CN115623181A - 一种投影设备及投影画面移动方法 - Google Patents

Abstract

本申请一些实施例中提供一种投影设备及投影画面移动方法，所述投影画面移动方法可以在接收到画面移动指令后，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵。根据旋转矩阵与当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域，根据当前投影区域的顶点坐标、移动方向和移动距离计算顶点移动距离，按照顶点移动距离和当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标。基于旋转矩阵，将目标投影坐标转换至出光面，得到出光投影坐标，控制出光组件按照出光投影坐标将投影内容投射至投影面，解决投影设备在侧投下进行画面移动时投影画面产生形变的问题，提高用户体验。

Description

一种投影设备及投影画面移动方法

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投影画面移动方法。

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，投射到投影区域中并形成具体影像。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，如果投影区域中存在障碍物或者开启避障功能后没有避开障碍物，此时需要通过画面移动功能来避开障碍物；另外由于避障区域不受用户控制，当在投影区域正中心存在障碍物时，避障策略将投影避障在左侧，而用户期望在右侧，此时则需要通过画面移动功能解决；可以通过画面缩放与画面移动来调节至满足用户需求的位置与大小。

然而，目前针对于画面缩放与移动，是通过调节光机数字微镜器件(DigtialMicromirror Devices，DMD)平面的投影坐标来实现的，但当投影设备投影倾斜时，为了使投射到投影面的投影形状保持为矩形，因而需要投影设备通过自动梯形校正，调整光机DMD面的投影坐标为梯形。此时如果直接移动光机DMD平面的投影坐标，会导致投射到投影面的投影形状发生变化，降低用户体验。

发明内容

本申请一些实施例中提供了一种投影设备及投影画面移动方法，以解决投影设备在侧投下进行画面移动时投影画面产生形变的问题。

一方面，本申请一些实施例中提供一种投影设备，包括：出光组件以及控制器。其中所述出光组件被配置为投射投影内容至投影面；所述控制器被配置为：

获取用户输入的画面移动指令，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离；

响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域；

根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离；

按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标；

基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

另一方面，本申请的一些实施例中还提供一种投影画面移动方法，应用于投影设备，所述投影设备包括出光组件以及控制器；所述投影画面移动方法包括：

获取用户输入的画面移动指令，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离；

响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域；

根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离；

按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标；

基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

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投影画面移动方法，所述投影画面移动方法可以在接收到画面移动指令后，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵。根据旋转矩阵与当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域，根据当前投影区域的顶点坐标、移动方向和移动距离计算顶点移动距离，按照顶点移动距离和当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标。基于旋转矩阵，将目标投影坐标转换至出光面，得到出光投影坐标，控制出光组件按照出光投影坐标将投影内容投射至投影面，解决投影设备在侧投下进行画面移动时投影画面产生形变的问题，提高用户体验。

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状态示意图；

图2为本申请实施例中投影设备结构示意图；

图3为本申请实施例中投影设备的光机架构示意图；

图4为本申请实施例中投影设备光路示意图；

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的***框架示意图；

图8为本申请实施例中光机DMD平面的投影坐标移动的示意图；

图9为本申请实施例中投影设备正投时光机DMD平面的投影坐标移动的示意图；

图10为本申请实施例中投影设备侧投时光机DMD平面的投影坐标移动的示意图；

图11为本申请实施例中投影画面移动方法流程示意图；

图12为本申请实施例中获取旋转矩阵的流程示意图；

图13为本申请实施例中当前投影区域的示意图；

图14为本申请实施例中计算顶点移动距离的流程示意图；

图15为本申请实施例中计算目标投影坐标的流程示意图；

图16为本申请实施例中确定最大投影区域是否包含目标投影坐标的流程示意图；

图17为本申请实施例中边长向量与连接向量的示意图；

图18为本申请实施例中移动后的投影投影画面的示意图。

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。

需要说明的是，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它组件。

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。下文中将以投影仪为例，对投影设备以及自动调焦方法进行阐述。

投影仪是一种可以将图像、或视频投射到屏幕上的设备，投影仪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(DigitalVersatile 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。投影仪广泛应用于家庭、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。

在一些实施例中，参考图1-2，本申请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。

在一些实施例中，投影设备的激光光源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。

在一些实施例中，投影设备的光机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。需要说明的是，在一些实施例中，投影仪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。在一些实施例中，该投影设备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。

