CN114928728A - 投影设备及异物检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请一些实施例中提供一种投影设备及异物检测方法，通过获取图像中检测区域的平均灰度值，并根据平均灰度值调整相机拍摄图像的亮度。其中，检测区域为投影面中除投影区域之外的区域。在调整图像亮度之后，获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据。如果距离变化数据大于距离阈值，和/或图像差异数据大于差异阈值，控制降低光源的亮度。这样，通过在检测区域中基于相机拍摄的图像进行异物检测和/或在投影区域中基于距离传感器采集的距离数据进行异物检测，即使存在光线干扰和/或摄像头拍摄的图像质量差，仍然可以精准的检测用户是否进入光源发射区域，提高用户的使用体验。

Description

投影设备及异物检测方法

技术领域

本申请涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种投影设备及异物检测方法。

背景技术

投影设备是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的显示设备。投影设备可以将特定颜色的激光光线通过光学透镜组件的折射作用，投射到屏幕上形成具体影像。基于投影设备的便携性，用户能够在投影过程中对其进行移动，以使图像或视频投影至不同方向。

通常，如果用户直视投影光源或者进入投影设备的光源发射区域，投影光源容易照射用户眼睛，造成伤害。为了避免上述意外的发生，投影设备在开启的状态下，会实时进行异物检测。如果用户靠近光源发射区域，投影设备则会调低光源的投影亮度，以达到保护人眼的效果。

然而，投影设备在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，由于光线干扰以及摄像头拍摄的图像质量差，导致不能精准地检测异物是否进入光源发射区域。进而无法触发调节投影亮度操作，降低用户的使用体验。

发明内容

本申请一些实施例中提供了一种投影设备及异物检测方法，以解决投影设备在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，由于光线干扰以及摄像头拍摄的图像质量差，导致不能精准地检测异物是否进入光源发射区域的问题。

一方面，本申请一些实施例中提供一种投影设备，包括：

光源；

距离传感器，被配置为采集距离数据；

光机，被配置为投射播放内容至投影面中的投影区域；

相机，被配置为拍摄所述投影面中对应的图像；

控制器，被配置为：

获取所述图像中检测区域的平均灰度值，所述检测区域为所述投影面中除所述投影区域之外的区域；

根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度；

获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据；

如果所述距离变化数据大于距离阈值，和/或所述图像差异数据大于差异阈值，控制降低所述光源的亮度。

另一方面，本申请的一些实施例中还提供一种异物检测方法，应用于投影设备，方法具体包括以下步骤：

获取图像中检测区域的平均灰度值，所述检测区域为所述投影面中除所述投影区域之外的区域；

根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度；

获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据；

如果所述距离变化数据大于距离阈值，和/或所述图像差异数据大于差异阈值，控制降低所述光源的亮度。

由以上技术方案可知，本申请一些实施例中提供一种投影设备及异物检测方法，本申请通过获取所述图像中检测区域的平均灰度值，并根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度。其中，所述检测区域为所述投影面中除所述投影区域之外的区域。在调整图像亮度之后，获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据。如果所述距离变化数据大于距离阈值，和/或所述图像差异数据大于差异阈值，控制降低光源的亮度。这样，投影设备在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，即使存在光线干扰和/或摄像头拍摄的图像质量差，仍然可以精准的检测用户是否进入光源发射区域，并触发调节投影亮度操作。缓解光源发出的亮光对用户眼睛造成损害，提高用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例中投影设备投影摆放状态示意图；

图2为本申请实施例中投影设备光路示意图；

图3为本申请实施例中投影设备的电路架构示意图；

图4为本申请实施例中投影设备结构示意图；

图5为本申请实施例中投影设备的镜头结构示意图；

图6为本申请实施例中投影设备的距离传感器和相机结构示意图；

图7为本申请实施例中投影设备实现显示控制的***框架示意图；

图8为本申请实施例中投影设备执行异物检测的示意图；

图9为本申请实施例中投影面中一种检测区域的示意图；

图10为本申请实施例中投影面中另一种检测区域的示意图；

图11为本申请实施例中投影设备计算得到距离变化数据的示意图；

图12为本申请实施例中投影设备计算得到图像差异数据的示意图；

图13为本申请实施例中投影图像中矩形区域的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的和实施方式更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

其中，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。

术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其他组件。

术语“模块”是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。

本申请实施例可以应用于各种类型的投影设备。下文中将以投影设备为例，对投影设备以及自动调焦方法进行阐述。

投影设备是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备，投影设备可以通过不同的接口同计算机、广电网络、互联网、VCD(Video Compact Disc：视频高密光盘)、DVD(Digital Versatile Disc Recordable：数字化视频光盘)、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影设备广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所等。

图1示出了本申请一实施例投影设备的摆放状态示意图，图2示出了本申请一实施例投影设备光路示意图。

在本申请一些实施例中，参考图1-2，本申请一些实施例提供的一种投影设备包括投影屏幕1和投影设备2。投影屏幕1固定于第一位置上，投影设备2放置于第二位置上，使得其投影出的画面与投影屏幕1吻合。投影设备2包括激光光源100，光机200，镜头300，投影介质400。其中，激光光源100为光机200提供照明，光机200对光源光束进行调制，并输出至镜头300进行成像，投射至投影介质400形成投影画面。

