CN110381302B - 一种投影***的投影图案校正方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影***的投影图案校正方法、装置及***，应用于设有传感器组的投影图案校正***，包括接收传感器组采集的投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息；获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，并依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息；依据各个第四位置信息对投影画面进行校正，使投影机的出射画面在幕布上的投影为矩形画面，能实现对投影图案水平方向和垂直方向的双向校正，具有结构简单，成本低的优点。

Description

一种投影***的投影图案校正方法、装置及***

技术领域

本发明实施例涉及投影设备技术领域，特别是涉及一种投影***的投影图案校正方法、装置及***。

背景技术

在投影机的日常使用中，投影机的位置尽可能要与投影屏幕成直角才能保证投影效果，如果无法保证二者的垂直，投影画面就会产生梯形。在这种情况下，用户需要使用投影仪上的“梯形校正功能”来校正梯形，从而保证画面成为标准的矩形。

投影机在使用中通常会在垂直方向具有一定的仰俯角，从而使投影画面在垂直方向产生梯形形变，目前的投影仪均具有垂直方向的梯形校正功能，通常采用光学梯形校正和数码梯形校正的方法进行垂直方向的梯形校正，其中，光学梯形校正是指通过调整镜头的物理位置来达到调整梯形的目的，数码梯形校正是通过软件的方法来实现梯形校正。

但是，在实际应用中投影机也会存在因水平位置的偏置而产生的梯形，现有技术中通常通过Camera对投影图案进行拍照，然后通过对多个图像的分析后才能够确定出投影图案的形状参数，再进一步进行水平方向梯形的校正，设计复杂、成本高，并且对CPU的处理能力要求也较高。

鉴于此，如何提供一种设计结构简单、成本较低，且对CPU处理能力要求较低的投影***的投影图案校正方法、装置及***成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种投影***的投影图案校正方法、装置及***，在使用过程中实现对投影图案的水平方向和垂直方向的双向校正，具有结构设计简单、成本低的优点，并且对CPU的处理能力要求也较低，有利于降低设备整体成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种投影***的投影图案校正方法，应用于投影图案校正***，所述***包括设置于投影机上的传感器组，所述方法包括：

接收所述传感器组采集的所述投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息；

获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息，并依据所述第二位置信息、各个所述第三位置信息得到所述投影画面的各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息；

依据各个所述第四位置信息对所述投影画面进行校正，使所述投影机的出射画面在所述幕布上的投影为矩形画面。

可选的，所述获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息的过程为：

获取并依据所述投影机的出射画面各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第五位置信息、所述投影机的水平投射角和垂直投射角，得到所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息；其中，所述出射画面为光线透过所述光机镜头时的矩形输出画面。

可选的，还包括：

获取所述投影机的出射画面尺寸；

则，所述投影机的出射画面各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第五位置信息为依据所述投影机的出射画面尺寸得到的。

可选的，所述投影机的出射画面尺寸、水平投射角和垂直投射角均为依据所述投影机的当前光机焦距及预先建立的投影机光机焦距与出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角之间的对应关系得到的。

可选的，当所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的三个测距传感器时，各个所述测距传感器不在一条直线上；

各个所述测距传感器，用于采集各自与所述幕布之间的第一距离信息，并将各个所述第一距离信息作为所述位置参数信息；

则，所述依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息的过程为：

依据各个所述第一距离信息及各个所述测距传感器分别相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个所述测距传感器分别在所述幕布上的各个反射点相对所述光机镜头中心点的第六位置信息；

依据各个所述第六位置信息确定出所述投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息。

可选的，当所述传感器组包括设置于所述投影机前空面板上的两个测距传感器以及设置于所述投影机上的惯性测量单元时，两个所述测距传感器的连接线不垂直于水平线；

各个所述测距传感器，用于采集各自与所述幕布之间的第二距离信息；

所述惯性测量单元，用于获取所述投影机与所述幕布在垂直方向的垂直夹角；

则，所述依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息的过程为：

依据各个所述第二距离信息以及两个所述测距传感器分别相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个所述测距传感器在所述幕布上的各个反射点相对所述光机镜头中心点的第七位置信息；

依据各个所述第七位置信息及所述垂直夹角确定出所述投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息。

本发明实施例还相应的提供了一种投影***的投影图案校正装置，应用于投影图案校正***，所述***包括设置于投影机上的传感器组，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述传感器组采集的所述投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

第一数据处理模块，用于依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影画面相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息；

第二数据处理模块，用于获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息，并依据所述第二位置信息、各个所述第三位置信息得到所述投影画面的各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息；