在一些实施例中，该投影设备中的激光光源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)，RAM Random AccessMemory，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。

在一些实施例中，投影设备可以配置相机，用于和投影设备协同运行，以实现对投影过程的调节控制。例如，投影设备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内置的光机进行投射。

当投影设备移动位置后，其投射角度、及至投影面距离发生变化，会导致投影图像发生形变，投影图像会显示为梯形图像、或其他畸形图像；投影设备控制器可基于相机拍摄的图像，通过耦合光机投影面之间夹角和投影图像的正确显示实现自动梯形校正。

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。

需要说明的是，本申请部分实施例中所述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，所述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。

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。

在一些实施例中，投影设备2配置有飞行时间传感器，在飞行时间传感器采集到相应数据后，所述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。

在一些实施例中，投影设备2配置的相机700可以是双目相机、深度相机或3D相机等；相机700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；所述投影设备校正服务可接收摄像头服务发送的相机采集数据，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2操作***，以生成控制信令，并将控制信令发送至光机200控制驱动以控制光机200工况、实现显示图像的自动校正。

在一些实施例中，当检测到图像校正指令时，投影设备2可以对投影图像进行校正。对于投影图像的校正，可预先创建距离、水平夹角及偏移角之间的关联关系。然后投影设备2中的控制器通过获取光机200至投影面的当前距离，结合所属关联关系确定该时刻光机200与投影面的夹角，实现投影图像校正。其中，所述夹角具体实施为光机200中轴线与投影面的夹角。

在一些实施例中，投影设备2自动完成校正后重新调焦，控制器将检测自动调焦功能是否开启；当自动调焦功能未开启时，控制器将结束自动调焦业务；当自动调焦功能开启时，投影设备2将通过中间件获取飞行时间传感器的检测距离进行计算。

控制器根据获取的距离查询预设的映射表，以获取投影设备2的焦距；然后中间件将获取焦距设置到投影设备2的光机200；其中，中间件为一系列关于调焦控制过程的应用程序。光机200以上述焦距进行发出激光后，摄像头将执行拍照指令；控制器根据获取的拍摄图像、评价函数，判定投影设备2的调焦过程是否完成。

如果判定结果符合预设完成条件，则控制自动调焦流程结束；如果判定结果不符合预设完成条件，中间件将微调投影设备2光机200的焦距参数，例如可以预设步长逐渐微调焦距，并将调整的焦距参数再次设置到光机200；从而实现反复拍照、清晰度评价步骤，最终通过清晰度对比找到最优焦距完成自动调焦。

在一些实施例中，当用户开启投影设备2后，投影设备2可以将用户预先设置好的内容投射到投影面中，所述投影面可以是墙面或者幕布，投影面中可以显示出投影图像，以供用户进行观看。

在一些实施例中，投影设备包括出光组件，用于投射投影内容至投影面，出光组件包括激光光源，光机以及镜头。光机内设置有DMD(数字微镜元件)，是投影设备的核心成像器件，用于画面成像。具体的，激光光源为光机提供照明，光机中DMD(数字微镜元件)按照光机DMD平面的投影坐标调节光源光束，并输出至镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面。

当投影画面投射至投影面时，投影面有障碍物存在或者开启自动避障功能后没有避开障碍物(障碍物识别错误或是不完全避障)，此时投影设备可以通过画面移动功能来避开障碍物；另外由于避障区域不受用户控制，当在投影正中心存在障碍物时，避障策略将投影避障在左侧，而用户期望在右侧，此时也可以通过投影设备的画面移动功能解决；可以通过画面缩放与画面移动来调节至满足用户需求的位置与大小。

在一些实施例中，画面缩放与画面移动是通过调节光机DMD平面的投影坐标来实现的，但当投影设备投影倾斜时，为了使投射到投影面的投影形状保持为矩形，因而需要投影设备通过自动梯形校正，调整光机DMD平面的投影坐标为梯形。此时如果直接移动光机DMD平面的投影坐标，会导致投射到投影面的投影形状发生变化，降低用户体验。