在本申请一些实施例中，投影设备2的激光光源100包括激光器组件110和光学镜片组件120，激光器组件110发出的光束可透过光学镜片组件120进而为光机200提供照明。其中，例如，光学镜片组件120需要较高等级的环境洁净度、气密等级密封；而安装激光器组件的腔室可以采用密封等级较低的防尘等级密封，以降低密封成本。

在本申请一些实施例中，投影设备2的光机200可实施为包括蓝色光机、绿色光机、红色光机，还可以包括散热***、电路控制***等。其中，在本申请一些实施例中，投影设备2的发光部件还可以通过LED光源实现。

图3示出了本申请一实施例投影设备的电路架构示意图。在本申请一些实施例中，该投影设备2可以包括显示控制电路10、激光光源20、至少一个激光器驱动组件30以及至少一个亮度传感器40，该激光光源20可以包括与至少一个激光器驱动组件30一一对应的至少一个激光器。其中，该至少一个是指一个或多个，多个是指两个或两个以上。

基于该电路架构，投影设备2可以实现自适应调整。例如，通过在激光光源20的出光路径中设置亮度传感器40，使亮度传感器40可以检测激光光源的第一亮度值，并将第一亮度值发送至显示控制电路10。

该显示控制电路10可以获取每个激光器的驱动电流对应的第二亮度值，并在确定该激光器的第二亮度值与该激光器的第一亮度值的差值大于差值阈值时，确定该激光器发生COD故障；则显示控制电路可以调整激光器的对应的激光器驱动组件的电流控制信号，直至该差值小于等于该差值阈值，从而消除该蓝色激光器的COD故障；该投影设备2能够及时消除激光器的COD故障，降低激光器的损坏率，提高投影设备2的图像显示效果。

图4示出了本申请一实施例投影设备的结构示意图。

在本申请一些实施例中，该投影设备2中的激光光源20可以包括独立设置的蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203，该投影设备2也可以称为三色投影设备，蓝色激光器201、红色激光器202和绿色激光器203均为模块轻量化(Mirai Console Loader，MCL)封装激光器，其体积小，利于光路的紧凑排布。

在本申请一些实施例中，控制器包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，视频处理器，音频处理器，图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，RAMRandom Access Memory，RAM)，ROM(Read-Only Memory，ROM)，用于输入/输出的第一接口至第n接口，通信总线(Bus)等中的至少一种。

在本申请一些实施例中，投影设备2启动后可以直接进入上次选择的信号源的显示界面，或者信号源选择界面，其中信号源可以是预置的视频点播程序，还可以是HDMI接口，直播电视接口等中的至少一种，用户选择不同的信号源后，投影机可以显示从不同信号源获得的内容。

在本申请一些实施例中，投影设备2可以配置相机，相机用于和投影设备2协同运行，以实现对投影过程的调节控制。例如，投影设备2配置的相机可具体实施为3D相机，或双目相机；在相机实施为双目相机时，具体包括左相机以及右相机；双目相机可获取投影设备2对应的幕布，即投影面所呈现的图像及播放内容，该图像或播放内容由投影设备2内置的光机200进行投射。

其中，相机可以用于拍摄投影面中显示的图像，可以是摄像头。摄像头可以包括镜头组件，镜头组件中设有感光元件和透镜。透镜通过多个镜片对光线的折射作用，使景物的图像的光能够照射在感光元件上。感光元件可以根据摄像头的规格选用基于电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体的检测原理，通过光感材料将光信号转化为电信号，并将转化后的电信号输出成图像数据。

图5示出了在本申请一些实施例中投影设备2的镜头结构示意图。为了支持投影设备2的自动调焦过程，如图5所示，投影设备2的镜头300还可以包括光学组件310和驱动马达320。其中，光学组件310是由一个或多个透镜组成的透镜组，可以对光机200发射的光线进行折射，使光机200发出的光线能够透射到投影面上，形成透射内容影像。

光学组件310可以包括镜筒以及设置在镜筒内的多个透镜。根据透镜位置是否能够移动，光学组件310中的透镜可以划分为移动镜片311和固定镜片312，通过改变移动镜片311的位置，调整移动镜片311和固定镜片312之间的距离，改变光学组件310整体焦距。因此，驱动马达320可以通过连接光学组件310中的移动镜片311，带动移动镜片311进行位置移动，实现自动调焦功能。

其中，本申请部分实施例中的调焦过程是指通过驱动马达320改变移动镜片311的位置，从而调整移动镜片311相对于固定镜片312之间的距离，即调整像面位置，因此光学组件310中镜片组合的成像原理，调整焦距实则为调整像距，但就光学组件310的整体结构而言，调整移动镜片311的位置等效于调节光学组件310的整体焦距调整。