校正模块，用于依据各个所述第四位置信息对所述投影画面进行校正，使所述投影机的出射画面在所述幕布上的投影为矩形画面。

本发明实施例还提供了一种投影***的投影图案校正***，所述***包括设置于投影机上的传感器组、存储器及处理器，其中：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述投影***的投影图案校正方法的步骤。

可选的，所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的三个测距传感器，各个所述测距传感器不在一条直线上。

可选的，所述传感器组包括设置于所述投影机前空面板上的两个测距传感器以及设置于所述投影机上的惯性测量单元，其中，两个所述测距传感器的连接线不垂直于水平线。

本发明实施例提供了一种投影***的投影图案校正方法、装置及***，应用于投影图案校正***，***包括设置于投影机上的传感器组，该方法在对投影机进行投影图像校正时，通过接收传感器组采集投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息，并根据该位置参数信息及传感器组相对于光机镜头的第一位置信息得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息，进而根据该第二位置信息及投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息，根据投影画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息确定出投影画面的形变情况，并进一步对投影画面进行校正，使投影机最终投影至幕布上的画面为矩形画面，本发明是实施例能够实现对投影图案的水平方向和垂直方向的双向校正，具有结构设计简单、成本低的优点，并且对CPU的处理能力要求也较低，有利于降低设备整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种投影***的投影图案校正方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传感器组的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种与投影机的投影光束路径对应的投影模型示意图；

图4为本发明实施例提供的一种投影机的投射角示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种传感器组中各个测距传感器的结构示意图；

图6为另一种与投影机的投影光束路径对应的投影模型示意图；

图7为本发明实施例提供的一种投影***的投影图案校正装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种投影***的投影图案校正***的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种投影***的投影图案校正方法、装置及***，在使用过程中实现对投影图案的水平方向和垂直方向的双向校正，具有结构设计简单、成本低的优点，并且对CPU的处理能力要求也较低，有利于降低设备整体成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种投影***的投影图案校正方法的流程示意图。

该方法应用于投影图案校正***，该***包括设置于投影机上的传感器组，该方法包括：

S110：接收传感器组采集的投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

需要说明的是，本实施例中的传感器组设置在投影机上，能够采集到投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息，其中，该幕布可以为投影墙或者是投影布等，具体可以根据实际情况进行确定。该传感器组在采集到光机镜头相对于幕布的位置参数信息后，将该位置参数信息发送至处理器，处理器接收该参数信息。具体的，传感器组具体可以在接收到投影画面校正指令后，开始采集投影机的光机镜头相对于目标的位置参数信息，其中，该投影画面校正指令可以为用户通过校正按钮输入的，也可以为***检测到投影机开机完成后自动生成的。

S120：依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息；

具体的，在接收到传感器组采集到相应的位置参数信息后，根据该位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息。其中，幕布上的投影画面为投影机的出射画面投影至幕布上后所形成的画面，并且投影机的出射画面为投影机对待投射图像进行投影时，与待投射图像对应的画面光线穿越光机镜头时形成的矩形画面；传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息可以在传感器组设置在投影机上后，测量出或计算出并进行预先存储的。

需要说明的是，在实际应用中可以以投影机的光机镜头中心点作为三维直角坐标系的原点，幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息具体可以为投影画面所在平面相对于原点的第二位置信息，该第二位置信息可以为投影画面所在平面相对于原点的平面关系式。

S130：获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，并依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息；

需要说明的是，投影机的投影光束为投影机的在对待投影图案进行投影时，相应的光线穿越光机镜头时的光束，由于光线穿越光机镜头后形成的出射画面为矩形画面，并且在投影机投影时具有相应的水平投射角和垂直投射角，所以投影光束为具有四个侧面、且俯视图为梯形的光束，整个光束的起始点为投影机的光机镜头，终止点为幕布上的投影画面。

具体的，在得到投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息后，可以根据投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息和投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，得到投影画面的各个顶点相对于光机镜头中心点的第四位置信息，其中，投影光束有四个侧面，所以本实施例中包括四个分别与相应的侧面对应的第三位置信息，并且第三位置信息具体可以根据投影光束相应侧面相对于光机镜头中心点的平面关系式得到，也即可以将光机镜头中心点作为三维直角坐标系的原点，从而得到投影光束的各个侧面分别相对于原点的平面关系式，根据三个相交平面相交于一个点，并且投影光束的各个侧面均与投影画面相交，交线为投影画面的四条边，投影光束的两个相交侧面与投影画面相交后的交点为投影画面的一个顶点，由此可以根据投影画面所在平面相对于原点的平面关系式以及投影光束的各个侧面分别相对于原点的平面关系式，得到投影画面的每个顶点相对于光机镜头中心点的第四位置信息，也即能够得到投影画面的四个顶点分别相对于三维直角坐标系原点的坐标信息。

