CN112511814A - 投影仪的对焦方法、投影仪、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种投影仪的对焦方法，在检测到对焦指令时，启动对焦程序获取摄像机拍摄的第一帧画面；获取预先存储的模板图，利用模板图，采用模板匹配方法对第一帧画面进行匹配，确定模板图在第一帧画面的实际范围；驱动步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集摄像机拍摄的多帧投影画面；按照对应的实际范围对每帧投影画面进行剪裁，得到每帧投影画面对应的投影目标图；计算每帧投影目标图的清晰度，根据清晰度确定步进马达的目标运动步数；基于目标运动步数驱动步进马达运动进行对焦，实现了对投影仪的精准稳定对焦。此外，还提出了一种投影仪、计算机设备及存储介质。

Description

投影仪的对焦方法、投影仪、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种投影仪的对焦方法、投影仪、计算机设备及存储介质。

背景技术

目前市面上的投影仪的对焦，不论是纯摄像头还是摄像头加TOF（Time ofFlight，飞行时间技术），都是需要摄像头取景，并对取景的画面按照预设的截取范围进行剪裁，根据剪裁后的画面的质量进行自动对焦。然而，一方面，摄像头取景对所拍摄画面有严格要求，如果投影镜头在调节焦距，同时投影画面一直在变化，这样就会就降低对剪裁后的画面质量识别精度。另一方面，因摄像头在硬件结构上视角固定，且剪裁后的画面的截取范围固定，对于投影的装配误差过大，或者投影的画面在做过缩放、位移、校正之后的情形，降低对剪裁后的画面质量识别精度，导致清晰位置判断不准，进而导致对焦不清晰，降低对焦的稳定性。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出一种投影仪的对焦方法、投影仪、计算机设备及存储介质，以提高投影仪的自动对焦的精度和稳定性。

一种投影仪的对焦方法，所述投影仪包括步进马达和摄像机，所述方法包括：

当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

根据所述实际范围和每帧所述投影画面的调整系数确定所述投影画面对应的实际范围；

按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

一种投影仪，所述投影仪包括：

通信模块，用于当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

匹配模块，用于获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

采集模块，用于驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

剪裁模块，用于按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算模块，用于计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

对焦模块，用于基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

根据所述实际范围和每帧所述投影画面的调整系数确定所述投影画面对应的实际范围；

按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

上述投影仪的对焦方法、投影仪、计算机设备及存储介质，通过当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取摄像机拍摄的第一帧画面；获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；驱动步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面；按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到对应的投影目标图；计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；驱动所述步进马达运动所述目标运动步数进行对焦，本发明通过利用第一帧画面确定对焦特征图的位置，提高对焦的稳定性，并且通过模板匹配确定了实际范围，保证了投影目标图的实际范围的真实准确性，进而提高了投影仪的自动对焦的精度和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。

其中：

图1为一个实施例中投影仪的对焦方法的流程图；

图2为一个实施例中模板图的示意图；

图3a为一个实施例中投影画面在最大画面的示意图，图3b为另一个实施例中投影画面在最小画面并且位移到右下方的示意图；图3c为又一个实施例中投影画面在最小画面并且位移到右上方的示意图；

图4为一个实施例中投影仪的结构框图；

图5为一个实施例中计算机设备的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种投影仪的对焦方法，该投影仪包括步进马达和摄像机，该投影仪的对焦方法可以应用于投影这种焦距可变的设备，本实施例以应用于投影仪举例说明。该投影仪的对焦方法具体包括以下步骤：

