确定出的投影设备的旋转参数和平移参数对投影设备进行旋转和平移，就可以实现对投影到实体屏幕的投影画面进行校正，无需频繁地对投影设备进行人工调试，从而降低了投影设备调试难度，提高了调试效果以及节约了资源。实施例二

下面对本申请实施例投影画面校正方法做详细描述。

如图11所示，为本申请实施例二投影画面校正方法。

步骤1101、获取投影设备视平面参数信息。

步骤1102、通过摄像头获取实体屏幕投影在摄像头的视平面上的实体屏幕的投影参数信息。

步骤1103、根据视平面参数信息和实体屏幕的投影参数信息，确定实体屏幕参数信息。

步骤1104、根据实体屏幕在YOZ平面上的投影和YOZ平面，确定投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据实体屏幕在XOZ平面上的投影和XOZ平面，确定投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向。

步骤1105、根据投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对投影设备进行旋转后实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；然后根据第一目标投影以及XOY平面，确定投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

步骤1106、确定根据投影设备的旋转参数进行旋转后实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；然后根据第二目标投影的面积与视平面在XOY平面的投影的面积的比值确定投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

步骤1107、根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及视平面在XOY平面的投影上与第一目标点相对应的第二目标点，确定投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

步骤1108、根据上述确定的投影设备的旋转参数和平移参数，调整投影设备。

实施例三

下面结合具体例子对本申请实施例投影画面校正方法做详细说明。

参考图12，为本申请实施例三投影画面校正方法示意图。为方便说明，给出的图12例子中，投影设备只绕X坐标轴转动了一个角度，并没有绕Y坐标轴以及Z坐标轴旋转，也没有沿X坐标轴、Y坐标轴以及Z坐标轴平移，现在需要确定出投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向。

其中，为方便说明，视平面MNSR为正方形，边长为2，Z坐标轴为投影镜头出光方向，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，摄像头位置为坐标原点O。

假设MNSR位于Z＝1的平面上，Z轴通过MNSR的中心，这样可以得到M(-1,1,1)，N(1,1,1)，S(1,-1,1)，R(-1,-1,1)，由于只有绕X轴旋转的形变，则R与D重合，S与C重合，因而需要通过摄像头获取到的A`，B`的坐标值求取A和B的坐标值。

假设通过摄像头获取到的A`(-0.5,0.366,1)，B`(0.5,0.366,1)，由于R与D重合，S与C重合，C`(1,-1,1)，D`(-1,-1,1)，得到OA的方程

$\left\{\begin{array}{c}X=-0.5\·t_a\\ Y=0.366\·t_a\\ Z=t_a\end{array}\right.,$ 同理 $OB\left\{\begin{array}{c}X=0.5\·t_b\\ Y=0.366\·t_b\\ Z=t_b\end{array}\right.,OC\left\{\begin{array}{c}X=t_c\\ Y=-t_c\\ Z=t_c\end{array}\right.,OD\left\{\begin{array}{c}X=-t_d\\ Y=-t_d\\ Z=t_d\end{array}\right.,$ 可以将ABCD四点坐标用ta，tb，tc，td，表示出来，即A(-0.5t_a，0.366t_a，t_a)，B(0.5t_b，0.366t_b，t_b)，C(t_c，-t_c，t_c)，D(-t_d，-t_d，t_d)，联例方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{AB}=\stackrel{\‾}{MN}\\ \stackrel{\‾}{CD}=\stackrel{\‾}{RS}\\ \stackrel{\‾}{AD}=\stackrel{\‾}{MR}\\ \stackrel{\‾}{BC}=\stackrel{\‾}{NS}\end{array}\right.,$ 即 $\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(-0.5t_a-0.5t_b)}^2+{(0.366t_a-0.366t_b)}^2+{(t_a-t_b)}^2}=2\\ \sqrt{{(-t_c-t_d)}^2+{(-t_c+t_d)}^2+{(t_c-t_d)}^2}=2\\ \sqrt{{(-5t_a-t_d)}^2+{(0.366t_a+t_d)}^2+{(t_a-t_d)}^2}=2\\ \sqrt{{(0.5t_b+t_c)}^2+{(0.366t_b-t_c)}^2+{(t_b-t_c)}^2}=2\end{array}\right.,$ 解这个方程组得到 $\left\{\begin{array}{c}{t}_a=2\\ t_b=2\\ t_c=1\\ t_d=1\end{array}\right.,$ 进一步得到A(-1，0.7321，2)，B(1，0.7321，2)，C(1，-1，1)，D(-1，-1，1)，即得到画面沿X轴旋转了30°，进一步通过控制位移机构让投影设备沿X轴反向旋转30°即可保证将投影画面与实体屏幕完全对齐。

实施例四

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种投影设备，该投影设备可执行上述方法实施例。本发明实施例提供的投影设备如图13所示。