如图8所示，为光机DMD平面的投影坐标移动的示意图。位置1的梯形为投影设备侧投时自动梯形校正后，投射到投影面的投影形状为矩形时光机DMD平面的投影坐标形状，当执行画面移动指令后，光机DMD平面位置1的梯形移动至位置2。由于在位置1时投射到投影面的投影形状为矩形，当移动到位置2时，此时位置1的梯形右边与位置2的梯形左边重合，且位置1的梯形右边长度大于位置2的梯形左边长度。显然，当移动到位置2时，位置2的梯形左边长投射到投影面时的投影长度必然小于位置1的梯形右边长投射到投影面时的投影长度。因而当投影设备侧投时，在光机DMD平面按照梯形的投影坐标直接平移，会使投射到投影面的投影形状发生形变。

画面移动的原理是通过控制图像在光机DMD平面的不同投影坐标上显示，进而实现投影画面移动的效果。如图9所示，为投影设备正投时光机DMD平面的投影坐标移动的示意图。DMD(数字微镜元件)有2K、4K、8K等尺寸，以2K为例，在投影设备正常投影无校正，无避障，无缩放等裁剪画面显示时，光机DMD平面的最大投影坐标为(0，0)，(1920，0)，(1920，1080)，(0，1080)，按照该投影坐标投射即呈现最大投影。此时由于没有画面裁剪，投影画面无法平移，也就是说，投影画面的平移必须是光机DMD平面的投影坐标必须小于最大投影坐标。出光组件按照光机DMD平面的最大投影坐标投射投影内容时，投影的区域最大，即最大投影区域，而投影画面移动需在该最大投影区域之内移动。例如，在投影设备正投时，出光组件与投影面无夹角，此时光机DMD平面的投影坐标为矩形，投射到投影面的投影形状也为矩形，因而投影画面在移动前是矩形，移动后也是矩形。而当投影设备侧投时，如图10所示，为投影设备侧投时光机DMD平面的投影坐标移动的示意图。为使投射到投影面的投影形状为矩形需要通过自动梯形校正，调整光机DMD平面的投影坐标为梯形，相应的，为了保证投影画面在移动前后均为矩形，移动后投影坐标的梯形形状与移动前投影坐标的梯形形状也不一致。

为了解决投影设备在侧投下进行画面移动时投影画面产生形变的问题，本申请一些实施例中还提供一种投影画面移动方法，图11示出了在一些实施例中的投影画面移动方法流程示意图。所述投影画面移动方法可以通过光机DMD平面的投影坐标，并基于画面移动指令进行调整，以获取光机DMD平面移动后的投影坐标，按照移动后的投影坐标将投影内容投射至投影面，以解决移动时投影画面产生形变的问题。所述投影画面移动方法可以应用于投影设备，并且为了满足该投影画面移动方法的实施，所述投影设备可以包括出光组件以及控制器500。其中，如图11所示，控制器500可以用于执行该投影画面移动方法对应的程序步骤，包括以下内容：

S100：获取用户输入的画面移动指令。

其中，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离。用户输入画面移动指令的方式可以包括多种，输入画面移动指令的方式可以包括手动输入和语音输入。其中，手动输入可以通过投影设备上的实体按键，或者投影设备配套遥控器上的实体按键进行输入。例如，用户输入移动距离时，可以通过投影设备配套遥控器上的上、下、左、右键输入移动方向和移动距离，进而控制投影画面移动。语音输入可以通过识别用户的语音，生成画面移动指令。例如，用户可以在接通投影设备的电源后，按下投影设备或投影设备配套遥控器上的画面移动按键，然后输入语音，例如，左移三步，投影设备识别语音中的移动方向和移动距离，即获取画面移动指令。

在一些实施例中，由于用户输入多个移动方向或者投影设备在识别用户语音时识别出多个移动方向，导致获取到的画面移动指令中存在多个方向的情况，例如左移和右移同时存在，或者上移和下移同时存在，进而不能明确投影画面移动的方向。

因此，在获取到用户输入的画面移动指令后，控制器500可以响应于所述画面移动指令，检测所述画面移动指令中的移动方向；如果所述画面移动指令中同时存在相反的移动方向，生成第二提示信息，以及控制所述出光组件投射所述第二提示信息。

例如，用户输入画面移动指令后，控制器500对画面移动指令进行检测，当检测到同时存在相反的移动方向，则生成用于提示用户输入的移动方向异常的第二提示信息，并控制所述出光组件将第二提示信息投射至投影面，第二提示信息可以为“移动方向异常，请重新输入”等用于提示用户重新输入画面移动指令的提示，使得用户重新输入画面移动指令，控制器500重新对画面移动指令进行检测，如果未检测到移动方向异常的情况，则可根据该画面移动指令，执行后续的投影画面移动操作。