当投影设备2与投影面之间相距不同距离时，需要投影设备2的镜头调整不同的焦距从而在投影面上透射清晰的图像。而在投影过程中，投影设备2与投影面的间隔距离会受用户的摆放位置的不同而需要不同的焦距。因此，为适应不同的使用场景，投影设备2需要调节光学组件310的焦距。

图6示出了在本申请一些实施例中距离传感器和相机结构示意图。如图6所示，投影设备2还可以内置或外接相机700，相机700可以对投影设备2投射的画面进行图像拍摄，以获取投影内容图像。投影设备2再通过对投射内容图像进行清晰度检测，确定当前镜头焦距是否合适，并在不合适时进行焦距调整。基于相机700拍摄的投影内容图像进行自动调焦时，投影设备2可以通过不断调整镜头位置并拍照，并通过对比前后位置图片的清晰度找到调焦位置，从而将光学组件中的移动镜片311调整至合适的位置。例如，控制器500可以先控制驱动马达320将移动镜片311调焦起点位置逐渐移动至调焦终点位置，并在此期间不断通过相机700获取投影内容图像。再通过对多个投影内容图像进行清晰度检测，确定清晰度最高的位置，最后控制驱动马达320将移动镜片311从调焦终端调整到清晰度最高的位置，完成自动调焦。

对于自动调焦过程，在获取自动调焦指令后，投影设备2的控制器可以响应于自动调焦指令，通过距离传感器600获取间隔距离。其中，距离传感器600可以是能够检测目标距离的激光雷达、红外雷达等基于飞行时间(Time ofFlight，TOF)原理的传感器设备。距离传感器600可以设置在光机200位置，包括信号的发射端和接收端。在进行间隔距离检测过程中，距离传感器600的发射端可以向投影面400方向发射无线信号，无线信号在接触到投影面400后，会被反射回距离传感器600接收端，从而根据发射端发出信号的时间和接收端接收信号的时间计算信号飞行时间，再结合飞行速度可以得到无线信号实际飞行距离，进而计算出投影面400与光机200之间的间隔距离。

对于自动调焦过程，在获取自动调焦指令后，投影设备2的控制器可以响应于自动调焦指令，通过距离传感器600获取间隔距离。其中，距离传感器600可以是能够检测目标距离的激光雷达、红外雷达等基于飞行时间(Time ofFlight，TOF)原理的传感器设备。距离传感器600可以设置在光机200位置，包括信号的发射端和接收端。在进行间隔距离检测过程中，距离传感器600的发射端可以向投影面400方向发射无线信号，无线信号在接触到投影面400后，会被反射回距离传感器600接收端，从而根据发射端发出信号的时间和接收端接收信号的时间计算信号飞行时间，再结合飞行速度可以得到无线信号实际飞行距离，进而计算出投影面400与光机200之间的间隔距离。

图7示出了本申请一实施例投影设备实现显示控制的***框架示意图。

在本申请一些实施例中，投影设备2具备长焦微投的特点，其控制器通过预设算法可对投影光图像进行显示控制，以实现显示画面自动梯形校正、自动入幕、自动避障、自动调焦以及防射眼等功能。

在本申请一些实施例中，投影设备2配置有陀螺仪传感器；设备在移动过程中，陀螺仪传感器可感知位置移动并主动采集移动数据；然后通过***框架层将已采集数据发送至应用程序服务层，支撑用户界面交互、应用程序交互过程中所需应用数据，采集数据还可用于控制器在算法服务实现中的数据调用。

在本申请一些实施例中，投影设备2配置有距离传感器600，在距离传感器600采集到相应数据后，数据将被发送至服务层对应的飞行时间服务；上述飞行时间服务获取数据后，将采集数据通过进程通信框架发送至应用程序服务层，数据将用于控制器的数据调用、用户界面、程序应用等交互使用。

在本申请一些实施例中，投影设备2配置有用于采集图像的相机700，相机700可实施为双目相机、深度相机或3D相机等；相机采集数据将发送至摄像头服务，然后由摄像头服务将采集图像数据发送至进程通信框架和/或投影设备校正服务；投影设备校正服务可接收摄像头服务发送的相机700采集数据，控制器针对所需实现的不同功能可在算法库中调用对应的控制算法。

在本申请一些实施例中，通过进程通信框架、与应用程序服务进行数据交互，然后经进程通信框架将计算结果反馈至校正服务；校正服务将获取的计算结果发送至投影设备操作***，以生成控制信令，并将控制信令发送至光机控制驱动以控制光机工况、实现显示图像的自动校正。

在本申请一些实施例中，校正服务向距离传感器600发送信令，查询投影设备2当前状态，控制器将接受来自距离传感器600的数据反馈。校正服务向进程通信框架发送通知算法服务以启动防射眼流程信令，进程通信框架将从算法库进行服务能力调用以调取对应算法服务，算法可包括拍照检测算法、截图画面算法、以及异物检测算法等。进程通信框架基于上述算法服务可返回异物检测结果至校正服务；针对返回结果，若达到预设阈值条件，控制器将控制用户界面显示提示信息以及降低显示亮度。