步骤102，当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取摄像机拍摄的第一帧画面。

具体地，投影仪包括步进马达和摄像机。步进马达通过运动，推动投影镜头伸缩改变焦距，同时摄像机配合拍摄下多帧画面，并记录焦距变化过程。其中，对焦指令是遥控器或者遥控器app触发的用于启动对焦程序对投影仪进行对焦的指令。摄像机用于记录步进马达走的每一步的画面投影的画面，在检测到对焦指令时，投影仪***启动对焦程序摄像机拍摄的第一帧画面是指摄像机开启后拍摄到的第一帧图像，用于作为摄像机的取景界面。可以理解地，本实施例中直接获取第一帧画面，以便后续对该第一帧画面进行分析，进而确定对焦特征图的位置，提高对焦的稳定性。同时，摄像机设置预览参数，如分辨率、曝光、预览帧率等，然后将步进马达运动时投影投射出的画面变化用YUV（一种颜色编码方法）数据形式保存下来，以便后续进行数据处理和分析。

步骤104，获取预先存储的模板图，利用模板图，采用模板匹配方法对第一帧画面进行匹配，确定模板图在第一帧画面的实际范围。

其中，模板图是指投影仪***预先存储的图像，用于作为进行对焦的图像的模板，例如，模板图可以是如图2所示的模板图的示意图。模板匹配方法是在一幅图像中寻找一个特定目标的方法，即遍历第一帧画面中的每一个可能的位置，比较各处与模板图是否“相似”，当相似度足够高时，确定该处为需要找的特定目标。实际范围即为第一帧画面中与模板图匹配的特定目标对应的图像在第一帧画面中的位置、宽度和高度，且实际范围对应的区域即为对焦特征图。具体地，可以利用OpenCV提供的6种模板匹配算法，如平方差匹配法、归一化平方差匹配法、相关匹配法、归一化相关匹配法、相关系数匹配法或归一化相关系数匹配法中的任意一种模板匹配方法进行匹配，作为本实施例的优选，采用其中的相关系数匹配法进行匹配，由于该模板匹配方法算力小，减少匹配的耗时。可以理解地，本实施例中通过采用模板匹配方法确定实际范围，以便后续基于该实际范围去掉干扰区域，提高后续计算各个画面清晰度的计算效率。

值得说明的是，在不同的场景下，投影仪每次对焦投影画面的尺寸不同，且存在画面缩放、位移发生变化，因此，本实施例中，还可以对模板图进行多次缩放，将缩放后的多个不同的模板图与第一帧画面进行匹配，以进一步保证匹配得到的实际范围更加真实准确，并实现不同场景的投影仪的自动对焦，提高适应性。

步骤106，驱动步进马达调节投影仪的光机镜头焦距，采集摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，步进马达每运动一步，对应一帧投影画面。

具体地，步进马达驱动光机，改变光机镜头焦距，使得各帧投影画面清晰度发生变化，驱动步进马达一步一步调节光机镜头焦距，同时使用投影仪上的摄像头拍摄每一步的投影画面。步进马达走的每一步都对应一帧投影画面。

步骤108，按照对应的实际范围对每帧投影画面进行剪裁，得到每帧投影画面对应的投影目标图。

其中，投影目标图是指与实际范围一致的投影画面，也即实际范围的投影画面。通过确定投影目标图，从而能够排除非实际范围内的图像的干扰，并且由于投影目标图为实际范围的投影画面，相较于传统的直接预设范围的投影画面，大大提高了后续计算投影目标图清晰度的效率和准确性。

步骤110，计算每帧投影目标图的清晰度，根据清晰度确定步进马达的目标运动步数。

具体地，可以选取清晰度评价指标，例如，Brenner 梯度函数、Tenengrad梯度函数、Laplacian梯度函数、灰度方差函数、灰度方差乘积函数、能量梯度函数等其中的至少一种，根据计算结果确定每帧投影目标图的清晰度。由步骤106中的“步进马达每运动一步，对应一帧投影画面”，可知，每一帧投影画面与步进马达的步数是对应的，因此，通过计算每帧投影目标图的清晰度，选取清晰度最大的投影目标图对应的投影画面，将该投影画面对应的运动步数作为目标运动步数。