S140：依据各个第四位置信息对投影画面进行校正，使投影机的出射画面在幕布上的投影为矩形画面。

具体的，本实施例中在得到投影画面的四个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息后，可以根据各个第四位置信息确定出投影画面的畸变信息，并根据投影画面具体的畸变信息对投影机投影显示前的图像进行形状的调整和补偿，从而使待投影图像在幕布上的投影呈现出矩形效果，以实现水平和垂直双线自动校正，从而完成对投影机的投影图案校正。

可见，本发明实施例在对投影机进行投影图像校正时，通过接收传感器组采集投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息，并根据该位置参数信息及传感器组相对于光机镜头的第一位置信息得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息，进而根据该第二位置信息及投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息，根据投影画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息确定出投影画面的形变情况，并进一步对投影画面进行校正，使投影机最终投影至幕布上的画面为矩形画面，本发明实施例能够实现对投影图案的水平方向和垂直方向的双向校正，具有结构设计简单、成本低的优点，并且对CPU的处理能力要求也较低，有利于降低设备整体成本。

相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，具体如下：

一种具体实施方式为：

本实施例中的传感器组可以包括设置于投影机前控面板上的三个测距传感器，并且各个测距传感器不在一条直线上；

各个测距传感器，用于采集各自与幕布之间的第一距离信息，并将各个第一距离信息作为位置参数信息；

则相应的，上述S120中依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息的过程，具体可以为：

依据各个第一距离信息及各个测距传感器分别相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个测距传感器分别在幕布上的各个反射点相对光机镜头中心点的第六位置信息；

依据各个第六位置信息确定出投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息。

可以理解的是，当传感器组中包括三个测距传感器时，则每个测距传感器能够测量出各自与幕布之间的第一距离信息，并且传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息具体为各个测距传感器自身设置的位置相对于光机镜头中心点的第一位置信息，也即若以光机镜头中心点为三维直角坐标系的原点，则根据各个测距传感器的具体设置位置能够得到每个测距传感器相对于原点的坐标信息，也即得到各个第一位置信息，各个第一位置信息可以预先根据各个测距传感器自身设置的位置得出。

由于每个测距传感器在测量距离时向幕布发射探测波，并在幕布上有相应的反射点，所以根据每个测距传感器相对于光机镜头中心点的第一位置信息及各个测距传感器分别采集到的第一距离信息，即可得到每个测距传感器在幕布上对应的反射点相对于光机镜头中心点的第六位置信息，每个第六位置信息为相应的反射点相对于坐标原点的坐标信息，共得到三个第六位置信息，也即得到与三个反射点分别对应的坐标信息，又由于反射点位于幕布上，同样位于投影画面所在平面上，所以根据与三个反射点分别对应的坐标信息就能够进一步确定出投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息，也即得到投影画面所在平面相对于坐标原点的平面关系式。

另外，在实际应用中为了便于分析，在将各个测距传感器设置在投影机前控面板时，可以使各个测距传感器相距光机镜头中心点的距离相等(如图3 所示)，图2中的r1、r2、r3分别表示三个测距传感器，r1和r2中间较大的圆点为光机镜头中心点。当然在实际应用中也可以按照其他的设置方式对传感器组中的三个测距传感器进行设置，本实施例不做特殊限定。具体的，本实施例中的测距传感器11具体可以采用激光测距传感器，具体采用哪种类型的测距传感器可以根据实际情况进行确定，本实施例不作特殊限定。

具体的，如图3所示的与投影机的投影光束路径对应的投影模型示意图，可以建立以光机镜头中心点坐标为原点O，出射画面所在平面ABCD(也即光机镜头平面)为YOZ平面，垂直于平面ABCD且沿光束传播方向的为X轴的投影模型空间直角坐标系，其中A、B、C和D分别为出射画面的各个顶点，根据三个测距传感器r1、r2、r3在投影机前控面板上的设置位置能够确定出测距传感器r1、测距传感器r2和测距传感器r3分别相对于原点O的坐标信息，例如分别为(s₁,e₁,n₁)、(s₂,e₂,n₂)、(s₃,e₃,n₃)，三个测距传感器r1、r2、r3分别测量得到的第一距离信息分别为d₁、d₂、d₃，则根据与三个测距传感器r1、r2、 r3分别对应的(s₁,e₁,n₁)、(s₂,e₂,n₂)、(s₃,e₃,n₃)和d₁、d₂、d₃即能够得到幕布上与r1、r2、r3分别对应的三个反射点相对于原点O的坐标信息(也即第六位置信息)(s₁',e₁',n₁')、(s₂',e₂',n₂')、(s₃',e₃',n₃')，进一步能够根据(s₁',e₁',n₁')、 (s₂',e₂',n₂')、(s₃',e₃',n₃')得到投影画面所在平面A'B'C'D'的平面关系式，其中， A'、B'、C'和D'分别为投影画面的各个顶点，并且平面A'B'C'D'的平面关系式可以表示为A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0。