在本申请一些实施例中，投影设备2被配置为儿童观影模式时，控制器将自动开启防射眼开关。在接收加速度传感器发送的位置移动数据或接收其他传感器所采集的异物入侵数据后，控制器控制投影设备2开启防射眼开关。这样，如果用户直视投影光源或者进入投影设备2的光源发射区域，投影光源容易照射用户眼睛，造成伤害。为了避免上述意外的发生，投影设备2在开启的状态下，会实时进行异物检测。如果用户靠近光源发射区域，投影设备2则会调低光源的投影亮度，以达到保护人眼的效果。

然而，投影设备2在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，由于光线干扰以及摄像头拍摄的图像质量差，导致不能精准地检测异物是否进入光源发射区域。进而无法触发调节投影亮度操作，降低用户的使用体验。

为此，本申请一些实施例中提供了一种投影设备，所述投影设备2包括：光源、光机200、距离传感器600、相机700以及控制器。其中，距离传感器600被配置为采集距离数据；光机200被配置为投射播放内容至投影面400中的投影区域；相机700被配置为拍摄投影面400中对应的图像。控制器预先对相机700拍摄图像的亮度进行调整，并在调整亮度后获取距离数据传感器600和相机700所采集的数据。当采集的数据触发任一预设条件时，控制器则控制光源降低显示亮度。避免出现投影设备2在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，由于光线干扰以及摄像头拍摄的图像质量差，导致不能精准地检测异物是否进入光源发射区域的情况。其中，控制光源降低显示亮度的过程也就是护眼过程。为便于描述此处光源为上述的激光光源20。

以下结合图8对本申请一些实施例提供的投影设备执行异物检测的过程进行进一步阐述。

在本申请一些实施例中，图8示出了本申请实施例中投影设备执行异物检测的示意图。参见图8，投影设备2中的控制器被配置为：

S1、获取图像中检测区域的平均灰度值，检测区域为投影面中除投影区域之外的区域。并根据平均灰度值调整相机拍摄图像的亮度。

在本申请一些实施例中，在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，由于投影区域与投影面中除投影区域外的区域之间的亮暗对比强烈，相机700执行拍摄过程中会倾向于清晰拍摄投影区域，而忽略投影面中除投影区域外的区域对应的信息。这样，由于投影面中除投影区域外的区域对应的亮度较低，会出现不能精准地检测异物是否进入光源发射区域的情况。同时，在检测异物的过程中，用户通常会从投影面400中除投影区域之外的区域进入投影区域内。因此，图9示出了本申请实施例中投影面中一种检测区域的示意图，参见图9，本申请在投影区域的四周设置检测区域并根据检测区域提升图像亮度，以便于增强图像中的有效信息，以及提高异物检测的检测精度。

图10示出了本申请实施例中投影面中另一种检测区域的示意图。参见图10，在本申请一些实施例中，控制器被配置为：获取图像与投影区域的单应性矩阵。基于单应性矩阵计算在相机坐标系下投影区域的角点坐标。根据角点坐标计算得到投影区域的宽度和高度。在投影区域宽度方向的两侧延伸出三分之一宽度，形成延伸宽度区域，以及在投影区域高度方向的两侧延伸出三分之一高度，形成延伸高度区域；基于延伸宽度区域和延伸高度区域生成检测区域。

示例性的，控制器获取基于相机700拍摄的图像计算得到投影区域的四个角点与四个边缘中点在光机坐标系下的坐标值。并基于坐标值拟合平面获取投影面400与光机200的夹角。根据夹角关系获取四个角点与四个边缘中点在投影面400的世界坐标系中的对应坐标。接着，利用光机200投射校正图像至投影面400，获取校正图卡在光机坐标系下的坐标与投影面400对应点的坐标，可计算得到单应性矩阵。最后，通过单应性矩阵将投影区域的四个角点与四个边缘中点在光机坐标系下的坐标值转换为对应在相机坐标系下的坐标值。以根据四个角点与四个边缘中点在相机坐标系下的坐标值确定投影区域在投影图像中的位置、高度、宽度和区域面积。

这样，控制器基于投影区域的宽度和高度生成检测区域。示例性的，当投影区域的四个角点坐标分别为(3，3)、(6，3)、(6，6)以及(3，6)时，则延伸出三分之一宽度d1为3×1/3＝1米，则延伸出三分之一高度d2为3×1/3＝1米。在投影区域宽度和高度方向的两侧分别进行区域延伸，延伸高度区域和延伸宽度区域组成检测区域，即为投影区域四周的“回”形区域。

在本申请另一些实施例中，控制器被配置为：根据角点坐标计算得到投影区域的区域面积。基于区域面积和预设比例对投影区域进行缩放，得到缩放后的区域面积。在投影区域的四周设置检测区域，检测区域对应的区域面积为缩放后的区域面积。