S200：响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵。

所述出光面为出光组件中用于画面成像的核心成像器件DMD(数字微镜元件)的光机DMD平面。所述当前出光面的顶点坐标为投影设备自动避障或校正后画面缩放的出光面的顶点坐标。

在一些实施例中，投影设备可以自动对投影区域进行障碍物检测，并通过障碍物检测结果确定投影区域中没有障碍物后投射投影图像，从而实现自动避障功能。也就是说，如果投影区域中存在障碍物，投影设备在执行自动避障过程之前的投影区域与完成避障过程的投影区域是不同的。在一些实施例中，当投影设备的投射角度、及至投影面距离发生变化时，会导致投影图像发生形变，为了保证投影图像为矩形，可以通过投影设备进行自动梯形校正。

因此，通过投影设备的自动避障或自动梯形校正后，其光机DMD平面的顶点坐标会发生变化。投影设备中可以预先配置存储模块，存储模块可以对投影设备的自动避障和自动梯形校正的情况进行实时记录及存储。

当获取到画面移动指令后，投影设备可以从存储模块中读取投影面与出光组件的夹角，计算投影面与出光面之间的旋转矩阵。在一些实施例中，如图12所示，所述投影设备还包括相机600，所述相机600被配置为拍摄投影内容图像；控制器500还被配置为执行以下内容：

获取所述相机拍摄的投影图像，并识别在相机坐标系下所述投影图像中的特征点坐标。再根据所述出光组件和所述相机的硬件参数，将所述特征点坐标转换至出光组件坐标系。再根据出光组件坐标系下的所述特征点坐标，拟合投影平面，以及计算所述投影平面与所述出光面的夹角。根据所述投影平面与所述出光面的夹角，构建所述旋转矩阵。

在确定旋转矩阵的步骤中，控制器500可以控制出光组件投射标定图卡至投影面，然后控制相机拍摄标定图卡的投影图像，所述相机可以为双目相机或RGBD等相机，基于双目相机或RGBD等相机，可获取投影图像中标定图卡特征点在相机坐标系下的坐标。然后根据出光组件与相机之间的外参，控制器500可实现将特征点坐标从相机坐标系转换至出光组件坐标系，然后将出光组件坐标系下所有特征点进行拟合，拟合投影平面，进而拟合投影平面与出光面的夹角，根据投影平面与出光面的夹角，可计算投影面与之间的旋转矩阵。

S300：根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域。

控制器500可以将在出光面坐标系下的当前出光面的顶点坐标，基于所获取的转换矩阵转换为投影面坐标系下的坐标，即可得到当前的实际投影区域的实际位置坐标值。

例如，基于投影面与出光面之间的旋转矩阵，将当前出光面的顶点坐标转换至投影面坐标系下时，如图13所示，对应的坐标为A(x1，y1)，B(x2，y2)，C(x3，y3)，D(x4，y4)，即当前投影区域的顶点坐标。具体的，将当前出光面的顶点坐标代入以下公式，计算当前投影区域：

其中，M为出光组件的硬件参数，即内参，R为旋转矩阵。

S400：根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离。

获取到当前投影区域后，可以根据用户输入的画面移动指令，计算按照画面移动指令移动后的投影区域。在一些实施例中，可以根据移动方向和移动距离移动当前投影区域的顶点坐标，得到移动后的投影区域的顶点坐标，以确定移动后的投影区域。由于随着投影距离的变化，投影面的大小也随着变化，因而顶点坐标的顶点移动距离的选取不能采用固定的长度来表示。因此，如图14所示，控制器500还被配置为执行以下内容：

获取所述移动方向归属的移动方式。

如果所述移动方式为左右移动，根据所述当前投影区域的顶点坐标计算投影宽度比，以及按照所述投影宽度比和所述移动距离计算所述顶点移动距离。如果所述移动方式为上下移动，根据所述当前投影区域的顶点坐标计算投影高度比，以及按照所述投影高度比和所述移动距离计算所述顶点移动距离。

在一些实施例中，所述投影宽度比根据当前投影区域的实际宽度计算得到，所述投影高度比根据当前投影区域实际高度计算得到，因此，控制器500还被配置为执行以下内容：

如果所述移动方式为左右移动，计算所述当前投影区域的第一横坐标差值和第二横坐标差值，所述第一横坐标差值为所述当前投影区域上边长两个顶点的横坐标之差，所述第二横坐标差值为所述当前投影区域下边长两个顶点的横坐标之差。