步骤112，基于目标运动步数驱动步进马达运动进行对焦。

具体地，根据目标运动步数驱动步进马达运动，到达画面的清晰度最大的位置，实现对投影仪的对焦，获取清晰的画面。需要说明的是，对于步进马达精度较高的情况，可以驱动马达向相反的方向运动，投影画面的总帧数减去目标运动步数后得到的步数，例如，马达运动一个周期为20步，则投影画面的总帧数为20，目标运动步数为5步，则此时驱动步进马达向相反方向运动15步实现对焦。对于步进马达精度不够高的情况，则驱动马达回到初始化位置，然后再驱动步进马达运动目标运动步数实现对焦，进一步提高对焦的精准度和稳定性。

进一步地，本实施例仅依靠算法完成，没有增加硬件成本，提高了投影仪的经济实用性。

上述投影仪的对焦方法，当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；获取预先存储的模板图，利用模板图，采用模板匹配方法对第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，步进马达每运动一步，对应一帧投影画面；按照对应的实际范围对每帧投影画面进行剪裁，得到每帧投影画面对应的投影目标图；计算每帧投影目标图的清晰度，根据清晰度确定步进马达的目标运动步数；基于目标运动步数驱动步进马达运动进行对焦。本发明通过利用第一帧画面确定对焦特征图的位置，提高对焦的稳定性，并且通过模板匹配确定了实际范围，保证了投影目标图的实际范围的真实准确性，进而提高了投影仪的自动对焦的精度和稳定性。

在一个实施例中，利用模板图，采用模板匹配方法对第一帧画面进行匹配，确定模板图在第一帧画面的实际范围，包括：从第一帧画面的起始位置开始，按照模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个模板图对应的多个子区域；针对每个子区域，计算子区域与模板图的相关系数；选取相关系数最大的子区域作为模板图的匹配子区域；对模板图按照预设的缩放比例进行缩放处理，得到更新后的模板图；返回从第一帧画面的起始位置开始，按照模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个模板图对应的多个子区域的步骤，直到达到预设的缩放次数，获取多个匹配子区域及对应的模板图；根据匹配子区域与对应的模板图确定实际范围。

在这个实施例中，更新后的模板图为进行尺寸缩放的模板图。例如，缩放比例为90%，则第一次缩放处理后的更新后的模板图的尺寸为模板图尺寸的90%。由于各帧投影画面存在缩放、位移等变化，因此，为了保证匹配的准确度，将模板图按照一定的缩放比例进行缩放，得到多个更新后的模板图，从第一帧画面的起始位置开始，即左上角位置，分别按照模板图和各个更新后的模板图的尺寸，即对应的各个更新后的模板图的宽度和高度进行滑窗扫描，得到多个子区域，也即子区域的宽度和高度与模板图的宽度和高度一致。可以是模板图从第一帧图像左上角开始每次以模板图的左上角像素点为单位从左至右，从上至下移动，每到达一个像素点，就会以这个像素点为左上角顶点从第一帧画面中截取出与模板特征大小一致的区域为子区域。接着，计算子区域与模板图的相关系数，例如，皮尔逊相关系数或者斯皮尔曼相关系数等，然后，选取相关系数最大的子区域作为匹配子区域；重复执行从第一帧画面的起始位置开始，按照模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个模板图对应的多个子区域；针对每个子区域，计算子区域与模板图的相关系数；选取相关系数最大的子区域作为模板图的匹配子区域的步骤，执行次数为预设缩放次数，得到预设次数加一个匹配子区域。然后计算各个匹配子区域与对应的模板图的相似度确定目标子区域，将目标子区域在第一帧画面范围确定为实际范围。通过采用相关系数匹配法进行对多个模板图进行匹配，实现了快速准确的确定实际范围。

在一个实施例中，在针对每个子区域，计算子区域与模板图的相关系数之前，还包括：从模板图中截取预设形状的区域作为截取后的模板图；则计算子区域与模板图的相关系数，包括：将截取后的模板图作为模板图，计算子区域与模板图的相关系数。