示例性的，当投影区域的四个角点坐标分别为(3，3)、(6，3)、(6，6)以及(3，6)，预设比例为三分之一时，投影区域的区域面积为3×3＝9平方米。则缩放后的区域面积为9×1/3＝3平方米。在投影区域的四周扩展3平方米，即检测区域的区域面积为3平方米。其中，检测区域的设置可根据投影设备2的实际使用情况和环境情况进行设置。例如，可以在投影区域的四周平均扩展四分之三平方米。还可以根据预设的扩展面积在投影区域的四周扩展。如在投影区域宽度方向的扩展面积大于在投影区域高度方向的扩展面积。

在本申请一些实施例中，在获取图像中检测区域的平均灰度值，并根据平均灰度值调整相机700拍摄图像的亮度的步骤中，控制器具体被配置为：如果平均灰度值大于第一灰度阈值，且平均灰度值小于第二灰度阈值，则将图像中各个像素点的像素值进行归一化，得到归一化后的像素值。并将归一化的像素值进行增强处理，得到增强后的像素值。最后，根据增强后的像素值调整相机700拍摄图像的亮度。

示例性的，第一灰度阈值为10，第二灰度阈值为15。如果平均灰度值小于15且大于10，则说明相机700拍摄图像的灰度较低。进而，控制器触发亮度提升过程。首先，根据下述公式(一)对图像归一化。

其中，normXi表示归一化后图像中第i个像素点的像素值，Xi表示归一化前图像中第i个像素点的像素值。

为了将图像中的有效信息增强，控制器还被配置为：根据下述公式(二)对图像进行增强处理。第二预设公式如下：

augXi＝(Xi+(1-Xi)*Xi) 公式(二)；

其中，augXi表示增强处理之后图像中第i个像素点的像素值，Xi表示增强处理之前图像中第i个像素点的像素值。

进而，控制器通过执行亮度提升过程，可以去除图像中的弱光线干扰。同时，将整体的像素点对应的像素值增大，增强图像中的有效信息。以便于提高检测结果的准确度。其中，如果平均灰度值大于第二灰度阈值，则说明相机700拍摄图像的图像亮度满足条件，可执行后续异物检测的过程。反之，如果平均灰度值小于第一灰度阈值，则说明相机700拍摄图像的图像亮度低。若后续仍使用原参数拍摄的图像则不能满足异物检测需求。因此，需要调整摄像头拍照参数，如设置曝光增益和亮度增强参数。

S2、获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据。如果距离变化数据大于距离阈值，和/或图像差异数据大于差异阈值，控制降低光源的亮度。

在本申请一些实施例中，参见图11，在计算得到距离变化数据的步骤中，控制器被配置为：

S301、在距离数据中解析当前帧图像对应的距离值。

S302、解析预设帧数图像相对于当前帧图像的距离变化值。

S303、如果距离值大于距离阈值且距离变化值大于距离变化阈值，则执行S304；反之，执行S305。

S304、控制降低光源的亮度，即触发护眼过程。

S305、控制光源维持在降低亮度前的状态运行，即不触发护眼过程。

在控制器通过预设帧数图像拍摄时刻的距离数据计算得到距离变化数据的过程中，示例性的，在距离数据中解析到至少一个距离值，第一帧数图像拍摄时刻对应的距离值为3.5米，第二帧数图像拍摄时刻对应的距离值为3米。则第二帧图像相对于第一帧图像的距离变化值为|3-3.5|＝0.5米，以根据距离值和距离变化值判断后续是否降低光源的亮度。

在本申请一些实施例中，在根据距离值和距离变化值判断后续是否降低光源的亮度的步骤中，控制器被配置为：设置第一距离范围、第二距离范围以及第三距离范围。其中，第一距离范围小于第二距离范围，第二距离范围小于第三距离范围。以及根据距离数据设置第一变化阈值、第二变化阈值和第三变化阈值。其中，第一变化阈值小于第变化二阈值，第二变化阈值小于第三变化阈值。

示例性的，第一变化阈值ɑ1、第二变化阈值ɑ2和第三变化阈值ɑ3。第一距离范围为0-2米、第二距离范围为2米-3米以及第三距离范围为3米-4米。若当前帧图像对应的距离值在0-2米内，则使用第一变化阈值ɑ1。如距离变化值大于第一变化阈值ɑ1，则判定有物体侵入，并控制降低光源亮度。同理，若当前帧图像对应的距离值在2米-3米内，则使用第二变化阈值ɑ2。如距离变化值大于第二变化阈值ɑ2，则判定有物体侵入，并控制降低光源亮度。若当前帧图像对应的距离值在3米-4米内，则使用第三变化阈值ɑ3。如距离变化值大于第三变化阈值ɑ3，则判定有物体侵入，并控制降低光源亮度。这样，通过设定不同的变化阈值，以及基于距离值动态选择对应的变化阈值进行判断，避免当投影距离较远时，出现微小环境变化而导致检测结果不精准的情况。

在本申请一些实施例中，在解析数据的步骤之后，控制器被配置为：获取投影设备2至投影面400之间的近端阈值和远端阈值；如果距离值大于近端阈值，且距离值小于远端阈值，则执行后续计算距离变化数据的过程。

