CN114567762B - 一种投影面内的投影图像的校正方法和投影设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及图像处理技术领域，提供了一种投影面内的投影图像的校正方法和投影设备，用于解决现有技术中投影仪校正后图像清晰度不统一的问题。本申请将图像转化成矩形之前，首先筛选出投影出的梯形图像中一对平行边中的长边，然后针对任意像素点，基于该像素点在投影图像中与长边的位置关系，确定该像素点的相关系数，然后采用该像素点邻域点之间的位置关系和相关系数确定该像素点的滤波系数，实现对该像素点合理的平滑或锐化，从而使该像素点与其各邻域点的像素值具有相关性。当各像素点采用各邻域点的像素值和梯形图像的特性进行校正，解决了投影仪校正后图像清晰度不统一的问题。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理领域，尤其涉及一种投影面内的投影图像的校正方法和投影设备。
背景技术
用户在使用投影仪时，会出现因投影仪没有与投影幕屏幕呈平行关系导致投影图像为梯形。相关技术是通过用户手动调整投影仪或者通过数码校正的方式对图像进行调整，保证图像成矩形显示。手动调整投影仪的精度不够准确，不能保证投影效果。数码校正采用插值算法对原图形进行几何变换，产生反向的补偿以抵偿图像的梯形失真，使得投影后的图像呈现规整的矩形。
数码校正使投影图像的顶点坐标偏移了一定距离，导致用户观看到的图像呈现不同的清晰度，一般体现为距离投影仪较近的区域清晰度较高，距离投影仪较远的区域清晰度较低。
发明内容
本申请公开了一种投影面内的投影图像的校正方法和投影设备，用于解决相关技术中投影仪校正后图像清晰度不统一的问题。
第一方面，本申请提出一种投影面内的投影图像的校正方法，所述投影图像的外轮廓为梯形形状，所述方法包括：
获取所述投影图像在所述投影面的顶点坐标；
基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边；
确定目标像素点相对所述长边的相关系数；其中，所述目标像素点距离所述长边越远所述相关系数越大，所述目标像素点为所述投影图像中的任意点；
基于所述目标像素点的所述相关系数确定所述目标像素点的邻域内各邻域点的滤波系数；其中，所述滤波系数与所述相关系数具有正相关关系，且与邻域点与所述目标像素点的距离具有反相关关系；
基于各邻域点的滤波系数对所述目标像素点进行校正。
在一些实施例中，所述梯形形状包括上边、下边、左边和右边、且每个顶点坐标包括水平方向坐标值和垂直方向坐标值，所述基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边，具体包括：
若所述左边和所述右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述左边的长度小于所述右边的长度，则所述梯形形状为水平左梯形，在所述水平左梯形中所述长边为所述右边；
若所述左边和所述右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述左边的长度大于所述右边的长度，则所述梯形形状为水平右梯形，在所述水平右梯形中所述长边为所述左边；
若所述上边和所述下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与右顶点的垂直坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述上边的长度大于所述下边的长度，则所述梯形形状为垂直下梯形，在所述垂直下梯形中所述长边为所述上边；
若所述上边和所述下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与左顶点的垂直坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述上边的长度小于所述下边的长度，则所述梯形形状为垂直上梯形，在所述垂直上梯形中所述长边为所述下边。
在一些实施例中，确定所述目标像素点距离所述长边的距离，具体包括：
若所述平行边沿着水平方向延展，则确定所述目标像素点与所述长边在垂直方向的距离；
若所述平行边沿着垂直方向延展，则确定所述目标像素点与所述长边在水平方向的距离。
在一些实施例中，所述确定目标像素点相对所述长边的相关系数，具体包括：
基于以下相关系数确定公式确定所述相关系数：
其中，λ表示所述相关系数、Lp表示所述目标像素点相对所述长边的距离、Lc为所述平行边之间的距离。
在一些实施例中，所述基于所述目标像素点的所述相关系数确定所述目标像素点的邻域内各邻域点的滤波系数，具体包括：
基于以下滤波系数确定公式确定所述各邻域点的滤波系数：
k＝G(d,λ), 0<λ≤1
k＝1, λ＝0且d＝0
k＝0, λ＝0且d≠0
其中，k表示邻域点的滤波系数、d表示邻域点与所述目标像素点之间的像素距离、λ表示所述邻域点相对所述长边的相关系数，G(d,λ)表示滤波系数的分布函数，所述分布函数的输出结果与λ具有正相关关系且与d具有负相关关系。
在一些实施例中，所述基于各邻域点的滤波系数对所述目标像素点进行校正，具体包括：
获取各邻域点的像素值；
对各邻域的像素值和各邻域点的滤波系数，采用加权求和的方式确定所述目标像素点的校正后的像素值。
在一些实施例中，所述滤波系数为n+1阶，其中n为偶数。
