CN113949853B - 具备环境适应调整能力的投影*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影技术领域，具体涉及具备环境适应调整能力的投影***及方法，所述***包括：环境改变探测单元，配置用于探测周围环境是否改变，以及判断是否有异物进入周围环境中；环境改变识别单元，配置用于当周围环境发生改变或有异物进进入周围环境时，识别环境发生改变的类型，生成环境改变识别结果，以及对异物进行图像识别和对异物进行轨迹追踪，基于异物的图像识别的结果和对异物进行轨迹追踪的结果，生成异物分析结果。其通过对投影的周围环境的环境参数的检测以及对投影画面中出现的异物的检测和追踪，以此来调整投影参数或对画面进行修补，实现了投影效果随着环境的改变而改变的效果，提升了投影质量。

Description

具备环境适应调整能力的投影***

技术领域

本发明属于投影技术领域，具体涉及具备环境适应调整能力的投影***及方法。

背景技术

投影***即将物体照明后成像于投影屏上的光学***，该***基于动作跟踪技术，适合任何投影机，液晶屏，LED大屏幕，等离子，数字视频墙等。投影***将互动参与者的动作转换成图形图像互动反馈。自带实用的24套互动效果和可定制的高分辨率内容，并且可以实现同行业中无与伦比的投影面积以此来满足不同用户的互动需求。简而言之，互动投影***通过创建身临其境的互动体验，让用户感受前所未有的流畅互动体验。

专利号为CN2006800549258A的专利公开了一种立体投影***，其用于在镜球面或抛物线屏幕上显示立体像对图像，并在不使用立体眼镜情况下共同观看立体效果。所述发明可以连续动态地将立体像对的左右画面的投影分别叠加到用户的左右眼上。对于每个观看者同时独立实施这种设置。所述立体投影***包括：单独分配给每个用户并串联连接的立体投影器，用于连续并准确地确定观看者眼睛位置的监测***，用于对立体投影器和***光学元件进行机械自校正的自校正装置、视频校正装置、自动驱动器，用于在立体投影器中形成立体像对投影图像并与用于视频校正屏幕图像的最佳参数的视频校正装置耦接的单元。

该立体投影***通过图像校正和图像来提升图像质量，但仅仅是针对现有的场景中，且若现有场景中的图像发生了变化，则会导致投影效果质量的下降。

因此，研发一种能够针对环境的改变，改善投影效果和质量的方法和***将显得非常有意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供具备环境适应调整能力的投影***及方法，其通过对投影的周围环境的环境参数的检测以及对投影画面中出现的异物的检测和追踪，以此来调整投影参数或对画面进行修补，实现了投影效果随着环境的改变而改变的效果，提升了投影质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

具备环境适应调整能力的投影***，所述***包括：

环境改变探测单元，配置用于探测周围环境是否改变，以及判断是否有异物进入周围环境中；

环境改变识别单元，配置用于当周围环境发生改变或有异物进进入周围环境时，识别环境发生改变的类型，生成环境改变识别结果，以及对异物进行图像识别和对异物进行轨迹追踪，基于异物的图像识别的结果和对异物进行轨迹追踪的结果，生成异物分析结果；

投影校正单元，配置用于基于环境改变识别结果和异物分析结果，对投影进行校正，具体包括：基于环境改变识别结果，生成投影校正参数，以对投影进行校正；基于异物分析结果，对投影进行图像修补，以去异物对投影的干扰。

进一步的，所述环境改变探测单元包括：物理环境改变探测单元和异物探测单元；所述物理环境改变探测单元包括：判断部分和若干传感器组成的探测部分；所述探测部分，配置用于实时感知环境参数；所述判断部分，配置用于基于感知到的环境参数，判断是否发生了环境改变；所述异物探测单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断是否有异物进入投影画面中。