在这个实施例中，为了进一步提高匹配的效率，从模板图中截取预设形状的区域，该预设的形状可以是圆形。由于OpenCV自带的模板匹配算法只对相同宽高的图有匹配效果，对于发生了旋转或者大小改变无法实现匹配，因此，截取模板图的圆形区域，因此，能够适应旋转变化的第一帧画面，提高匹配效率，保证实际范围的准确性。

在一个实施例中，根据匹配子区域与对应的模板图确定实际范围，包括：计算各个匹配子区域与对应的模板图的相似度；若最大相似度满足预设相似度阈值，选取相似度最大的匹配子区域作为目标子区域；根据目标子区域和第一帧画面确定实际范围。

在这个实施例中，计算匹配子区域与对应的模板图的相似度，可以采用如均值哈希算法、差值哈希算法、感知哈希算法、三直方图算法、单通道直方图算法、三通道直方图算法。优选地，本实施例中采用单通道直方图算法，即计算匹配子区域在单通道的直方图，并计算与匹配子区域对应的模板图在单通道的直方图，通过计算两个直方图之间的距离，得到匹配子区域与对应的模板图的相似度，该计算方法简单快捷，提高了计算速度。在最大相似度满足预设相似度阈值的情况下，选取相似度最大的匹配子区域作为目标子区域；根据目标子区域和第一帧画面确定实际范围。若最大相似度不满足预设相似度阈值的情况，表明不存在匹配子区域，此时，可以将预设的范围确定为实际范围。

在一个实施例中，如图3a所示，灰色矩形框302为投影画面在最大画面时的实际范围。在另一个实施例中，如图3b所示，灰色矩形框304为投影画面在最小画面并且位移到右下方时的实际范围。在又一个实施例中，如图3c所示，灰色矩形框306为投影画面在最小画面并且位移到右上方时的实际范围。

在一个实施例中，计算每帧所述投影目标图的清晰度，包括：获取预设的清晰度指标；计算每帧投影目标图在所述预设的清晰度指标对应的数值；基于数值确定对应的投影目标图的清晰度。

在这个实施例中，可以选取清晰度评价指标，例如，Brenner 梯度函数、Tenengrad梯度函数、Laplacian梯度函数、灰度方差函数、灰度方差乘积函数、能量梯度函数等其中的至少一种，根据计算结果确定每帧投影目标图的清晰度。

在一个实施例中，在驱动步进马达，采集摄像机拍摄的多帧投影画面之后，还包括：将步进马达每运动一步时，摄像机采集的每帧投影画面进行标识，生成每帧投影画面的投影标识；将投影标识与马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表。

在这个实施例中，在步进马达每运动一步时，对摄像机采集的每帧投影画面进行标识，生成每帧投影画面的投影标识，将投影标识与马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表，即一个步数对应一个投影标识，以便后续基于该标识与步数的关系表确定清晰度与步进马达的步数之间的关联关系。

在一个实施例中，根据清晰度确定步进马达的目标运动步数，包括：选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的投影标识作为目标标识；从标识与步数的关系表中获取与目标投影标识对应的步数，作为目标运动步数。

在这个实施例中，选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的投影标识作为目标标识；从标识与步数的关系表中获取与目标投影标识对应的步数，作为目标运动步数，基于该目标运动步数，实现对投影仪的精准稳定对焦。

如图4所示，在一个实施例中，提出了一种投影仪，所述投影仪包括：

通信模块402，用于当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

匹配模块404，用于获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

采集模块406，用于驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

剪裁模块408，用于按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算模块410，用于计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

对焦模块412，用于基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

在一个实施例中，所述匹配模块包括：

扫描单元，用于从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域；

计算单元，用于针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数；

选取单元，用于选取相关系数最大的所述子区域作为所述模板图的匹配子区域；

缩放单元，用于对所述模板图按照预设的缩放比例进行缩放处理，得到更新后的模板图；

匹配单元，用于返回从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域的步骤，直到达到预设的缩放次数，获取多个匹配子区域及对应的模板图；