在一些实施例中，所述梯形形状包括上边、下边、左边和右边、所述基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边，具体包括：
若基于所述顶点坐标确定所述上边和所述下边平行，则从所述上边和所述下边中选择出所述长边；
若基于所述顶点坐标确定所述左边和所述右边平行，则从所述左边和所述右边中选择出所述长边。
在一些实施例中，基于所述顶点坐标确定所述上边和所述下边是否平行，具体包括：
若所述上边的两顶点的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值且所述下边的两顶点的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值，则所述上边和所述下边平行，否则所述上边和所述下边不平行；
基于所述顶点坐标确定所述左边和所述右边是否平行，具体包括：
若所述左边的两顶点的水平坐标值之间的距离小于预设阈值且所述右边的两顶点的水平坐标值之间的距离小于预设阈值，则所述左边和所述右边平行，否则所述左边和所述右边不平行。
第二方面，本申请提供一种投影设备，所述投影设备包括：
处理器、光源、光阀、投影镜头；
用于存储所述处理器可执行指令的计算机可读存储介质；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如第一方面中任一项所述的方法。
第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由投影设备的所述处理器执行时，使得所述投影设备能够执行如本申请第一方面中提供的任一方法。
第四方面，本申请实施例中提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如本申请第一方面中提供的任一方法。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请实施例中，首先筛选出投影图像中的长边，即畸变较小，无需校正的边，然后针对任意像素点，基于该像素点在投影图像(梯形图像)中与长边的位置关系，确定该像素点的相关系数，然后采用该像素点与邻域点之间的位置关系和相关系数综合确定该像素点的滤波系数，由此确定的滤波系数考虑了该像素点与不需要校正边的位置关系和邻域内像素点的情况，能够实现对该像素点合理的平滑或锐化，从而提高该像素点的画质。当各像素点均按此方法校正后，各像素点的画质得到提升，从而改善图像质量缓解梯形校正后清晰度不统一的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，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1a为本申请的投影设备的结构示意图之一；
图1b为本申请的投影设备的结构示意图之二；
图1c为本申请的投影设备的结构示意图之三；
图1d为本申请的投影设备的结构示意图之四；
图1e为本申请的投影设备的结构示意图之五；
图2a为本申请实施例提供的投影图像的示意图；
图2b为本申请实施例提供的梯形形状示意图之一；
图2c为本申请实施例提供的梯形形状示意图之二；
图2d为本申请实施例提供的梯形形状示意图之三；
图2e为本申请实施例提供的梯形形状示意图之四；
图2f为本申请实施例提供的梯形形状示意图之五；
图2g为本申请实施例提供的梯形形状示意图之六；
图3为本申请实施例提供的一种图像像素校正流程示意图；
图4a为本申请实施例提供的用于说明垂直下梯形中如何确定相关系数的示意图之一；
图4b为本申请实施例提供的用于说明水平左梯形中如何确定相关系数的示意图之二；
图4c为本申请实施例提供的用于说明水平左梯形和水平右梯形中如何确定相关系数的示意图之三；
图4d为本申请实施例提供的用于说明垂直下梯形和垂直上梯形中如何确定相关系数的示意图之四；
图5a为本申请实施例提供的用于说明垂直下梯形中如何确定相关系数的滤波系数计算示意图；
图5b为本申请实施例提供的在水平梯形中邻域范围为2的目标像素点及其领域点示意图之一；
图6为本申请实施例提供的在水平梯形中邻域范围为2的目标像素点及其邻域点示意图之二；
图7为本申请实施例提供的用于说明垂直下梯形中如何确定滤波系数的示意图；
图8a为本申请实施例提供的用于说明水平左梯形中如何确定滤波系数的示意图；
图8b为本申请实施例提供的在垂直梯形中邻域范围为2的目标像素点及其邻域点示意图；
图9为本申请实施例提供的水平右梯形中如何确定滤波系数的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
邻域：指以目标像素点为中心，由距离目标像素点由近及远的像素范围。本申请实施例中若邻域范围为n，则以目标像素点为中心，在目标像素点所在像素行或像素列上，在目标像素点两侧与目标像素点最接近的n个像素点为目标像素点的各邻域点，各邻域点的范围即为目标像素点的邻域。
在图像处理领域，用户在使用投影仪时，会出现因投影仪没有与投影幕屏幕呈平行关系导致投影图像为梯形。相关技术是通过用户手动调整投影仪或者通过数码校正的方式对图像进行调整，保证图像成矩形显示。手动调整操作复杂，且校正精度不高。数码校正是采用插值算法对原图形进行几何变换，产生反向的补偿以抵偿图像的梯形失真，使得投影后的图像呈现规整的矩形。