具体的，如图3中的投影光束的四个侧面所在平面分别为平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'，并且平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面 CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式具体可以为：

平面ABB'A'的平面关系式可以表示为：A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0；

平面BCC'B'的平面关系式可以表示为：A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0；

平面CDD'C'的平面关系式可以表示为：A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0；

平面DAA'D'的平面关系式可以表示为：A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0。

具体的，上述实施例中的S130中获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息的过程，具体可以为：

获取并依据投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息、投影机的水平投射角和垂直投射角，得到投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息；其中，出射画面为光线透过光机镜头时的矩形输出画面。

可以理解的是，本实施例中具体可以根据投影机的出射画面各个顶点(如图3中的A、B、C和D)分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息，也即分别相对于坐标原点O的坐标信息(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)、(x₄,y₄,z₄)，能够得到出射画面所在平面ABCD相对于原点O的平面关系式，平面ABCD相对于原点O的平面关系式具体可以表示为：

A₁x+B₁y+C₁z+D₁＝0。

则，由于投影机在进行投影时，具有一定的水平投射角α和垂直投射角β (具体请参照图4)，则获取当前的投影机在投射时的水平投射角α和垂直投射角β，并根据投影机投射时的水平投射角α和垂直投射角β以及出射画面各个顶点的坐标信息(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)、(x₄,y₄,z₄)就能够得到投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，也即得到平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式。

其中，根据投影机的水平投射角α、垂直投射角β以及出射画面各个顶点的坐标信息(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)、(x₄,y₄,z₄)得到与投影光束各个侧面分别对应的平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'的平面关系式的过程具体可以为：

作向量AA”，该向量AA”从A点起在平面ABB'A'上垂直于直线AB且指向幕布方向、距离为单位长度，则根据A点的坐标信息(x₁,y₁,z₁)及垂直投射角β能够得到A”相对于原点O的坐标信息(x₁”,y₁”,z₁”)，进一步根据A、B和A”三个点分别对应的坐标信息即可得到平面ABB'A'的平面关系式 A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0；

作向量BB”，该向量BB”从B点起在平面BCC'B'上垂直于直线BC且指向幕布方向、距离为单位长度，则根据B点的坐标信息(x₂,y₂,z₂)及水平投射角α能够得到B”相对于原点O的坐标信息(x₂”,y₂”,z₂”)，进一步根据B、C和B”三个点分别对应的坐标信息即可得到平面BCC'B'的平面关系式 A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0；

作向量CC”，该向量CC”从C点起在平面CDD'C'上垂直于直线CD且指向幕布方向、距离为单位长度，则根据C点的坐标信息(x₃,y₃,z₃)及垂直投射角β能够得到C”相对于原点O的坐标信息(x₃”,y₃”,z₃”)，进一步根据C、D和C”三个点分别对应的坐标信息即可得到平面CDD'C'的平面关系式 A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0；

作向量DD”，该向量DD”从D点起在平面DAA'D'上垂直于直线AD且指向幕布方向、距离为单位长度，则根据D点的坐标信息(x₄,y₄,z₄)及水平投射角α能够得到D”相对于原点O的坐标信息(x₄”,y₄”,z₄”)，进一步根据D、A和D”三个点分别对应的坐标信息即可得到平面DAA'D'的平面关系式 A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0。更进一步的，该方法还包括：

获取投影机的出射画面尺寸；

具体的，可以在获取投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息之前，预先获取投影机的出射画面尺寸。

则相应的，投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息为依据投影机的出射画面尺寸得到的。

也即，本实施中的投影机的出射画面各个顶点相对于光机镜头中心点的第五位置信息具体可以根据投影机的出射画面尺寸得到。当然，也可以通过测量得到，本实施例不做特殊限定。

进一步的，本实施例中的投影机的出射画面尺寸、水平投射角和垂直投射角均可以依据投影机的当前光机焦距及预先建立的投影机光机焦距与出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角之间的对应关系得到。