确定单元，用于根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围。

在一个实施例中，所述投影仪还包括：截取模块，用于从所述模板图中截取预设形状的区域作为截取后的模板图。

在一个实施例中，所述确定单元包括：

计算子单元，用于计算各个所述匹配子区域与对应的所述模板图的相似度；

选取子单元，用于若所述最大相似度满足预设相似度阈值，选取相似度最大的所述匹配子区域作为目标子区域；

确定子单元，用于根据所述目标子区域和所述第一帧画面确定所述实际范围。

在一个实施例中，所述投影仪还包括：

第一生成模块，用于将所述步进马达每运动一步时，所述摄像机采集的每帧所述投影画面进行标识，生成每帧所述投影画面的投影标识；

第二生成模块，用于将所述投影标识与所述马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表。

在一个实施例中，所述计算模块包括：

选取单元，用于选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的所述投影标识作为目标标识；

获取单元，用于从所述标识与步数的关系表中获取与所述目标投影标识对应的步数，作为所述目标运动步数。

图5示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是投影仪。如图5所示，该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作***，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现投影仪的对焦方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行投影仪的对焦方法。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的投影仪的对焦方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图5所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成投影仪的各个程序模板。比如，通信模块402，匹配模块404，采集模块406，剪裁模块408，计算模块410，对焦模块412。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：当检测到对焦指令时，获取所述对焦指令中包含的模板图和所述摄像机拍摄的第一帧画面；获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

在一个实施例中，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围，包括：从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域；针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数；选取相关系数最大的所述子区域作为所述模板图的匹配子区域；对所述模板图按照预设的缩放比例进行缩放处理，得到更新后的模板图；返回从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域的步骤，直到达到预设的缩放次数，获取多个匹配子区域及对应的模板图；根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围。

在一个实施例中，在所述针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数之前，还包括：从所述模板图中截取预设形状的区域作为截取后的模板图；则所述计算所述子区域与所述模板图的相关系数，包括：将所述截取后的模板图作为所述模板图，计算所述子区域与所述模板图的相关系数。

在一个实施例中，所述根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围，包括：计算各个所述匹配子区域与对应的所述模板图的相似度；若所述最大相似度满足预设相似度阈值，选取相似度最大的所述匹配子区域作为目标子区域；根据所述目标子区域和所述第一帧画面确定所述实际范围。

在一个实施例中，所述计算每帧所述投影目标图的清晰度，包括：获取预设的清晰度指标；计算每帧所述投影目标图在所述预设的清晰度指标对应的数值；基于所述数值确定对应的所述投影目标图的清晰度。

在一个实施例中，在所述驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面之后，还包括：将所述步进马达每运动一步时，所述摄像机采集的每帧所述投影画面进行标识，生成每帧所述投影画面的投影标识；将所述投影标识与所述马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表。

在一个实施例中，所述根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数，包括：选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的所述投影标识作为目标标识；从所述标识与步数的关系表中获取与所述目标投影标识对应的步数，作为所述目标运动步数。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

当检测到对焦指令时，获取所述对焦指令中包含的模板图和所述摄像机拍摄的第一帧画面；获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

在一个实施例中，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围，包括：从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域；针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数；选取相关系数最大的所述子区域作为所述模板图的匹配子区域；对所述模板图按照预设的缩放比例进行缩放处理，得到更新后的模板图；返回从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域的步骤，直到达到预设的缩放次数，获取多个匹配子区域及对应的模板图；根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围。

在一个实施例中，在所述针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数之前，还包括：从所述模板图中截取预设形状的区域作为截取后的模板图；则所述计算所述子区域与所述模板图的相关系数，包括：将所述截取后的模板图作为所述模板图，计算所述子区域与所述模板图的相关系数。

在一个实施例中，所述根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围，包括：计算各个所述匹配子区域与对应的所述模板图的相似度；若所述最大相似度满足预设相似度阈值，选取相似度最大的所述匹配子区域作为目标子区域；根据所述目标子区域和所述第一帧画面确定所述实际范围。