数码校正使投影图像的顶点坐标偏移了一定距离，导致用户观看到的图像呈现不同的清晰度，如距离投影仪较近的区域清晰度较高，距离投影仪较远的区域清晰度较低。如何优化校正为矩形的画面的清晰度，本申请提出了一种投影面内的投影图像的校正方法。
在本申请实施例中，在将图像由梯形转化成矩形之前，为了使校正后的图像的清晰度统一，首先筛选出投影图像中的长边，即畸变较小，无需校正的边，然后针对任意像素点，基于该像素点在投影图像(梯形图像)中与长边的位置关系，确定该像素点的相关系数，可理解为该相关***表征了畸变程度，然后采用该像素点与邻域点之间的位置关系和相关系数综合确定该像素点的滤波系数，由此确定的滤波系数考虑了该像素点与不需要校正边的位置关系和邻域内像素点的情况，能够实现对该像素点合理的平滑或锐化，从而提高该像素点的画质。当各像素点均按此方法校正后，各像素点的画质得到提升，从而改善图像质量，使得画面清晰度较为统一有效缓解梯形校正后像素点清晰度不统一的问题。
在介绍完本申请实施例的设计思想之后，下面对本申请实施例的技术方案能够适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本申请实施例而非限定。在具体实施时，可以根据实际需要灵活地应用本申请实施例提供的技术方案。
如图1a所示，为本申请的投影设备的结构示意图之一，图1b为本申请的投影设备的结构示意图之二，图1c为本申请的投影设备的结构示意图之三，图1d为本申请的投影设备的结构示意图之四。
如图1a所示，该投影设备100可以包括处理器、计算机可读存储介质、至少一个光源120、光阀130。其中，处理器为显示控制组件110，可以为数字光处理芯片(digital lightprocessing chip，DLPC)，计算机可读存储介质在图1a中并未给出。示例的，该显示控制组件110可以为DLPC 6540。光源120为激光光源或灯泡光源或半导体材料芯片(Light-Emitting Diode Light，LED)光源，光源120可以包括与至少一个激光器驱动组件111一一对应的至少一组激光器。该至少一个是指一个或多个，多个是指两个或两个以上。该至少一组是指一组或多组，多组是指两组或两组以上，每组激光器可以包括一个或多个激光器。例如，参考图1a，若光源120为激光光源，则光源120包括蓝色激光器121、红色激光器122和绿色激光器123。光阀130为数字微镜器件(digital micro-mirror device，DMD)。
在本申请实施例中，参考图1b，若投影设备为投影电视机，则投影设备还可以包括电源140、启动控制组件150、程序存储组件160和主控制芯片170，其中，主控制芯片170为处理器，程序存储组件160为存储器。主控制芯片170分别与启动控制组件150和显示控制组件110连接，电源140与激光器驱动组件111连接，程序存储组件160与显示控制组件110连接。
主控制芯片170向启动控制组件150发送启动命令，启动控制组件150在接收到该启动命令后开始工作，按照启动控制组件150的上电时序依次向显示控制组件110输出例如1.1伏(V)，1.8V，3.3V，2.5V和5V以给显示控制组件110供电。之后在供电电压及时序正确后，启动控制组件150向显示控制组件110发送电源感应(power sense，POSENSE)信号和电源正常(power good，PWRGOOD)信号，显示控制组件110在接收到两个控制信号后，从外接的程序存储组件160中读取程序并进行初始化，此时整个投影设备开始工作。显示控制组件110通过串行外设接口(serial peripheral interface，SPI)通信配置启动控制组件150，并指示该启动控制组件150向光阀130开始供电。之后启动控制组件150向光阀130输出3个电压，分别为电压偏置(voltage bias，VBIAS)例如为18V，电压复位(voltage reset，VRST)例如为-14V，电压偏移(voltage offset，VOFS)例如为10V，在光阀130的电压正常后，该光阀130开始工作。显示控制组件110通过高速串行接口(high-speed serial interface，HSSI)以例如594MHz向光阀130发送子图像的基色色阶值，以实现图像的显示。投影设备中的供电由电源140将例如100V～240V的交流电转换为直流电为各个组件供电。
参考图1c，若该激光投影设备中的光源120包括集成设置的两组红色激光器1201、一组蓝色激光器1202和一组绿色激光器1203。该投影设备可以称为全色激光投影设备。由于蓝色激光器1202所能承受的温度更高，因此将该蓝色激光器1202设置在红色激光器1201和绿色激光器1203的中间，该设置方式更有利于红色激光器1201和绿色激光器1203的快速散热，使得该集成设置的多组激光器的可靠性更高。参考图1c，该全色激光投影设备还可以包括四个反射镜片70、透镜组件80、扩散轮90、光导管60、全内反射(total internalreflection，TIR)透镜11、投影镜头12和投影屏幕13。其中，该透镜组件80包括第一透镜801-80、第二透镜802-80和第三透镜803-80。该每组激光器对应设置有一个反射镜片70。