例如，如图13所示，第一横坐标差值width1为当前投影区域上边长两个顶点A，B的横坐标之差；第二横坐标差值width2为当前投影区域下边长两个顶点C，D的横坐标之差。

根据所述第一横坐标差值和所述第二横坐标差值计算投影宽度比，所述投影宽度比为所述第一横坐标差值和所述第二横坐标差值的均值，即(width1+width2)/2。

同理，如果所述移动方式为上下移动，计算所述当前投影区域的第一纵坐标差值和第二纵坐标差值，所述第一纵坐标差值为所述当前投影区域左边长两个顶点的纵坐标之差，所述第二纵坐标差值为所述当前投影区域右边长两个顶点的纵坐标之差。

例如，如图13所示，第一横坐标差值height1为当前投影区域上边长两个顶点A，D的纵坐标之差；第二横坐标差值height2为当前投影区域下边长两个顶点B，C的纵坐标之差。

根据所述第一纵坐标差值和所述第二纵坐标差值计算投影高度比，所述投影高度比为所述第一纵坐标差值和所述第二纵坐标差值的均值，即(height1+height2)/2。

在一些实施例中，获取所述移动方向归属的移动方式。如果所述移动方式为左右移动，根据以下公式计算顶点移动距离：

其中，width1为第一横坐标差值，width2为第二横坐标差值，step为用户输入的移动距离(步数)。

在一些实施例中，获取所述移动方向归属的移动方式。如果所述移动方式为上下移动，根据以下公式计算顶点移动距离：

其中，height1为第一纵坐标差值，height2为第二纵坐标差值，step为用户输入的移动距离(步数)。

S500：按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标。

针对于不同的移动方式，其移动当前投影区域的顶点坐标也不同。在当前投影区域左右移动时，其当前投影区域顶点的纵坐标不会变化。在当前投影区域上下移动时，其当前投影区域顶点的横坐标不会变化。因此，为了提高响应速度，如图15所示，控制器500还被配置为执行以下内容：

如果所述移动方式为左右移动，将所述当前投影区域顶点的横坐标按照所述移动方向移动所述顶点移动距离，以得到目标投影坐标。

如果所述移动方式为上下移动，将所述当前投影区域顶点的纵坐标按照所述移动方向移动所述顶点移动距离，以得到目标投影坐标。

例如，如果移动方式为左右移动，只需移动当前投影区域顶点的横坐标，如果移动方向为左移，将当前投影区域顶点的横坐标减去顶点移动距离，即目标投影坐标为：

A’(x1-Disstep1，y1)，B′(x2-Diststep1，y2)，C’(x3-Diststep1，y3)，D’(x4-Diststep1，y4)；

如果移动方向为右移，将当前投影区域顶点的横坐标加上顶点移动距离，即目标投影坐标为：

A’(x1+Disstep1，y1)，B′(x2+Disstep1，y2)，C′(x3+Disstep1，y3)，D′(x4+Disstep1，y4)；

如果移动方式为上下移动，只需移动当前投影区域顶点的纵坐标，如果移动方向为上移，将当前投影区域顶点的纵坐标减去顶点移动距离，目标投影坐标为：

A’(x1，y1-Disstep2)，B′(x2，y2-Disstep2))，C′(x3，y3-Disstep2))，D′(x4，y4-Disstep2)；

如果移动方向为下移，将当前投影区域顶点的纵坐标加上顶点移动距离，目标投影坐标为：

A’(x1，y1+Disstep2)，B′(x2，y2+Disstep2))，C′(x3，y3+Disstep2))，D′(x4，y4+Disstep2)。

在一些实施例中，由于当前投影区域的顶点坐标是根据当前出光面的顶点坐标计算的理想的实际投影区域，实际存在误差，计算得到的投影区域进行修正的话则会随着投影画面移动次数的增多，导致误差累计越来越大，最后呈现的效果则是投影画面严重变形。为了避免这个问题，因此每次在计算出投影区域后，需要去修正一下投影形状，防止投影画面移动后，下次移动引入误差传递。修正的方法则是在计算出的投影区域A，B，C，D内选择最大内接16∶9矩形，然后再进行投影画面移动。