可以理解的是，投影机的出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角均与投影机光机焦距有关，所以为了提高校正效率和校正精确度，本实施例中可以预先建立投影机光机焦距与出射画面尺寸、水平投射角和垂直投射角之间的对应关系，也即一个光机焦距对应一个出射画面尺寸、一个水平投射角和一个垂直投射角，所以在对投影机的投影图案进行校正时，可以获取投影机当前的光机焦距，并根据该光机焦距从预先建立的上述对应关系中获取与其对应的出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角。当然，在实际应用中也可以通过其他的方式获取到出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角，具体采用哪种方式，本实施例不做特殊限定。

则相应的，上述实施例中的S130中，依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息的过程，具体可以为：

具体的，当得到平面A'B'C'D'、平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式后，可以根据以下过程得到投影画面各个顶点A'、B'、C'和D'各自对应的坐标信息，也即得到各个顶点A'、B'、C'和D'分别对应的第四位置信息，具体如下：

根据平面A'B'C'D'、平面ABB'A'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0以及A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0得到投影画面顶点 A'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面ABB'A'以及平面BCC'B'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0以及A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0得到投影画面顶点 B'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面BCC'B'以及平面CDD'C'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0以及A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0得到投影画面顶点 C'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0以及A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0得到投影画面顶点 D'的坐标信息。

进一步的，可以根据投影画面各个顶点的坐标信息，能够确定出投影图像的畸变信息，并进一步对投影机投影显示前的图像进行形状的调整和补偿，从而使待投影图像在幕布上的投影呈现出矩形效果，以实现水平和垂直双线自动校正。具体的，可以根据投影画面各个顶点的坐标信息确定出投影画面的形状、尺寸信息，进一步根据形状、尺寸信息即可确定出投影画面的畸变信息，其中，具体如何根据投影画面的形状、尺寸信息对投影机投影显示前的图像进行形状的调整和补偿可参照现有技术，本实施例不做具体介绍。

另一种具体实施方式为：

本实施例中的传感器组可以包括设置于投影机前空面板上的两个测距传感器以及设置于投影机上的惯性测量单元，并且两个测距传感器的连接线不垂直于水平线；

各个测距传感器，用于采集各自与幕布之间的第二距离信息；

惯性测量单元，用于获取投影机与幕布在垂直方向的垂直夹角；

则相应的，上述S120中依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息的过程，具体可以为：

依据各个第二距离信息以及两个测距传感器分别相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个测距传感器在幕布上的各个反射点相对光机镜头中心点的第七位置信息；

依据各个第七位置信息及垂直夹角确定出投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息。

可以理解的是，当传感器组中包括两个测距传感器时，每个测距传感器能够测量出各自与幕布之间的第二距离信息，并且传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息具体可以为两个测距传感器自身设置的位置相对于光机镜头中心点的第一位置信息，也即若以光机镜头中心点为三维直角坐标系的原点，则根据各个测距传感器的具体设置位置能够得到两个测距传感器相对于原点的坐标信息，也即得到各个第一位置信息。

由于每个测距传感器在测量距离时向幕布发射探测波，并在幕布上有相应的反射点，所以根据每个测距传感器相对于光机镜头中心点的第一位置信息及相应的第二距离信息，即可得到每个测距传感器在幕布上对应的反射点相对于光机镜头中心点的第七位置信息，每个第七位置信息为相应的反射点相对于坐标原点的坐标信息，本实施例中共得到两个第七位置信息，也即得到与两个反射点分别对应的坐标信息，又由于反射点位于幕布上，所以可以根据与两个反射点分别对应的坐标信息确定出平行于幕布的第一向量，另外，还可以根据光机镜头中心点的坐标信息及投影机与幕布在垂直方向的垂直夹角，可以确定出另一个平面向量(第二向量)，又因为两个测距传感器11的连线不垂直于水平线，所以根据第一向量和第二向量能够确定出投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息，也即得到投影画面所在平面相对于坐标原点的平面关系式。

其中，在实际应用中为了便于分析，在将两个测距传感器设置在投影机前控面板时，可以令两个测距传感器的连线经过光机镜头中心点，具体可以使两个测距传感器的连线可以平行于水平线，例如图5所示，图5中r1、r2分别表示两个测距传感器，r1和r2之间较大的圆点为光机镜头中心点。当然在实际应用中两个测距传感器也可以为其他的设置方式，具体可以根据实际情况进行确定，本实施例不做特殊限定。具体的，本实施例中的测距传感器11具体可以采用激光测距传感器，惯性测量单元12具体为6轴惯性测量单元，惯性测量单元12测量得到的垂直夹角也即为投影机在放置时与幕布在竖直方向的夹角、也即为投影机相对于幕布的俯仰角。