在投影显示第一帧子图像的过程中，该蓝色激光器1202出射的蓝色激光经过相应位置处的反射镜片70反射，并经过第一透镜801-80聚光，透过扩散轮90匀光，再经过光导管60进行全反射匀光。红色激光器302出射的红色激光经过相应位置处的反射镜片70反射，并经过第一透镜801-80聚光，透过扩散轮90对红色激光进行消散斑和色度匀光，再经过光导管60进行全反射匀光。绿色激光器1203出射的绿色激光经过相应位置处的反射镜片70反射，并经过第一透镜801-80聚光，透过扩散轮90对绿色激光进行消散斑和色度匀光，再经过光导管60进行全反射匀光。该经过光导管60匀光后的蓝色激光、红色激光和绿色激光分时经过第二透镜802-80和第三透镜803-80整形，并进入TIR透镜11全反射，在该三基色光时序性的照射至光阀的过程中，显示控制组件110根据第一帧子图像中像素的基色色阶值控制光阀40进行翻转，该翻转后的光阀40将经过TIR透镜11全反射的光进行反射，并再次透过TIR透镜11，最后经过投影镜头12投射到投影屏幕13上。
此外，如图1c所示，该投影设备还可以包括：设置在每个激光器的出光侧的一个第一亮度传感器W1，该第一亮度传感器W1用于检测对应的一个激光器的发光亮度。蓝色激光器1202的出光侧设置的第一亮度传感器W1可以为蓝光亮度传感器。红色激光器1201的出光侧设置的第一亮度传感器W1可以为红光亮度传感器。绿色激光器1203的出光侧设置的第一亮度传感器W1可以为绿光亮度传感器。
或者，如图1c所示，该投影设备还可以包括：设置在该光导管60的出光侧的一个第二亮度传感器W2，该第二亮度传感器W2可以为白光亮度传感器。
又或者，该投影设备可以既包括第一亮度传感器W1，也包括第二亮度传感器W2。
相关技术中，参考图1d，投影电视机的处理器为主控制芯片170，存储器为程序存储组件160。主控制芯片170在接收到4K视频信号或数字电视信号后，对该图像信号进行解码，以60HZ的速率将分辨率为3840×2160分的图像信号通过8路VX1信号形式传输给现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)202，FPGA 202对分辨率为3840×2160的图像信号进行处理后，将一帧4K(即3840×2160)信号分解成4个子帧2K(即1920×1080)信号，并缓存至FPGA 202外接的2组双倍数据速率(double data rate，DDR)203中，其中DDR 203为14位地址(address，ADDR)线和32位数据(data)线。FPGA电压管理组件214输出1.1V、1.15V、1.5V、2.5V、3.3V和DDR_VTT，DDR_VREF为FPGA 202和DDR 203供电。FPGA 202将一帧子图像的2K(1920×1080)信号的基色色阶值以60比特(binary digit，bit)晶体管-晶体管逻辑(transistor transistor logic)TTL数据形式分别输入到第一控制芯片208和第二控制芯片209中。第一控制芯片208和第二控制芯片209分别控制一帧子图像的一半基色色阶值的数据量。并分别以240Hz，按照2路低电压差分信号(low-voltage differentialsignaling，LVDS)数据格式将(960+32)×1080的基色色阶值发送至光阀130，该多出的32列像素为需要重叠处理的像素。第一控制芯片208和第二控制芯片209各控制一帧子图像的一半基色色阶值，从而实现高速传输该子图像的基色色阶值。第一控制芯片208控制2路16对共32对LVDS基色色阶值输送到光阀130，控制一半的图像显示，第二控制芯片209控制2路16共32对LVDS基色色阶值输送到光阀130，控制另一半的图像显示，即第一控制芯片208和第二控制芯片209以240Hz控制4路共64对LVDS基色色阶值输送到光阀211进行2K(1920×1080)图像的显示，LVDS数据对之间有200毫伏(mV)幅值可以有效保证信号完整性和降低电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)。第一控制芯片208和第二控制芯片209的电源供电由启动控制组件150提供，由第一控制芯片208发出控制命令，从而启动该启动控制组件150开始工作，启动控制组件150按照第一控制芯片208和第二控制芯片209的上电时序依次输出1.1V，1.8V，3.3V，2.5V以及5V给第一控制芯片208和第二控制芯片209供电。在供电电压及时序正确后，启动该启动控制组件150输出两个控制信号POSENSE和PWRGOOD给第一控制芯片208。第一控制芯片208收到该两个控制信号后开始从外接的程序存储组件160中读取程序进行初始化运行，此时整个投影设备开始工作，第一控制芯片208通过SPI通信配置启动控制组件150，向光阀130发送开始供电命令，启动控制组件150收到命令后输出光阀130工作的3个电压VBIAS为18V，VRST为-14V，VOFS为10V，光阀130的电压正常后可以开始工作。示例的，该第一控制芯片208和第二控制芯片209均为DLPC6421。
本公开实施例提供的显示控制组件110可以实现相关技术中一颗FPGA芯片、4颗DDR以及第一控制芯片208和第二控制芯片209的功能，既简化了的电路，同时又降低了成本。且用于设置该显示控制组件的PCB电路板的布线更简单，层叠更少。同时缩小了该PCB电路板的尺寸，在降低了PCB板的成本的同时，还利于投影设备的小型化设计。对于使用集成显示控制组件110的投影设备其它部分不变，利于产品的快速导入。
如图1e所示，为本申请的投影设备100的结构示意图之五。投影设备100包括：光源120、投影镜头12、处理器14、投影屏幕13和计算机可读存储介质15。并且图1e所示的结构并不构成对本申请的限制。