在一些实施例中，投影画面移动需在出光组件所能投射的最大投影区域内移动，因此，根据画面移动指令，确定移动后的投影区域后，控制器500需判断移动后的投影区域是否在最大投影区域内，控制器500还被配置为执行以下内容：

根据所述旋转矩阵与所述最大出光面的顶点坐标计算最大投影区域。

例如，出光组件最大出光面的顶点坐标为amax(0，0)，bmax(1920，0)，cmax(1920，1080)，dmax(0，1080)。根据最大出光面的顶点坐标，计算得到最大投影区域的顶点坐标Amax(x1max，y1max)，Bmax(x2max，y2max)，Cmax(x3max，y3max)，Dmax(x4max，y4max)，具体计算公式可参见当前投影区域的计算步骤，再次不做赘述。

如果所述最大投影区域包含所述目标投影坐标，执行将所述目标投影坐标转换至所述出光面的步骤。

如果所述最大投影区域不包含所述目标投影坐标，生成第一提示信息，以及控制所述出光组件投射所述第一提示信息。

判断移动后的投影区域是否在最大投影区域内，需判断移动后的投影区域的顶点坐标，即目标投影坐标是否均在最大投影区域内。例如，如果目标投影坐标均在最大投影区域内，则移动后的投影区域位于最大投影区域内，控制器500可继续执行将目标投影坐标转换至出光面的步骤，如果存在不在最大投影区域内的目标投影坐标，则移动后的投影区域不完全位于最大投影区域内，即移动至最大投影区域以外，控制器500可生成用于提示用户移动后的投影区域到达边界的第一提示信息，并控制出光组件将第一提示信息投射至投影面，提示用户按照该画面移动指令移动后的投影画面超出所能投射的最大投影区域。

在一些实施例中，判断目标投影坐标是否在最大投影区域内，采用二维向量叉乘的原理：即向量a和向量b进行向量叉乘，若结果小于0，则表示向量b在向量a的顺时针方向；若结果大于0，则表示向量b在向量a的逆时针方向；若等于0，表示向量a与向量b共线。其中，顺逆时针是指两向量平移至起点相连，从某个方向旋转到另一个向量小于180度。

可以理解的是，如果移动后的投影区域的顶点在最大投影区域内，沿着最大投影区域走一圈，该顶点相对于行走路径始终保持相同方向，如果移动后的投影区域的顶点在最大投影区域外，沿着最大投影区域走一圈，该顶点相对于行走路径会有不同方向。

因此，基于上述原理，如图16所示，控制器500还被配置为执行以下内容：

根据所述最大投影区域的顶点坐标和所述目标投影坐标，确定边长向量和连接向量，所述边长向量为所述最大投影区域相邻两个顶点坐标间的向量，所述连接向量为每个边长向量的起点坐标与所述目标投影坐标间的向量；

将所述边长向量分别与所述连接向量进行向量叉乘，得到叉乘向量；

如果所述叉乘向量的值同号或者为零，则确定所述最大投影区域包含所述目标投影坐标；

如果所述叉乘向量的值不同号，则确定所述最大投影区域不包含所述目标投影坐标。

例如，如图17所示，依次判断移动后的投影区域四个顶点A’、B’、C’、D’是否在最大投影区域内，以移动后的投影区域的顶点坐标A’为例。按照顺时针选取最大投影区域四条边长的4个边长向量，分别为：AmaxBmax＝(x2max-x1max，y2max-y1max)；BmaxCmax＝(x3max-x2max，y3max-y2max)；CmaxDmax＝(x4max-x3max，y4max-y3max)；DmaxAmax＝(x1max-x4max，y1max-y4max)。

根据移动方向计算最大投影区域的四个顶点与移动后的投影区域的顶点坐标A’的连接线对应的4个连接向量。

如果移动方向为左移，4个连接向量为：AmaxA’＝(x1-Disstep1-x1max，y1-y1max)；BmaxA’＝(x1-Disstep1-x2max，y1-y2max)；CmaxA’＝(x1-Disstep1-x3max，y1-y3max)；DmaxA’＝(x1-Disstep1-x4max，y1-y4max)。

如果移动方向为右移，4个连接向量为：AmaxA’＝(x1+Disstep1-x1max，y1-y1max)；BmaxA’＝(x1+Disstep1-x2max，y1-y2max)；CmaxA’＝(x1+Disstep1-x3max，y1-y3max)；DmaxA’＝(x1+Disstep1-x4max，y1-y4max)。