进一步的，所述探测部分包括：温度传感器、光照传感器和湿度传感器；所述判断部分在获取到各个传感器感知到的环境参数后，使用预设的判断模型，判断是否发生了环境改变；所述判断模型使用如下公式进行表示：

其中为判别值，A为温度传感器检测到的温度参数；B为光照传感器检测到的光照参数；C为湿度传感器检测到的湿度参数；X为判别系数，取值范围为：5～10；p为判别概率，其值随着投影时间而变化，其变化规律满足下列公式：p＝0.5T-2；其中，T为投影时间；当判断模型计算出的判别值的取值在超过设定值，则判断环境发生了改变。

进一步的，所述异物探测单元判断是否有异物进入投影画面中的方法执行以下步骤：实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断投影画面中的光线方向是否出现异常，当光线方向出现异常时，则判断投影画面中出现了异物；若光线方向没有出现异常，则判断投影画面中没有出现异物。

进一步的，所述判断光线方向出现异常的方法执行以下步骤：对实时采集到的投影画面中进行像素值梯度变化分析，以判断投影画面中像素值的梯度变化的方向是否出现异常；在判断时，定义像素值从高到底的变化定义为梯度变化的正方向，定义像素值从低到高的变化定义为梯度变化的负方向，以此生成多个梯度变化方向；再对所有的梯度变化方向进行方向异同变化分析，具体包括：针对某一个梯度变化方向，判断其相邻的一个或多个梯度变化方向与其自身的夹角是否在设定的阈值范围内；若是，则判断没有出现异常；若不是，则判断出现异常，则判断投影画面中出现了异物。

进一步的，所述环境改变识别单元包括：环境识别单元和异物识别单元；所述环境识别单元，配置用于基于得到的判别值S与设定的一个或多个阈值范围进行比较，以判断环境发生改变的类型；所述环境发生改变的类型至少包括：温度改变型、光照改变型和湿度改变型；所述异物识别单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面中的异物进行识别和锁定，并根据联系的多帧投影画面确定异物的运动轨迹，实现对异物的轨迹追踪。

进一步的，所述异物识别单元对投影画面中的异物进行识别和锁定的方法执行以下步骤：对投影画面进行特征提取，生成特征图；所述特征图包含有不同尺度的特征信息；对特征图进行区域候选识别，得到投影画面的候选区域信息；根据所述候选区域信息和所述特征图与训练好的异物特征进行比较识别，生成异物识别结果，并在投影画面中锁定异物的部分。

进一步的，所述异物识别单元基于每一帧投影画面中的锁定的异物部分进行轨迹追踪，生成轨迹追踪的结果。

进一步的，所述投影校正单元基于异物分析结果，对投影进行图像修补，以去异物对投影的干扰的方法执行以下步骤：对投影图像中的异物部分的像素使用像素转换模型进行转换，转换得到的新像素对异物部分对应的像素进行替换，以实现异物部分的修补；所述像素转换模型使用如下公式进行表示：

其中，R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃、R₁₀₄、 R₁₀₅、R₁₀₈、R₁₀₉、R₁₁₀、R₁₁₁和R₁₁₂分别为以待替换的异物部分的对应的像素，在周围对称部分筛选得到的六个像素的像素值； PX为待替换的异物部分的对应的像素的像素值。

一种具备环境适应调整能力的投影方法。

本发明的具备环境适应调整能力的投影***及方法，与传统方法相比，其通过对投影的周围环境的环境参数的检测以及对投影画面中出现的异物的检测和追踪，以此来调整投影参数或对画面进行修补，实现了投影效果随着环境的改变而改变的效果，提升了投影质量。主要通过以下过程实现：1.对投影环境的检测：本发明通过对投影环境的检测，从温度、湿度和光照强度的检测来判断投影环境是否发生了改变，以及改变的类型，以此来对投影进行参数调整，来提升投影的质量；2.对异物的检测：本发明通过对异物的检测，来判断投影画面中是否进入了异物，以及根据对异物的识别和跟踪，来对投影画面中的每个异物进行修补，以提升投影质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具备环境适应调整能力的投影***的***结构示意图；