光源120，为投影镜头12提供照明，处理器14对光源光束进行调制，投影镜头12通过调制后的光束进行成像，投影至投影屏幕13形成图像。
投影镜头12，用于将图像投影在投影屏幕上；
处理器14，用于存储图像的顶点坐标，获取图像的像素值，并根据图像的顶点坐标和像素值对图像的像素值进行校正。在本申请中，处理器14用于执行本申请实施例描述的任一图像校正的方法。
投影屏幕13，用于显示投影镜头12投影的图像。
计算机可读存储介质15，用于存储处理器可执行指令。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
如图2a所示，当投影设备将图像投影在投影屏幕上后投影图像会呈现为梯形形状，处理器14根据投影镜头的角度、投影距离、投影路线与投影屏幕之间的夹角∠α计算出投影图像(即幕布上的图像)的各像素点的坐标。
如图2a所示，假设A点和C点为投影图像的两个顶点。根据投影距离和∠α可以计算出点A点的坐标。同理，根据投影距离、∠α和投影镜头∠β可以计算出点C点的坐标。以此类推，根据几何关系，可计算出原图像投影到投影屏幕上之后各个点的位置坐标。
得到投影图像各个点的位置坐标之后，本申请实施例中首先筛选出投影图像中的长边，即畸变较小，无需校正的边，然后针对任意像素点，基于该像素点在投影图像(梯形图像)中与长边的位置关系，确定该像素点的相关系数，该相关系数与像素点与没有畸变的长边的距离相关，由此该相关系数能够一定程度表征畸变程度，然后采用该像素点与邻域点之间的位置关系和相关系数综合确定该像素点的滤波系数，由此确定的滤波系数考虑了该像素点与不需要校正边的位置关系和邻域内像素点的情况，能够实现对该像素点合理的平滑或锐化，从而提高该像素点的画质。当各像素点均按此方法校正后，各像素点的画质得到提升，从而改善图像质量缓解梯形校正后清晰度不统一的问题。
为进一步说明本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式对此进行详细的说明。虽然本申请实施例提供了如下述实施例或附图所示方法的操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。
如图3所示，为本申请的投影图像校正的流程示意图，包括以下步骤：
步骤301，获取投影图像在投影面的顶点坐标。
步骤302，基于顶点坐标确定投影图像的外轮廓即梯形形状中平行边中的长边。
在一种可能的实施方式中，本申请实施例针对投影图像的梯形形状进行分类处理。梯形形状的大类可包括垂直梯形和水平梯形。每种大类下还可以划分出小类。例如图2b所示，垂直梯形中可包括垂直下梯形、垂直上梯形；水平梯形中可包括水平左梯形和水平右梯形。
如图2b所示，无论何种类别的梯形，均包括四个边，分别为左边、右边、上边和下边。基于上述四个边，本申请可示例性的提供两种确定梯形类别和平行边中的长边的实施方式。
梯形类别和长边确定方式一：
该实施方式中提供了先确定出平行边然后据此确定出梯形类别和长边的方法。
1)垂直梯形及其长边的确定方式
如图2b所示，若上边的两顶点(如图2b中的A点和B点)的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值(说明A点和B点构成的长边几乎平行于水平轴)，且下边的两顶点(如图2b中的C点和D点)的垂直坐标值之间的距离也小于预设阈值(说明C点和D点构成的长边几乎平行于水平轴)，则上边和下边近乎平行，否则确定为上边和下边不平行。当上边和下边近乎平行时，这两个边即为平行边，平行边的中的长边为这两个边中长度较长的边。
在本申请的图2b中，在满足A、B点的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值，且C、D点的垂直坐标值之间的距离也小于预设阈值的条件下，若A、B点的垂直坐标值之间的距离越小，且C、D点的垂直坐标值之间的距离越小，AB与CD的平行度越高。
此外若梯形的上边与下边平行且近乎平行于水平坐标轴，如图2b所示的垂直下梯形和垂直上梯形中，AB边和CD边近乎平行于水平坐标轴，即平行边沿着水平方向延展，则确定梯形为垂直梯形。其中，如图2b的左图所示，若上边长度小于下边长度则为垂直上梯形；如图2b的右图所示，若上边长度大于下边长度则为垂直下梯形。
2)水平梯形及其长边的确定方式
如图2c所示，若左边的两顶点(图2c中的A点和C点)的水平坐标值之间的距离小于预设阈值(说明AC边近乎平行于垂直轴)，且右边的两顶点(图2c中的B点和D点)的水平坐标值之间的距离也小于预设阈值(说明BD边近乎平行于垂直轴)，则左边和右边近乎平行，否则左边和右边不平行。当左边和右边近乎平行时，这两个边即为平行边，平行边的长边为这两个边中长度较长的边。
此外若梯形的左边与右边平行且近乎平行于垂直坐标轴，如图2c所示的水平左梯形和水平右梯形中，AC边和BD边近乎平行于垂直坐标轴，即平行边沿着垂直方向延展，则确定梯形为水平梯形。其中，在图2c的左图中，若左边长度小于右边长度则为水平左梯形；在图2c的右图中，若左边长度大于右边长度则为水平右梯形。
由此可见在该实施例中可首先确定出平行边，在确定了梯形的平行边之后从平行边中选择出长边并可以确定出梯形形状的类别。
梯形类别和长边确定方式二：
1)水平左梯形及其长边的确定方式