例如，仍可参照图3，建立以光机镜头中心点坐标为原点O，出射画面所在平面ABCD(也即光机镜头平面)为YOZ平面，垂直于平面ABCD且沿光束传播方向的为X轴的投影模型空间直角坐标系，其中A、B、C和D分别为出射画面的各个顶点，根据两个测距传感器r1、r2在投影机前控面板上的设置位置能够确定出测距传感器r1和测距传感器r2分别相对于原点O的坐标信息，例如分别为(s₁,e₁,n₁)、(s₂,e₂,n₂)，各个测距传感器r1、r2分别测量得到的第二距离信息分别为d₁、d₂，则根据与测距传感器r1、r2分别对应的(s₁,e₁,n₁)、 (s₂,e₂,n₂)和d₁、d₂即能够得到在幕布上与测距传感器r1、r2分别对应的反射点相对于原点O的坐标信息(也即第七位置信息)(s₁',e₁',n₁')、(s₂',e₂',n₂')，进一步能够根据(s₁',e₁',n₁')、(s₂',e₂',n₂')确定出平行于幕布的第一向量 (s₁'-s₂',e₁'-e₂',n₁'-n₂')，同时根据惯性测量单元测量得到的垂直夹角γ及原点 O的坐标信息，能够确定出另一个平面向量(a',b',c')，从而根据两个不平行的向量能够确定出投影画面(或幕布)所在平面A'B'C'D'的平面关系式，其中， A'、B'、C'和D'分别为投影画面的各个顶点，并且平面A'B'C'D'的平面关系式可以表示为A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0。

具体的，在得到投影画面所在平面A'B'C'D'的平面关系式后，具体如何根据该平面关系式及投影光束的各个侧面分别对应的平面关系式得到投影画面的四个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息的过程具体如下，该过程与上一实施例中的过程相同：

具体的，如图3中的投影光束的四个侧面所在平面分别为平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'，并且平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面 CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式具体可以为：

平面ABB'A'的平面关系式可以表示为：A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0；

平面BCC'B'的平面关系式可以表示为：A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0；

平面CDD'C'的平面关系式可以表示为：A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0；

平面DAA'D'的平面关系式可以表示为：A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0。

具体的，上述实施例中的S130中获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息的过程，具体可以为：

获取并依据投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息、投影机的水平投射角和垂直投射角，得到投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息；其中，出射画面为光线透过光机镜头时的矩形输出画面。

需要说明的是，本实施例中获取并依据投影机的出射画面各个顶点相对于光机镜头中心点的第五位置信息、投影机的水平投射角和垂直投射角得到投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息的具体实现过程可以参照上述实施例中相应部分的介绍，本实施例在不再赘述。

进一步的，该方法还包括：

获取投影机的出射画面尺寸；

则相应的，投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息为依据投影机的出射画面尺寸得到的。

其中，本实施例中的投影机的出射画面尺寸、水平投射角和垂直投射角均可以依据投影机的当前光机焦距及预先建立的投影机光机焦距与出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角之间的对应关系得到。

需要说明的是，本实施例中如何根据投影机的出射画面尺寸得到投影机的出射画面各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第五位置信息的过程与上一实施例中相应部分的实现过程相同，具体可以参照上一实施例中相应部分的介绍，本实施例在此不再赘述。

则相应的，上述实施例中的S130中，依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息的过程，具体可以为：

具体的，当得到平面A'B'C'D'、平面ABB'A'、平面BCC'B'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式后，可以根据以下过程得到投影画面各个顶点A'、B'、C'和D'各自对应的坐标信息，也即得到各个顶点A'、B'、C'和D'分别对应的第四位置信息，具体如下：

根据平面A'B'C'D'、平面ABB'A'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0以及A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0得到投影画面顶点 A'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面ABB'A'以及平面BCC'B'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₃x+B₃y+C₃z+D₃＝0以及A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0得到投影画面顶点 B'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面BCC'B'以及平面CDD'C'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₄x+B₄y+C₄z+D₄＝0以及A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0得到投影画面顶点C'的坐标信息；

根据平面A'B'C'D'、平面CDD'C'以及平面DAA'D'分别对应的平面关系式 A₂x+B₂y+C₂z+D₂＝0、A₅x+B₅y+C₅z+D₅＝0以及A₆x+B₆y+C₆z+D₆＝0得到投影画面顶点 D'的坐标信息。

进一步的，可以根据投影画面各个顶点的坐标信息，能够确定出投影图像的畸变信息，并进一步对投影机投影显示前的图像进行形状的调整和补偿，从而使待投影图像在幕布上的投影呈现出矩形效果，以实现水平和垂直双线自动校正。具体的，可以根据投影画面各个顶点的坐标信息确定出投影画面的形状、尺寸信息，进一步根据形状、尺寸信息即可确定出投影画面的畸变信息，其中，具体如何根据投影画面的形状、尺寸信息对投影机投影显示前的图像进行形状的调整和补偿可参照现有技术，本实施例不做具体介绍。