图2为本发明实施例提供的具备环境适应调整能力的投影***及方法方法的光线方向的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的具备环境适应调整能力的投影***及方法的异物进入投影画面的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的具备环境适应调整能力的投影***及方法的异物的进行像素转换的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，具备环境适应调整能力的投影***，所述***包括：

环境改变探测单元，配置用于探测周围环境是否改变，以及判断是否有异物进入周围环境中；

环境改变识别单元，配置用于当周围环境发生改变或有异物进进入周围环境时，识别环境发生改变的类型，生成环境改变识别结果，以及对异物进行图像识别和对异物进行轨迹追踪，基于异物的图像识别的结果和对异物进行轨迹追踪的结果，生成异物分析结果；

投影校正单元，配置用于基于环境改变识别结果和异物分析结果，对投影进行校正，具体包括：基于环境改变识别结果，生成投影校正参数，以对投影进行校正；基于异物分析结果，对投影进行图像修补，以去异物对投影的干扰。

参考图2，图2中表示投影画面的光线随着异物进入导致的改变。当异物进入投影画面时，如果对投影画面进行调整，则会导致投影质量下降。而在异物进入投影画面时，投影画面的光线会发生变化，通过光线的方向的变化，来判断投影画面中是否进入了异物，可以提升判定的效率，不用实时的对画面进行识别，从而提升***效率。

参考图3，图3中表示投影画面中进入了异物时的场景。异物在投影画面中会发生位置的改变，从而需要实时地记录投影画面中异物的位置，从而对异物导致的投影画面的改变进行实时的修补，提升投影质量。

参考图4，图4中表示对投影画面进行修补时，所使用的时针对像素的修补，通过对待修补位置的像素周围随机对称的选择多个像素进行像素的修补，可以提升修补的质量。

实施例2

在上一实施例的基础上，所述环境改变探测单元包括：物理环境改变探测单元和异物探测单元；所述物理环境改变探测单元包括：判断部分和若干传感器组成的探测部分；所述探测部分，配置用于实时感知环境参数；所述判断部分，配置用于基于感知到的环境参数，判断是否发生了环境改变；所述异物探测单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断是否有异物进入投影画面中。

具体的，像素是指由图像的小方格组成的，这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值，小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子。

可以将像素视为整个图像中不可分割的单位或者是元素。不可分割的意思是它不能够再切割成更小单位抑或是元素，它是以一个单一颜色的小格存在。每一个点阵图像包含了一定量的像素，这些像素决定图像在屏幕上所呈现的大小。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述探测部分包括：温度传感器、光照传感器和湿度传感器；所述判断部分在获取到各个传感器感知到的环境参数后，使用预设的判断模型，判断是否发生了环境改变；所述判断模型使用如下公式进行表示：

其中S为判别值，A为温度传感器检测到的温度参数；B为光照传感器检测到的光照参数；

C为湿度传感器检测到的湿度参数；X为判别系数，取值范围为： 5～10；p为判别概率，其值随着投影时间而变化，其变化规律满足下列公式：p＝0.5T-2；其中，T为投影时间；当判断模型计算出的判别值的取值在超过设定值，则判断环境发生了改变。

具体的，影响投影效果的因素除了投影本身的因素以外，还会因为环境的变化导致投影效果变差。因此除了对投影仪或投影设备本身进行提升以外，还需要对投影时的环境温度、光照强度和湿度进行监控，并根据环境的变化来调整投影效果，以此提升投影质量。