如图2d所示，本申请实施例中还可以根据梯形形状寻找出长边。如若左边和右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差(即x0与x2的差和/或x1与x3的差)小于预设门限(说明左边和右边中至少一条边平行于垂直轴)、且左边长度小于右边长度(这里的长度是指一条边的两顶点之间的欧式距离)，则梯形形状为水平左梯形，在水平左梯形中长边为右边。如图2d中，水平左梯形的长边为BD边。
2)水平右梯形及其长边的确定方式
如图2e所示，若左边和右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差小于预设门限、且左边长度大于右边长度，则梯形形状为水平右梯形，在水平右梯形中长边为左边。在图2e中，水平右梯形的长边为AC边。
3)垂直下梯形及其长边的确定方式
如图2f所示，若上边和下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与右顶点的垂直坐标值之间的坐标差(即y0与y1的差和/或y2与y3的差)小于预设门限、且上边长度大于下边长度，则梯形形状为垂直下梯形，在垂直下梯形中长边为上边。在图2f中，垂直下梯形的长边为AB边。
4)垂直上梯形及其长边的确定方式
如图2g所示，若上边和下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与右顶点的垂直坐标值之间的坐标差小于预设门限、且上边长度小于下边长度，则梯形形状为垂直上梯形，在垂直上梯形中长边为下边。在图2b中，垂直上梯形的长边为CD边。
在本申请实施例中，若投影的梯形既不是水平梯形也不是垂直梯形，则可由用户手动调整投影设备的投影形状，当梯形的上边与横坐标轴之间的角度小于预设角度阈值时，则可以确认图像被调整为水平梯形或垂直梯形。之后可以根据筛选出平行边的方式确定出长边，也可以根据梯形形状的类别寻找出长边。
由于长边是畸变最小甚至可理解为无畸变的边故此长边可不作滤波处理。离长边越远像素点的畸变程度越大，基于此，本申请实施例中可基于步骤303确定出投影图像中任一像素点的相关系数，该相关系数在一定程度上反映了相应像素点的畸变程度。
如可定义投影图像中任意点均为目标像素点，针对任意目标像素点而言，可在步骤303中，确定目标像素点相对长边的相关系数；其中，目标像素点距离长边越远，相关系数越大。
如图4a所示，目标像素点为p0点，坐标为(xp，yp)。在图4a所示的垂直下梯形中需要计算目标像素点p0与长边(AB边)在垂直方向的距离，即计算|yp-y1|。在图4b所示的水平左梯形中，计算目标像素点p0与长边(BD边)在水平方向的距离，即计算|xp-x3|。也即，在本申请实施例中，若长边为上边或下边，则像素点与长边的距离为垂直方向的距离，若长边为左边或右边，则像素点与长边的距离为水平方向的距离。
得到目标像素点相对长边的距离之后，可以基于相关系数确定公式(1)确定目标像素点相对长边的相关系数。
其中，λ表示相关系数、Lp表示所述目标像素点相对长边的距离，Lc为平行边之间的距离。
如图4c所示，针对水平梯形(包括水平左梯形和水平右梯形)，Lc可为|x3-x2|或|x1-x0|。
如图4d所示，针对垂直梯形(包括垂直上梯形和垂直下梯形)，Lc可为|y1-y3|或|y0-y2|。
得到相关系数之后，可采用相关系数来确定滤波系数，以便于对目标像素点进行校正。
如在步骤304中，可实施为基于目标像素点的相关系数确定目标像素点的邻域内各邻域点的滤波系数；其中，滤波系数与相关系数具有正相关关系，且各邻域点与目标像素点的距离具有反相关关系。
在一些可能的实施方式中，可基于滤波系数确定公式(2)确定以目标像素点为基准的预设邻域内各邻域点的滤波系数，此处，各邻域点包括了目标像素点。
其中，k表示邻域点的滤波系数，d表示邻域点与目标像素点之间的像素距离，λ表示邻域点相对长边的相关系数。G(d,λ)，表示滤波系数的分布函数，分布函数的输出结果与λ具有正相关关系且与d具有负相关关系。
需要注意的是，由于相关系数与像素点距离长边的距离相关，故此，针对任一帧图像，同一像素行或同一像素列各像素点的相关系数相同。
在公式(2)中，G(d，λ)满足λ越大，对像素点的平滑程度越大，λ越小，对像素点锐化程度越大。滤波平滑程度或锐化程度决定滤波系数。基于此，在一种可能的实施方式中相关系数越小目标像素点越接近梯形中的长边。当相关系数为0时目标像素点在长边上，此时目标像素点的滤波系数为1，目标像素点的邻域内其他像素点的滤波系数为0。相关系数越大目标像素点越接近长边的对边，当相关系数为1时，目标像素点在长边的对边上，此时目标像素点的滤波系数为/>邻域内其他点的滤波系数为/>
步骤305，基于各邻域点的滤波系数对目标像素点进行校正。
在本申请实施例中，通过滤波系数对图像的原始像素值进行校正，使图像中像素点的像素值能根据邻域点的像素值变化，保证了处理器将梯形的顶点坐标偏移形成矩形后，用户观看图像时，图像中所有的像素点的清晰度基本相同。
在本申请实施例中，获得各邻域点对应的滤波系数之后，对各邻域的像素值、以各邻域点的滤波系数为权重，采用加权求和的方式确定目标像素点的校正后的像素值。
在一种可能的实施例中，若投影图像为灰度图像，将像素点的灰度值作为该像素点的像素值，并通过滤波系数对各目标像素点的像素值进行校正，校正后的像素点用于投影图像的显示。若投影图像为彩色图像，则先将彩色图像转化为灰度图像，通过滤波系数对转化后的灰度图像中各目标像素点的像素值进行校正，校正完成后将转化后的灰度图像再次转化为彩色图像并显示。