获取单元1301，用于通过摄像头获取实体屏幕投影在所述摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，其中所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头中；

确定单元1302，用于根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数和平移参数；

调整单元1303，用于根据所述投影设备的旋转参数和平移参数，调整所述投影设备。

可选的，所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述确定单元1302，具体用于：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

可选的，所述确定单元1302，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

可选的，所述确定单元1302，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

可选的，所述确定单元1302，具体用于：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

可选的，所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述所述确定单元1302，具体用于：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

可选的，所述确定单元1302，具体用于:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

可选的，所述确定单元1302，具体用于：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

可选的，所述确定单元1302，具体用于：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

可选的，所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种投影画面校正方法，其特征在于，包括:

通过摄像头获取实体屏幕投影在所述摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，其中所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头中；

根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数和平移参数；

根据所述投影设备的旋转参数和平移参数，调整所述投影设备。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数，包括：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

所述确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向，包括：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

6.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述确定所述投影设备的平移参数，包括：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向，包括:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定所述投影设备沿X坐标轴和Y坐标轴的平移距离和平移方向，包括：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

10.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，包括：

所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。

11.一种投影设备，其特征在于，包括:

获取单元，用于通过摄像头获取实体屏幕投影在所述摄像头的视平面上的实体屏幕的投影，其中所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头中；

确定单元，用于根据所述视平面和所述实体屏幕的投影，确定所述投影设备的旋转参数和平移参数；

调整单元，用于根据所述投影设备的旋转参数和平移参数，调整所述投影设备。

12.如权利要求11所述的投影设备，其特征在于，所述旋转参数包括旋转角度和旋转方向；

所述确定单元，具体用于：

针对一个投影平面，根据所述实体屏幕在所述投影平面上的投影和所述投影平面，确定所述投影设备绕与所述投影平面垂直的坐标轴的旋转角度和旋转方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

13.如权利要求12所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，确定所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向，以及根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，确定所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向；

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向、所述实体屏幕在XOY平面上的投影以及所述XOY平面，确定所述投影设备绕Z坐标轴的旋转角度和旋转方向。

14.如权利要求13所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

根据所述实体屏幕在YOZ平面上的投影和所述YOZ平面，将所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的任一边与YOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度，并根据所述旋转角度确定X坐标轴的旋转方向，以便在按照X坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在YOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直；

根据所述实体屏幕在XOZ平面上的投影和所述XOZ平面，将所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的任一边与XOZ平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Y坐标轴旋转的角度，并根据所述旋转角度确定Y坐标轴的旋转方向，以便在按照Y坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOZ平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

15.如权利要求13所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

根据所述投影设备绕X坐标轴的旋转角度和旋转方向以及所述投影设备绕Y坐标轴的旋转角度和旋转方向，确定对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第一目标投影；

根据所述第一目标投影以及所述XOY平面，将所述第一目标投影的任一边与XOY平面中的任一坐标轴的夹角中的最小夹角确定为所述投影设备绕Z坐标轴旋转的角度，并根据所述绕Z坐标轴旋转的角度确定绕Z坐标轴的旋转方向，以便在按照Z坐标轴的旋转角度和旋转方向对所述投影设备进行旋转后所述实体屏幕在XOY平面上的投影的一个边与一个轴平行并与另一个轴垂直。

16.如权利要求11～15任一所述的投影设备，其特征在于，所述平移参数包括平移距离和平移方向；

所述所述确定单元，具体用于：

确定根据所述投影设备的旋转参数进行旋转后所述实体屏幕的投影在XOY平面上的第二目标投影；

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述投影平面为三维直角坐标系中的两个坐标轴确定的平面，所述三维直角坐标系的原点为所述摄像头，X坐标轴为水平方向，Y坐标轴为竖直方向，Z坐标轴为所述投影设备出光方向，所述实体屏幕由所述投影视平面和所述实体屏幕的投影确定。

17.如权利要求16所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于:

根据所述第二目标投影以及所述视平面在所述XOY平面的投影，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向；

根据所述第二目标投影、所述视平面在所述XOY平面的投影以及所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向。

18.如权利要求17所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

确定所述第二目标投影的面积与所述视平面在所述XOY平面的投影的面积的比值；

根据所述面积的比值，确定所述投影设备沿Z坐标轴的平移距离和平移方向。

19.如权利要求17所述的投影设备，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

根据确定的沿Z坐标轴的平移距离和平移方向对所述第二目标投影进行平移后的一个第一目标点以及所述视平面在所述XOY平面的投影上与所述第一目标点相对应的第二目标点，确定所述投影设备沿X坐标轴以及Y坐标轴的平移距离和平移方向；

其中，所述第一目标点在所述第二目标投影进行平移后的投影中的位置，与所述第二目标点在所述XOY平面的投影中的位置相同。

20.如权利要求11～15任一项所述的投影设备，其特征在于，包括：

所述摄像头位于所述投影设备的投影镜头正中心位置。