还需要说明的是，在实际应用中不仅可以建立以光机镜头中心点为原点、以光机镜头平面为坐标系YOZ面的空间直角坐标系，还可以建立以光机镜头中心点坐标为原点O、光机镜头与坐标系YOZ面夹角为γ角、幕布与OZ轴平行的投影模型空间直角坐标系(具体请参照图6)，在该坐标系下依旧可以采用上述方法得到投影画面相对于坐标原点的平面关系式及投影模型中的四个侧面的平面关系式，其中，该投影模型中的四个侧面(平面A₁'B₁'B₁”A₁”、平面 B₁'C₁'C₁”B₁”、平面C₁'D₁'D₁”C₁”以及平面D₁'A₁'A₁”D₁”)的平面关系式分别可以由投影光束四个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息及垂直夹角得到，具体采用哪种形式的坐标系可以根据实际情况进行确定，本实施例不作特殊限定。

本发明实施例还相应的提供了一种投影***的投影图案校正装置，具体请参照图7。该装置应用于投影图案校正***，***包括设置于投影机上的传感器组，该装置包括：

接收模块21，用于接收传感器组采集的投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

第一数据处理模块22，用于依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息；

第二数据处理模块23，用于获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，并依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息；

校正模块24，用于依据各个第四位置信息对投影画面进行校正，使投影机的出射画面在幕布上的投影为矩形画面。

需要说明的是，本实施例中所提供的投影***的投影图案校正装置具有与上述实施例中所提供的投影***的投影图案校正方法具有相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的投影***的投影图案校正方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种投影***的投影图案校正***，具体请参照图8。该***包括设置于投影机上的传感器组31、存储器32及处理器33，其中：

存储器32，用于存储计算机程序；

处理器33，用于执行计算机程序时实现如上述投影***的投影图案校正方法的步骤。

需要说明的是，本实施例中的传感器组31设置在投影机上，并且能够采集到投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息，其中，该幕布可以为投影墙或者是投影布等，具体可以根据实际情况进行确定。该传感器组31具体可以在接收到投影画面校正指令后，开始采集投影机的光机镜头相对于目标的位置参数信息，其中，该投影画面校正指令可以为用户通过校正按钮输入的，也可以为当检测到投影机开机完成后自动生成的。

本实施例中的处理器33例如用于实现接收传感器组采集的投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；依据位置参数信息及传感器组相对于光机镜头中心点的第一位置信息，得到幕布上的投影画面相对于光机镜头中心点的第二位置信息；获取投影机的投影光束各个侧面分别相对于光机镜头中心点的第三位置信息，并依据第二位置信息、各个第三位置信息得到投影画面的各个顶点分别相对于光机镜头中心点的第四位置信息；依据各个第四位置信息对投影画面进行校正，使投影机的出射画面在幕布上的投影为矩形画面。

进一步的，本实施例中的传感器组31可以包括设置于投影机前控面板上的三个测距传感器，并且各个测距传感器不在一条直线上。

进一步的，本实施例中的传感器组还可以包括设置于投影机前空面板上的两个测距传感器以及设置于投影机上的惯性测量单元，其中，两个测距传感器的连接线不垂直于水平线。

需要说明的是，本实施例所提供的投影***的投影图案校正***具有与上述实施例中所提供的投影***的投影图案校正方法具有相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的投影***的投影图案校正方法的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种投影***的投影图案校正方法，其特征在于，应用于投影图案校正***，所述***包括设置于投影机上的传感器组，所述方法包括：

接收所述传感器组采集的所述投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息；

获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息，并依据所述第二位置信息、各个所述第三位置信息得到所述投影图案的各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息；

依据各个所述第四位置信息对所述投影图案进行校正，使所述投影机的出射画面在所述幕布上的投影为矩形画面；其中：

以所述投影机的光机镜头中心点作为三维直角坐标系的原点，所述第二位置信息为所述投影图案所在平面相对于所述原点的平面关系式；

所述投影光束具有四个侧面，四个所述侧面分别对应一个第三位置信息，每个所述第三位置信息为所述投影光束的相应侧面相对于所述原点的平面关系式；

所述投影光束的两个相交侧面与所述投影图案相交后的交点为所述投影图案的一个顶点，根据所述投影图案所在平面相对于所述原点的平面关系式以及所述投影光束的各个侧面分别相对于所述原点的平面关系式，得到所述投影图案的每个顶点相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息，所述第四位置信息为所述投影图案的四个顶点分别相对于三维直角坐标系原点的坐标信息；