具体的，温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。光照传感器是一种传感器，用于检测光照强度，简称照度，工作原理是将光照强度值转为电压值，主要用于农业林业温室大棚培育等。温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的发展，很难找出一个与湿度无关的领域来。由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同.其性能和技术指标(像精度方面)有很大差异，因而价格也相差甚远。对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；在自己的财力允许的情况下选购何种档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不至于盲目行事。从我们与用户的来往来看，觉得有以下几个问题值得注意。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述异物探测单元判断是否有异物进入投影画面中的方法执行以下步骤：实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断投影画面中的光线方向是否出现异常，当光线方向出现异常时，则判断投影画面中出现了异物；若光线方向没有出现异常，则判断投影画面中没有出现异物。

具体的，若投影画面中出现了异物则会显而易见的导致投影效果降低，如果不对针对进入投影画面的异物进行投影效果调整，则会降低投影质量。

实施例5

在上一实施例的基础上，所述判断光线方向出现异常的方法执行以下步骤：对实时采集到的投影画面中进行像素值梯度变化分析，以判断投影画面中像素值的梯度变化的方向是否出现异常；在判断时，定义像素值从高到底的变化定义为梯度变化的正方向，定义像素值从低到高的变化定义为梯度变化的负方向，以此生成多个梯度变化方向；再对所有的梯度变化方向进行方向异同变化分析，具体包括：针对某一个梯度变化方向，判断其相邻的一个或多个梯度变化方向与其自身的夹角是否在设定的阈值范围内；若是，则判断没有出现异常；若不是，则判断出现异常，则判断投影画面中出现了异物。

具体的，梯度的本意是一个向量(矢量)，表示某一函数在该点处的方向导数沿着该方向取得最大值，即函数在该点处沿着该方向(此梯度的方向)变化最快，变化率最大(为该梯度的模)。

实施例6

在上一实施例的基础上，所述环境改变识别单元包括：环境识别单元和异物识别单元；所述环境识别单元，配置用于基于得到的判别值S与设定的一个或多个阈值范围进行比较，以判断环境发生改变的类型；所述环境发生改变的类型至少包括：温度改变型、光照改变型和湿度改变型；所述异物识别单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面中的异物进行识别和锁定，并根据联系的多帧投影画面确定异物的运动轨迹，实现对异物的轨迹追踪。

实施例7

在上一实施例的基础上，所述异物识别单元对投影画面中的异物进行识别和锁定的方法执行以下步骤：对投影画面进行特征提取，生成特征图；所述特征图包含有不同尺度的特征信息；对特征图进行区域候选识别，得到投影画面的候选区域信息；根据所述候选区域信息和所述特征图与训练好的异物特征进行比较识别，生成异物识别结果，并在投影画面中锁定异物的部分。

实施例8

在上一实施例的基础上，所述异物识别单元基于每一帧投影画面中的锁定的异物部分进行轨迹追踪，生成轨迹追踪的结果。

具体的，在进行修补时，

实施例9

在上一实施例的基础上，所述投影校正单元基于异物分析结果，对投影进行图像修补，以去异物对投影的干扰的方法执行以下步骤：对投影图像中的异物部分的像素使用像素转换模型进行转换，转换得到的新像素对异物部分对应的像素进行替换，以实现异物部分的修补；所述像素转换模型使用如下公式进行表示：

其中，R₁₀₁、R₁₀₂、R₁₀₃、R₁₀₄、 R₁₀₅、R₁₀₈、R₁₀₉、R₁₁₀、R₁₁₁和R₁₁₂分别为以待替换的异物部分的对应的像素，在周围对称部分筛选得到的六个像素的像素值； PX为待替换的异物部分的对应的像素的像素值。

具体的，因为异物进入画面时，异物大都和投影画面本身存在较大差别，因此需要对异物中的像素由外到内进行修补，在对异物中像素的最外层进行修补后，再逐层到内部，使得每个像素都和投影画面中的像素的差距缩小，以此提升投影质量。

实施例10

一种具备环境适应调整能力的投影方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件单元、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和属性约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“另一部分”等是配置用于区别类似的对象，而不是配置用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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、物品或者单元/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者单元/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术标记作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非配置用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.具备环境适应调整能力的投影***，其特征在于，所述***包括：