为便于理解，接下来以图5a为例介绍本申请描述的一种投影面内的投影图像的校正方法。
在如图5a所示的垂直下梯形中，梯形四个顶点坐标A(x0，y0)、B(x1，y1)、C(x2，y2)、D(x3，y3)的具体坐标值为A(0，80)、B(100，80)、C(10，0)、D(90，0)。因为|y1-y0|＝|80-80|＝0且|y3-y2|＝|0-0|＝0，所以梯形为垂直梯形。又因为|AB|＝|x0-x1|＝|0-100|＝100，|CD|＝|x2-x3|＝|10-90|＝80，所以AB边长度大于CD边，即AB边为长边，该梯形为垂直下梯形。
若目标像素点的坐标为P0(40,40)，则目标像素点所在像素行的滤波系数/>
在像素行中，若以目标像素点p0为中心，以2为邻域范围，如图5b所示，目标像素点p0的邻域点p-2、p-1、p1、p2与目标像素点的像素距离d分别为-2、-1、0、1、2，其中d＝0表示目标像素点与它本身的像素距离。
此时，将目标像素点和各邻域点的相关系数和滤波系数代入公式(2)中，根据可计算出各邻域点对应的滤波系数分别为 将各滤波系数构建为一个5阶滤波核K＝[k-2，k-1，k0，k1，k2]。
设目标像素点p0像素值为p0＝125、邻域点p-2、p-1、p1、p2的像素值分别为50、100、75、90，则目标像素点构建为一个五列一行的矩阵P＝[p-2，p-1，p0，p1，p2]。可以通过公式(3)校正p0像素值。
P′＝KPT..........(3)
其中，P′表示目标像素点校正后的像素值，K表示滤波核，P表示目标像素点像素值与各领域点像素值构成的矩阵，PT表示对矩阵P的转置。
根据公式(3)计算p0校正后的像素值为：
P′＝50×0.072+100×0.2392+125×0.3568+75×0.2392+90×0.072＝96.54≈97
因为图像没有浮点数，也就是没有小数，因此对P′四舍五入取整数。
在本申请另一实施例中，若目标像素点是所在扫描行或扫描列的第一个或最后一个像素点，则以目标像素点为中心，对邻域内的各像素点做镜像操作，根据镜像后的滤波系数和像素值计算目标像素点校正后的像素值。
例如，若p0所在像素行有m个像素点，pm-2、pm-1、pm的像素值分别为75、80、95，此时pm-2、pm-1对应的滤波系数为km-2＝0.072，km-1＝0.2392，此时若要计算pm校正后的像素值，需要先将pm-2、pm-1对应的像素值和滤波系数以pm为中心镜像，即将只有三个像素点的邻域扩充为(pm-2、pm-1、pm、pm+1、pm+2)，如图6所示pm+1与pm-1的滤波系数和像素值相同、pm+2与pm-2的滤波系数和像素值相同。
假设(pm-2、pm-1、pm、pm+1、pm+2)的滤波系数构成的矩阵为：
K＝[0.072，,0.2392，0.3568，0.2392，0.072]，它们的像素值构成的矩阵为P＝[75，80，95，80，75]。
pm校正后的像素值＝75×0.072+80×0.2392+95×0.3568+75×0.072+80×0.2392≈83
在本申请一些实施例中，对于目标像素点相对长边的像素点不计算滤波系数。若图像为水平梯形，则目标像素点的像素值校正方法与垂直梯形的校正方法相同。
如图7所示，若梯形为垂直上梯形，具体坐标值为A(10，80)、B(90，80)、C(0，0)、D(100，0)，目标像素点为(40,40)，则以CD边为长边计算各像素点的滤波系数，计算5阶滤波系数为k-2＝0.072，k-1＝0.2392，k0＝0.3568，k1＝0.2392，k2＝0.072，根据滤波系数计算目标像素点所在像素行的各像素点校正后的像素值。针对垂直下梯形中的其他像素行，计算像素行相应的相关系数，再根据相关系数计算各个像素点的滤波系数，最后根据滤波系数对各个像素点的像素值进行校正。
如图8a所示，若梯形为水平左梯形，目标像素点及其各邻域点如图8b所示，选择像素列中的像素点作为目标像素点的各邻域点，则以BD边为长边计算各像素点的滤波系数，根据滤波系数计算各像素点校正后的像素值。
如图9所示，若梯形为水平右梯形，则以AC边为长边计算各像素点的滤波系数，根据滤波系数计算各像素点校正后的像素值。
在本申请实施例中，邻域范围决定滤波系数的阶数，若邻域范围为n，则滤波系数的阶数为2n+1阶。
在本申请中，当所有像素点的像素值都校正完成之后，将校正后的投影图像转化为矩形。由于已经通过滤波系数对投影图像的中的像素值进行校正，虽然转化后的矩形图像是将投影图像中各像素行或像素列拉伸到与长边星通的长度，但是矩形图像中各像素点的清晰度在经过拉伸后的保持统一，避免了矩形图像的失真。
在示例性实施例中，本申请还提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，例如包括指令的程序存储组件160，上述指令可由投影设备100的主控制芯片170执行以完成上述投影图像的处理方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被主控制芯片170执行时实现如本申请提供的投影图像的处理方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、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。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种投影面内的投影图像的校正方法，其特征在于，所述投影图像的外轮廓为梯形形状，所述方法包括：