如果移动方向为上移，4个连接向量为：AmaxA’＝(x1-x1max，y1-Disstep2-y1max)；BmaxA’＝(x1-x2max，y1-Disstep2-y2max)；CmaxA’＝(x1-x3max，y1-Disstep2-y3max)：DmaxA’＝(x1-x4max，y1-Disstep2-y4max)。

如果移动方向为下移，4个连接向量为：AmaxA’＝(x1-x1max，y1+Disstep2-y1max)；BmaxA’＝(x1-x2max，y1+Disstep2-y2max)；CmaxA’＝(x1-x3max，y1+Disstep2-y3max)；DmaxA’＝(x1-x4max，y1+Disstep2-y4max)。

将4个边长向量分别与4个连接向量进行向量叉乘，得到四个叉乘向量，如果叉乘向量小于0，则连接向量位于边长向量的顺时针方向，如果叉乘向量大于0，则连接向量位于边长向量的逆时针方向，如果叉乘向量等于0，则连接向量与边长向量共线。

依次判断四个叉乘向量的值。如果叉乘向量的值不同号，存在大于0的值，即存在连接向量位于边长向量的逆时针方向，则确定最大投影区域不包含移动后的投影区域的顶点坐标A’。如果四个叉乘向量的值同号或为0，均为小于0或等于0的值，即连接向量位于边长向量的顺时针方向或者连接向量与边长向量共线，则确定最大投影区域包含移动后的投影区域的顶点坐标A’。

例如，如图16所示，AmaxBmax×AmaxA’＜0；BmaxCmax×BmaxA’＜0；CmaxDmax×CmaxA’＜0；DmaxAmax×DmaxA’＜0。即4个连接向量均在4个边长向量的顺时针方向，移动后的投影区域的顶点A’在最大投影区域内。

同理，根据上述步骤，可确定移动后的投影区域其他三个顶点B’、C’、D’是否在最大投影区域内，如果移动后的投影区域的顶点A’，B’，C’，D’中存在至少一个顶点在最大投影区域外，则生成第一提示信息，提示用户移动到边。

在一些实施例中，控制器500可以按照逆时针选取最大投影区域四条边长的4个边长向量，分别为Amax Dmax，DmaxCmax，CmaxBmax，BmaxAmax。将4个边长向量分别与4个连接向量进行向量叉乘，得到四个叉乘向量。对应的，依次判断四个叉乘向量的值。如果叉乘向量的值不同号，存在小于0的值，即存在连接向量位于边长向量的顺时针方向，则确定最大投影区域不包含移动后的投影区域的顶点坐标A’，如果四个叉乘向量的值同号或为0，均为大于0或者等于0的值，即连接向量位于边长向量的逆时针方向或者连接向量与边长向量共线，则确定最大投影区域包含移动后的投影区域的顶点坐标A’。

在一些实施例中，依次判断移动后的投影区域的顶点坐标，即目标投影坐标是否均在最大投影区域内，若判断一个顶点位于最大投影区域之外后，直接生成第一提示信息，例如，控制器500依次判断移动后的投影区域的顶点A’，B’，C’，D’是否在最大投影区域内时，根据上述步骤，判断顶点A’是否位于最大投影区域内，若顶点A’位于最大投影区域内，继续判断顶点B’是否位于最大投影区域内，若顶点B’位于最大投影区域外，则直接生成第一提示信息。

S600：基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

如果移动后的投影区域的顶点坐标，即目标投影坐标均在最大投影区域内，控制器500可以将移动后的投影区域的顶点坐标，基于所获取的转换矩阵转换为出光组件坐标系下的出光投影坐标，即可得到出光组件投射根据画面移动指令移动后的投影画面所需的实际位置坐标值，也可以理解为出光组件按照出光投影坐标投射播放内容后即可完成无形变的移动投影画面。

例如，如图17所示，移动后的投影区域的顶点坐标为A’，B’，C’，D’均在最大投影区域内，基于投影面与出光面之间的旋转矩阵，将移动后的投影区域的顶点坐标转换至出光组件坐标系下，得到出光投影坐标。出光组件按照出光投影坐标将投影内容投射至投影面，如图18所示，即实现投影画面的移动。