环境改变探测单元，配置用于探测周围环境是否改变，以及判断是否有异物进入周围环境中；

环境改变识别单元，配置用于当周围环境发生改变或有异物进进入周围环境时，识别环境发生改变的类型，生成环境改变识别结果，以及对异物进行图像识别和对异物进行轨迹追踪，基于异物的图像识别的结果和对异物进行轨迹追踪的结果，生成异物分析结果；

投影校正单元，配置用于基于环境改变识别结果和异物分析结果，对投影进行校正，具体包括：基于环境改变识别结果，生成投影校正参数，以对投影进行校正；基于异物分析结果，对投影进行图像修补，以去异物对投影的干扰；所述环境改变探测单元包括：物理环境改变探测单元和异物探测单元；所述物理环境改变探测单元包括：判断部分和若干传感器组成的探测部分；所述探测部分，配置用于实时感知环境参数；所述判断部分，配置用于基于感知到的环境参数，判断是否发生了环境改变；所述异物探测单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断是否有异物进入投影画面中；

所述探测部分包括：温度传感器、光照传感器和湿度传感器；所述判断部分在获取到各个传感器感知到的环境参数后，使用预设的判断模型，判断是否发生了环境改变；所述判断模型使用如下公式进行表示：

其中S为判别值，A为温度传感器检测到的温度参数；B为光照传感器检测到的光照参数；C为湿度传感器检测到的湿度参数；X为判别系数，取值范围为：5～10；p为判别概率，其值随着投影时间而变化，其变化规律满足下列公式：p＝0.5T-2；其中，T为投影时间；当判断模型计算出的判别值的取值在超过设定值，则判断环境发生了改变。

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述异物探测单元判断是否有异物进入投影画面中的方法执行以下步骤：实时采集投影画面，对投影画面进行光线方向分析，以判断投影画面中的光线方向是否出现异常，当光线方向出现异常时，则判断投影画面中出现了异物；若光线方向没有出现异常，则判断投影画面中没有出现异物。

3.如权利要求2所述的***，其特征在于，所述判断光线方向出现异常的方法执行以下步骤：对实时采集到的投影画面中进行像素值梯度变化分析，以判断投影画面中像素值的梯度变化的方向是否出现异常；在判断时，定义像素值从高到底的变化定义为梯度变化的正方向，定义像素值从低到高的变化定义为梯度变化的负方向，以此生成多个梯度变化方向；再对所有的梯度变化方向进行方向异同变化分析，具体包括：针对某一个梯度变化方向，判断其相邻的一个或多个梯度变化方向与其自身的夹角是否在设定的阈值范围内；若是，则判断没有出现异常；若不是，则判断出现异常，则判断投影画面中出现了异物。

4.如权利要求3所述的***，其特征在于，所述环境改变识别单元包括：环境识别单元和异物识别单元；所述环境识别单元，配置用于基于得到的判别值S与设定的一个或多个阈值范围进行比较，以判断环境发生改变的类型；所述环境发生改变的类型至少包括：温度改变型、光照改变型和湿度改变型；所述异物识别单元配置用于实时采集投影画面，对投影画面中的异物进行识别和锁定，并根据联系的多帧投影画面确定异物的运动轨迹，实现对异物的轨迹追踪。

5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述异物识别单元对投影画面中的异物进行识别和锁定的方法执行以下步骤：对投影画面进行特征提取，生成特征图；所述特征图包含有不同尺度的特征信息；对特征图进行区域候选识别，得到投影画面的候选区域信息；根据所述候选区域信息和所述特征图与训练好的异物特征进行比较识别，生成异物识别结果，并在投影画面中锁定异物的部分。

6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述异物识别单元基于每一帧投影画面中的锁定的异物部分进行轨迹追踪，生成轨迹追踪的结果。

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