所述获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息的过程为：

获取并依据所述投影机的出射画面各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第五位置信息、所述投影机的水平投射角和垂直投射角，得到所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息；其中，所述出射画面为光线透过所述光机镜头时的矩形输出画面。

2.根据权利要求1所述的投影***的投影图案校正方法，其特征在于，还包括：

获取所述投影机的出射画面尺寸；

所述投影机的出射画面各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第五位置信息为依据所述投影机的出射画面尺寸得到的。

3.根据权利要求2所述的投影***的投影图案校正方法，其特征在于，所述投影机的出射画面尺寸、水平投射角和垂直投射角均为依据所述投影机的当前光机焦距及预先建立的投影机光机焦距与出射画面尺寸、水平投射角及垂直投射角之间的对应关系得到的。

4.根据权利要求1所述的投影***的投影图案校正方法，其特征在于，当所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的三个测距传感器时，各个所述测距传感器不在一条直线上；

各个所述测距传感器，用于采集各自与所述幕布之间的第一距离信息，并将各个所述第一距离信息作为所述位置参数信息；

所述依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息的过程为：

依据各个所述第一距离信息及各个所述测距传感器分别相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个所述测距传感器分别在所述幕布上的各个反射点相对所述光机镜头中心点的第六位置信息；

依据各个所述第六位置信息确定出所述投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息。

5.根据权利要求1所述的投影***的投影图案校正方法，其特征在于，当所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的两个测距传感器以及设置于所述投影机上的惯性测量单元时，两个所述测距传感器的连接线不垂直于水平线；

各个所述测距传感器，用于采集各自与所述幕布之间的第二距离信息；

所述惯性测量单元，用于获取所述投影机与所述幕布在垂直方向的垂直夹角；

所述依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息的过程为：

依据各个所述第二距离信息以及两个所述测距传感器分别相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到各个所述测距传感器在所述幕布上的各个反射点相对所述光机镜头中心点的第七位置信息；

依据各个所述第七位置信息及所述垂直夹角确定出所述投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息。

6.一种投影***的投影图案校正装置，其特征在于，应用于投影图案校正***，所述投影图案校正***包括设置于投影机上的传感器组，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述传感器组采集的所述投影机的光机镜头相对于幕布的位置参数信息；

第一数据处理模块，用于依据所述位置参数信息及所述传感器组相对于所述光机镜头中心点的第一位置信息，得到所述幕布上的投影图案相对于所述光机镜头中心点的第二位置信息；

第二数据处理模块，用于获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息，并依据所述第二位置信息、各个所述第三位置信息得到所述投影图案的各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息；

校正模块，用于依据各个所述第四位置信息对所述投影图案进行校正，使所述投影机的出射画面在所述幕布上的投影为矩形画面；其中：

以所述投影机的光机镜头中心点作为三维直角坐标系的原点，所述第二位置信息为所述投影图案所在平面相对于所述原点的平面关系式；

所述投影光束具有四个侧面，四个所述侧面分别对应一个第三位置信息，每个所述第三位置信息为所述投影光束的相应侧面相对于所述原点的平面关系式；

所述投影光束的两个相交侧面与所述投影图案相交后的交点为所述投影图案的一个顶点，根据所述投影图案所在平面相对于所述原点的平面关系式以及所述投影光束的各个侧面分别相对于所述原点的平面关系式，得到所述投影图案的每个顶点相对于所述光机镜头中心点的第四位置信息，所述第四位置信息为所述投影图案的四个顶点分别相对于三维直角坐标系原点的坐标信息；

所述获取所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息的过程为：

获取并依据所述投影机的出射画面各个顶点分别相对于所述光机镜头中心点的第五位置信息、所述投影机的水平投射角和垂直投射角，得到所述投影机的投影光束各个侧面分别相对于所述光机镜头中心点的第三位置信息；其中，所述出射画面为光线透过所述光机镜头时的矩形输出画面。

7.一种投影***的投影图案校正***，其特征在于，所述***包括设置于投影机上的传感器组、存储器及处理器，其中：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述投影***的投影图案校正方法的步骤。

8.根据权利要求7所述的投影***的投影图案校正***，其特征在于，所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的三个测距传感器，各个所述测距传感器不在一条直线上。

9.根据权利要求7所述的投影***的投影图案校正***，其特征在于，所述传感器组包括设置于所述投影机前控面板上的两个测距传感器以及设置于所述投影机上的惯性测量单元，其中，两个所述测距传感器的连接线不垂直于水平线。

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