在一个实施例中，所述计算每帧所述投影目标图的清晰度，包括：获取预设的清晰度指标；计算每帧所述投影目标图在所述预设的清晰度指标对应的数值；基于所述数值确定对应的所述投影目标图的清晰度。

在一个实施例中，在所述驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面之后，还包括：将所述步进马达每运动一步时，所述摄像机采集的每帧所述投影画面进行标识，生成每帧所述投影画面的投影标识；将所述投影标识与所述马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表。

在一个实施例中，所述根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数，包括：选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的所述投影标识作为目标标识；从所述标识与步数的关系表中获取与所述目标投影标识对应的步数，作为所述目标运动步数。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种投影仪的对焦方法，所述投影仪包括步进马达和摄像机，其特征在于，包括：

当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

2.根据权利要求1所述的投影仪的对焦方法，所述利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围，包括：

从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域；

针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数；

选取相关系数最大的所述子区域作为所述模板图的匹配子区域；

对所述模板图按照预设的缩放比例进行缩放处理，得到更新后的模板图；

返回从所述第一帧画面的起始位置开始，按照所述模板图的尺寸进行滑窗扫描，得到每个所述模板图对应的多个子区域的步骤，直到达到预设的缩放次数，获取多个匹配子区域及对应的模板图；

根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围。

3.根据权利要求2所述的投影仪的对焦方法，在所述针对每个所述子区域，计算所述子区域与所述模板图的相关系数之前，还包括：

从所述模板图中截取预设形状的区域作为截取后的模板图；

则所述计算所述子区域与所述模板图的相关系数，包括：

将所述截取后的模板图作为所述模板图，计算所述子区域与所述模板图的相关系数。

4.根据权利要求2所述的投影仪的对焦方法，所述根据所述匹配子区域与对应的模板图确定所述实际范围，包括：

计算各个所述匹配子区域与对应的所述模板图的相似度；

若所述最大相似度满足预设相似度阈值，选取相似度最大的所述匹配子区域作为目标子区域；

根据所述目标子区域和所述第一帧画面确定所述实际范围。

5.根据权利要求1所述的投影仪的对焦方法，所述计算每帧所述投影目标图的清晰度，包括：

获取预设的清晰度指标；

计算每帧所述投影目标图在所述预设的清晰度指标对应的数值；

基于所述数值确定对应的所述投影目标图的清晰度。

6.根据权利要求1所述的投影仪的对焦方法，其特征在于，在所述驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面之后，还包括：

将所述步进马达每运动一步时，所述摄像机采集的每帧所述投影画面进行标识，生成每帧所述投影画面的投影标识；

将所述投影标识与所述马达运动步数进行关联，生成标识与步数的关系表。

7.根据权利要求6所述的投影仪的对焦方法，其特征在于，所述根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数，包括：

选取具有最大清晰度的投影目标图对应的投影画面对应的所述投影标识作为目标标识；

从所述标识与步数的关系表中获取与所述目标投影标识对应的步数，作为所述目标运动步数。

8.一种投影仪，其特征在于，所述投影仪包括：

通信模块，用于当检测到对焦指令时，启动对焦程序获取所述摄像机拍摄的第一帧画面；

匹配模块，用于获取预先存储的模板图，利用所述模板图，采用模板匹配方法对所述第一帧画面进行匹配，确定所述模板图在所述第一帧画面的实际范围；

采集模块，用于驱动所述步进马达调节所述投影仪的光机镜头焦距，采集所述摄像机拍摄的多帧投影画面，其中，所述步进马达每运动一步，对应一帧所述投影画面；

剪裁模块，用于按照对应的所述实际范围对每帧所述投影画面进行剪裁，得到每帧所述投影画面对应的投影目标图；

计算模块，用于计算每帧所述投影目标图的清晰度，根据所述清晰度确定所述步进马达的目标运动步数；

对焦模块，用于基于所述目标运动步数驱动所述步进马达运动进行对焦。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述投影仪的对焦方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述投影仪的对焦方法的步骤。

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