示例性的，距离传感器600和投影面400之间设置的最近距离为0.02米，即近端阈值为0.02米。距离传感器600和投影面400之间设置的最远距离为4米，即远端阈值为4米。因此，距离传感器600的可信任距离范围即为0.02米-4米。进而，如果距离数据中的距离值位于可信任距离范围内，则执行后续计算距离变化数据的过程。如果距离值小于0.02米，或大于4米，则说明该距离值不位于距离传感器600的可信任距离范围内，即不执行后续计算距离变化数据的过程。

其中，上述当控制器计算得到距离变化数据的过程中，无需对整个投影面区域进行全部计算，仅需计算投影区域中的距离变化数据即可。本申请仅以在投影区域中计算距离变化数据为示例，可根据实际的计算场景和投影实际环境进行设计。

在本申请一些实施例中，为了减少后续计算图像差异数据的计算时间，在计算得到图像差异数据的步骤之前，控制器需执行对投影区域边界的直线预检测处理。具体为：控制器被配置为：获取调整亮度后的图像；将调整亮度后的图像的图像格式转换为YUV格式；提取YUV格式图像中的灰阶度分量；利用预设分量阈值对图像的灰阶度分量进行二值化处理，得到第一目标图像；对第一目标图像进行去除噪声处理，得到去除噪声后的图像；利用边缘检测算法识别去除噪声后的图像，得到投影区域对应的边缘线条；利用直线检测算法识别每条边缘线条，如果边缘线条由至少三条直线构成，则执行获取调整亮度后预设帧数的图像的步骤。

上述对投影区域边界的预检测处理，在人体或物体进入投影区域时，由于投影反射介质发生改变，会使原本为直线的投影边界变为折线或曲线。因此，需基于投影边界变为折线或曲线的图像执行后续的异物检测过程中。

在本申请一些实施例中，参见图12，控制器还被配置为：

S401、在图像差异数据中解析检测区域内的差异图像。

S402、对差异图像依次进行灰度处理和二值化处理，得到第二目标图像。

S403、提取第二目标图像中的前景图像。

S404、计算前景图像的图像面积与检测区域的区域面积的比值。

S405、如果比值大于差异阈值，则执行S406；反之，执行S407。

S406、控制降低光源的亮度，即触发护眼过程。

S407、控制光源维持在降低亮度前的状态运行，即不触发护眼过程。

示例性的，二值化图像包括第一类像素点和第二类像素点，第一类像素点在二值化图像的数值为表示前景的第一数值如1，第二类像素点在二值化图像的数值为表示背景的第二数值如0。根据第一类像素点所在的区域生成前景图像，以及根据第二类像素点所在的区域生成背景图像。通过提取像素点值为1的第一类像素点和像素点值为0的第二类像素点，计算前景图像的图像面积和背景图像的图像面积，得到二值化图像的图像面积。最后，计算前景图像的图像面积与二值化图像的图像面积的比值，进而，通过比值判断后续是否触发护眼过程。同时，设置差异阈值为0.1。如果前景图像的图像面积与二值化图像的图像面积的比值大于0.1，即可控制光机200降低亮度。

在本申请一些实施例中，控制器还被配置为循环执行判断图像差异数据与差异阈值的过程。通过设置阈值次数β，如果出现图像差异数据连续超过阈值次数β大于差异阈值时，则触发护眼过程。

其中，上述当控制器计算得到图像差异数据的过程中，无需对相机700拍摄的投影图像进行全部计算，仅需计算检测区域中的图像差异数据即可。本申请仅以在检测区域中计算图像差异数据为示例，可根据实际的计算场景和投影实际环境进行设计。

在本申请一些实施例中，通常相机700在连续进行拍摄的情况下受光线和/或摄像头质量的影响，连续拍摄的两帧图像会因为整体亮度不同，导致差异图像出现误差。进而，使后续异物检测的检测结果出现异常。为此，为了去除图像中存在的光线干扰，控制器还被配置为：在解析图像差异数据得到检测区域内的差异图像的步骤之后，获取差异图像中的顶部区域，顶部区域为投影区域的顶部边缘至差异图像的顶部边缘之间的区域；计算顶部边缘区域中的平均亮度值；如果平均亮度值大于预设亮度阈值，则更新差异图像对应的亮度值；其中，更新后的亮度值小于更新前的亮度值。

示例性的，参见图13，提取差异图像中的顶部区域T，其中，顶部区域T为投影区域正上方的矩形区域。计算该矩形区域的平均亮度，以及设置预设亮度阈值θ为25。如果平均亮度值大于25，则根据下述公式(三)将差异图像的亮度调整一致。

其中，normI(X)表示调整亮度后图像中第X个像素点的亮度值，I(X)表示调整亮度前图像中第X个像素点的亮度值，θ为预设亮度阈值。

在本申请一些实施例中，通常在光线昏暗的场景下，由于投影区域的亮度最高，因此投影区域的散光会打在检测区域中。这样，在投影区域中播放视频画面时，投影区域中的光线会投射至检测区域中，光线不断变化而影响检测区域的异物检测。为此，本申请通过利用连通区域消除法，去除检测区域中存在的投影散光。具体为，控制器还被配置为：在上述得到第二目标图像的步骤中，识别第二目标图像中的图像连通区域，图像连通区域为第二目标图像中具有相同像素值且像素位置相邻的像素点构成的区域；计算图像连通区域的区域面积；如果存在图像连通区域的区域面积小于第一面积阈值，且区域面积大于第二面积阈值，则去除图像连通区域。