获取所述投影图像在所述投影面的顶点坐标；
基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边；
确定目标像素点相对所述长边的相关系数；其中，所述目标像素点距离所述长边越远所述相关系数越大，所述目标像素点为所述投影图像中的任意点；
基于所述目标像素点的所述相关系数确定所述目标像素点的邻域内各邻域点的滤波系数；其中，所述滤波系数与所述相关系数具有正相关关系，且与邻域点与所述目标像素点的距离具有反相关关系；
基于各邻域点的滤波系数对所述目标像素点进行校正；
所述确定目标像素点相对所述长边的相关系数，具体包括：
基于以下相关系数确定公式确定所述相关系数：
其中，λ表示所述相关系数、Lp表示所述目标像素点相对所述长边的距离、Lc为所述平行边之间的距离；
所述基于所述目标像素点的所述相关系数确定所述目标像素点的邻域内各邻域点的滤波系数，具体包括：
基于以下滤波系数确定公式确定所述各邻域点的滤波系数：
k＝G(d,λ),0<λ≤1
k＝1,λ＝0且d＝0
k＝0,λ＝0且d≠0
其中，k表示邻域点的滤波系数、d表示邻域点与所述目标像素点之间的像素距离、λ表示所述邻域点相对所述长边的相关系数、G(d,λ)表示滤波系数的分布函数，所述分布函数的输出结果与λ具有正相关关系且与d具有负相关关系；
所述基于各邻域点的滤波系数对所述目标像素点进行校正，具体包括：
获取各邻域点的像素值；
对各邻域的像素值和各邻域点的滤波系数，采用加权求和的方式确定所述目标像素点的校正后的像素值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯形形状包括上边、下边、左边和右边、且每个顶点坐标包括水平方向坐标值和垂直方向坐标值，所述基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边，具体包括：
若所述左边和所述右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述左边的长度小于所述右边的长度，则所述梯形形状为水平左梯形，在所述水平左梯形中所述长边为所述右边；
若所述左边和所述右边中任一边的上顶点的水平坐标值和下顶点的水平坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述左边的长度大于所述右边的长度，则所述梯形形状为水平右梯形，在所述水平右梯形中所述长边为所述左边；
若所述上边和所述下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与右顶点的垂直坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述上边的长度大于所述下边的长度，则所述梯形形状为垂直下梯形，在所述垂直下梯形中所述长边为所述上边；
若所述上边和所述下边中任一边的左顶点的垂直坐标值与左顶点的垂直坐标值之间的坐标差小于预设门限、且所述上边的长度小于所述下边的长度，则所述梯形形状为垂直上梯形，在所述垂直上梯形中所述长边为所述下边。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述目标像素点距离所述长边的距离，具体包括：
若所述平行边沿着水平方向延展，则确定所述目标像素点与所述长边在垂直方向的距离；
若所述平行边沿着垂直方向延展，则确定所述目标像素点与所述长边在水平方向的距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波系数为n+1阶，其中n为偶数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯形形状包括上边、下边、左边和右边、所述基于所述顶点坐标确定所述梯形形状中平行边中的长边，具体包括：
若基于所述顶点坐标确定所述上边和所述下边平行，则从所述上边和所述下边中选择出所述长边；
若基于所述顶点坐标确定所述左边和所述右边平行，则从所述左边和所述右边中选择出所述长边。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述顶点坐标确定所述上边和所述下边是否平行，具体包括：
若所述上边的两顶点的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值且所述下边的两顶点的垂直坐标值之间的距离小于预设阈值，则所述上边和所述下边平行，否则所述上边和所述下边不平行；
基于所述顶点坐标确定所述左边和所述右边是否平行，具体包括：
若所述左边的两顶点的水平坐标值之间的距离小于预设阈值且所述右边的两顶点的水平坐标值之间的距离小于预设阈值，则所述左边和所述右边平行，否则所述左边和所述右边不平行。
7.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：
处理器、光源、光阀、投影镜头；
用于存储所述处理器可执行指令的计算机可读存储介质；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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