示例性的，设置第一面积阈值占用300个像素点，第二面积阈值占用3000个像素点。如果存在图像连通区域的区域面积占用小于300个像素点，则将该图像连通区域判定为噪声干扰。如果存在图像连通区域的区域面积占用大于3000个像素点，则将该图像连通区域判定为投影区域。这样，通过将面积过大和/或过小的图像连通区域去除如去除噪声干扰区域和投影区域，提高后续检测前景图像的精准度。

在本申请一些实施例中，为了避免环境中布置的灯光类物体而影响异物检测过程，本申请通过利用灯光类物体的位置不变的特性，规避在使用过程中导致相机700拍摄的图像存在亮暗差异的问题。控制器还被配置为：在图像差异数据中解析检测区域内的差异图像之后，对差异图像利用膨胀腐蚀算法进行去噪处理。进而避免出现差异图像中由于灯光、门和窗户反光而导致光线亮暗的情况。

由上述方案可知，上述实施例中提供的投影设备通过获取图像中检测区域的平均灰度值，并根据平均灰度值调整相机700拍摄图像的亮度。其中，检测区域为投影面400中除投影区域之外的区域。在调整图像亮度之后，获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据。如果距离变化数据大于距离阈值，和/或图像差异数据大于差异阈值，控制降低光源的亮度。这样，投影设备2在夜间或光线黑暗的场景下进行异物检测时，即使存在光线干扰和/或摄像头拍摄的图像质量差，可以精准的检测用户是否进入光源发射区域后触发调节投影亮度操作。避免光源对用户人眼造成损害，提高用户的使用体验。

本申请还提供一种异物检测方法，应用于投影设备2，投影设备2包括光源、距离传感器600、光机200、相机700以及控制器；异物检测方法具体包括以下步骤：

获取图像中检测区域的平均灰度值，检测区域为投影面中除投影区域之外的区域。根据平均灰度值调整相机拍摄图像的亮度。获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据。如果距离变化数据大于距离阈值，和/或图像差异数据大于差异阈值，控制降低光源的亮度。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在根据平均灰度值调整相机拍摄图像的亮度的步骤中，如果平均灰度值大于第一灰度阈值，且平均灰度值小于第二灰度阈值，则将图像中各个像素点的像素值进行归一化，得到归一化后的像素值。将归一化的像素值进行增强处理，得到增强后的像素值。根据增强后的像素值调整相机拍摄图像的亮度。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在距离数据中解析当前帧图像对应的距离值以及预设帧数图像相对于当前帧图像的距离变化值。如果距离值大于距离阈值且距离变化值大于距离变化阈值，则控制降低光源的亮度。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在解析数据的步骤之后，获取投影设备至投影面之间的近端阈值和远端阈值。如果距离值大于近端阈值，且距离值小于远端阈值，则执行判断距离值大于距离阈值且距离变化值大于距离变化阈值的过程。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在获取图像中检测区域的平均灰度值的步骤中，获取图像与投影区域的单应性矩阵。基于单应性矩阵计算在相机坐标系下投影区域的角点坐标。根据角点坐标计算得到投影区域的宽度和高度。在投影区域宽度方向的两侧延伸出三分之一宽度，形成延伸宽度区域，以及在投影区域高度方向的两侧延伸出三分之一高度，形成延伸高度区域。基于延伸宽度区域和延伸高度区域生成检测区域。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在获取调整亮度后预设帧数的图像的步骤之前，获取调整亮度后的图像。将调整亮度后的图像的图像格式转换为YUV格式。提取YUV格式图像中的灰阶度分量。利用预设分量阈值对图像的灰阶度分量进行二值化处理，得到第一目标图像。对第一目标图像进行去除噪声处理，得到去除噪声后的图像。利用边缘检测算法识别去除噪声后的图像，得到投影区域对应的边缘线条。利用直线检测算法识别每条边缘线条，如果边缘线条由至少三条直线构成，则执行获取调整亮度后预设帧数的图像的步骤。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在图像差异数据中解析检测区域内的差异图像。对差异图像依次进行灰度处理和二值化处理，得到第二目标图像。提取第二目标图像中的前景图像。计算前景图像的图像面积与检测区域的区域面积的比值。如果比值大于差异阈值，则控制降低光源的亮度。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在解析图像差异数据得到检测区域内的差异图像的步骤之后，获取差异图像中的顶部区域，顶部区域为投影区域的顶部边缘至差异图像的顶部边缘之间的区域。计算顶部边缘区域中的平均亮度值。如果平均亮度值大于预设亮度阈值，则更新差异图像对应的亮度值；其中，更新后的亮度值小于更新前的亮度值。

在本申请一些实施例中，方法还包括：在得到第二目标图像的步骤中，识别第二目标图像中的图像连通区域，图像连通区域为第二目标图像中具有相同像素值且像素位置相邻的像素点构成的区域。计算图像连通区域的区域面积。如果存在图像连通区域的区域面积小于第一面积阈值，且区域面积大于第二面积阈值，则去除图像连通区域。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可，在此不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好地解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

光源；

距离传感器，被配置为采集距离数据；

光机，被配置为投射播放内容至投影面中的投影区域；

相机，被配置为拍摄所述投影面中对应的图像；

控制器，被配置为：

获取所述图像中检测区域的平均灰度值，所述检测区域为所述投影面中除所述投影区域之外的区域；

根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度；

获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据；

如果所述距离变化数据大于距离阈值，和/或所述图像差异数据大于差异阈值，控制降低所述光源的亮度。

2.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述控制器被配置为：

在根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度的步骤中，如果所述平均灰度值大于第一灰度阈值，且所述平均灰度值小于第二灰度阈值，则将所述图像中各个像素点的像素值进行归一化，得到归一化后的像素值；

将所述归一化的像素值进行增强处理，得到增强后的像素值；

根据所述增强后的像素值调整所述相机拍摄图像的亮度。

3.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述控制器被配置为：

在所述距离数据中解析当前帧图像对应的距离值以及预设帧数图像相对于当前帧图像的距离变化值；

如果所述距离值大于所述距离阈值且所述距离变化值大于距离变化阈值，则控制降低所述光源的亮度。

4.根据权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述控制器被配置为：

在解析所述数据的步骤之后，获取所述投影设备至所述投影面之间的近端阈值和远端阈值；

如果所述距离值大于所述近端阈值，且所述距离值小于所述远端阈值，则执行判断所述距离值大于所述距离阈值且所述距离变化值大于距离变化阈值的过程。

5.根据权利要求4所述的投影设备，其特征在于，所述控制器被配置为：

在获取所述图像中检测区域的平均灰度值的步骤中，获取所述图像与所述投影区域的单应性矩阵；

基于单应性矩阵计算在相机坐标系下所述投影区域的角点坐标；

根据所述角点坐标计算得到所述投影区域的宽度和高度；

在所述投影区域宽度方向的两侧延伸出三分之一所述宽度，形成延伸宽度区域，以及在所述投影区域高度方向的两侧延伸出三分之一所述高度，形成延伸高度区域；

基于所述延伸宽度区域和所述延伸高度区域生成所述检测区域。

6.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在获取调整亮度后预设帧数的图像的步骤之前，获取调整亮度后的图像；

将所述调整亮度后的图像的图像格式转换为YUV格式；

提取所述YUV格式图像中的灰阶度分量；

利用预设分量阈值对所述图像的灰阶度分量进行二值化处理，得到第一目标图像；

对所述第一目标图像进行去除噪声处理，得到去除噪声后的图像；

利用边缘检测算法识别所述去除噪声后的图像，得到所述投影区域对应的边缘线条；

利用直线检测算法识别每条所述边缘线条，如果所述边缘线条由至少三条直线构成，则执行获取调整亮度后预设帧数的图像的步骤。

7.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在所述图像差异数据中解析所述检测区域内的差异图像；

对所述差异图像依次进行灰度处理和二值化处理，得到第二目标图像；

提取所述第二目标图像中的前景图像；

计算所述前景图像的图像面积与所述检测区域的区域面积的比值；

如果所述比值大于所述差异阈值，则控制降低所述光源的亮度。

8.根据权利要求7所述的投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在解析所述图像差异数据得到所述检测区域内的差异图像的步骤之后，获取所述差异图像中的顶部区域，所述顶部区域为所述投影区域的顶部边缘至所述差异图像的顶部边缘之间的区域；

计算所述顶部边缘区域中的平均亮度值；

如果所述平均亮度值大于预设亮度阈值，则更新所述差异图像对应的亮度值；其中，更新后的亮度值小于更新前的亮度值。

9.根据权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在得到所述第二目标图像的步骤中，识别所述第二目标图像中的图像连通区域，所述图像连通区域为所述第二目标图像中具有相同像素值且像素位置相邻的像素点构成的区域；

计算所述图像连通区域的区域面积；

如果存在所述图像连通区域的区域面积小于第一面积阈值，且所述区域面积大于第二面积阈值，则去除所述图像连通区域。

10.一种异物检测方法，其特征在于，应用于投影设备，所述投影设备包括光源、距离传感器、光机、相机以及控制器；所述方法具体包括以下步骤：

获取图像中检测区域的平均灰度值，所述检测区域为所述投影面中除所述投影区域之外的区域；

根据所述平均灰度值调整所述相机拍摄图像的亮度；

获取调整亮度后预设帧数的图像以及预设帧数图像拍摄时刻的距离数据，计算得到图像差异数据和距离变化数据；

如果所述距离变化数据大于距离阈值，和/或所述图像差异数据大于差异阈值，控制降低所述光源的亮度。

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