基于上述投影画面移动方法，在本申请的一些实施例中还提供一种投影设备，包括：出光组件以及控制器，其中所述出光组件被配置为投射播放内容至投影面；所述控制器被配置为：

S100：获取用户输入的画面移动指令，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离。

S200：响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵。

S300：根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域。

S400：根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离。

S500：按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标。

S600：基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

由以上技术方案可知，上述实施例提供的投影设备可以在接收到画面移动指令后，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵。根据旋转矩阵与当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域，根据当前投影区域的顶点坐标、移动方向和移动距离计算顶点移动距离，按照顶点移动距离和当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标。基于旋转矩阵，将目标投影坐标转换至出光面，得到出光投影坐标，控制出光组件按照出光投影坐标将投影内容投射至投影面，解决投影设备在侧投下进行画面移动时投影画面产生形变的问题，提高用户体验。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

出光组件，被配置为投射投影内容至投影面；

控制器，被配置为：

获取用户输入的画面移动指令，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离；

响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域；

根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离；

按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标；

基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

2.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括相机，所述相机被配置为拍摄投影内容图像；所述控制器还被配置为：

获取所述相机拍摄的投影图像，并识别在相机坐标系下所述投影图像中的特征点坐标；

根据所述出光组件和所述相机的硬件参数，将所述特征点坐标转换至出光组件坐标系；

根据出光组件坐标系下的所述特征点坐标，拟合投影平面，以及计算所述投影平面与所述出光面的夹角；

根据所述投影平面与所述出光面的夹角，构建所述旋转矩阵。

3.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述控制器执行根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离，还被配置为：

获取所述移动方向归属的移动方式；

如果所述移动方式为左右移动，根据所述当前投影区域的顶点坐标计算投影宽度比，以及按照所述投影宽度比和所述移动距离计算所述顶点移动距离；

如果所述移动方式为上下移动，根据所述当前投影区域的顶点坐标计算投影高度比，以及按照所述投影高度比和所述移动距离计算所述顶点移动距离。

4.根据权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述控制器还被配置为：

如果所述移动方式为左右移动，计算所述当前投影区域的第一横坐标差值和第二横坐标差值，所述第一横坐标差值为所述当前投影区域上边长两个顶点的横坐标之差，所述第二横坐标差值为所述当前投影区域下边长两个顶点的横坐标之差；

根据所述第一横坐标差值和所述第二横坐标差值计算投影宽度比，所述投影宽度比为所述第一横坐标差值和所述第二横坐标差值的均值；

如果所述移动方式为上下移动，计算所述当前投影区域的第一纵坐标差值和第二纵坐标差值，所述第一纵坐标差值为所述当前投影区域左边长两个顶点的纵坐标之差，所述第二纵坐标差值为所述当前投影区域右边长两个顶点的纵坐标之差；

根据所述第一纵坐标差值和所述第二纵坐标差值计算投影高度比，所述投影高度比为所述第一纵坐标差值和所述第二纵坐标差值的均值。

5.根据权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述控制器执行按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标，还被配置为：

如果所述移动方式为左右移动，将所述当前投影区域顶点的横坐标按照所述移动方向移动所述顶点移动距离，以得到目标投影坐标；

如果所述移动方式为上下移动，将所述当前投影区域顶点的纵坐标按照所述移动方向移动所述顶点移动距离，以得到目标投影坐标。

6.根据权利要求5所述的投影设备，其特征在于，如果所述移动方式为左右移动，所述控制器还被配置为：

获取投影设备的安装方式；

如果所述安装方式为正投影，将所述当前投影区域顶点的横坐标按照所述移动方向移动所述顶点移动距离；

如果所述安装方式为背投影，将所述当前投影区域顶点的横坐标按照所述移动方向的反向移动所述顶点移动距离。

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：

根据所述旋转矩阵与所述最大出光面的顶点坐标计算最大投影区域；

如果所述最大投影区域包含所述目标投影坐标，执行将所述目标投影坐标转换至所述出光面的步骤；

如果所述最大投影区域不包含所述目标投影坐标，生成第一提示信息，以及控制所述出光组件投射所述第一提示信息。

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：

根据所述最大投影区域的顶点坐标和所述目标投影坐标，确定边长向量和连接向量，所述边长向量为所述最大投影区域相邻两个顶点坐标间的向量，所述连接向量为每个边长向量的起点坐标与所述目标投影坐标间的向量；

将所述边长向量分别与所述连接向量进行向量叉乘，得到叉乘向量；

如果所述叉乘向量的值同号或者为零，则确定所述最大投影区域包含所述目标投影坐标；

如果所述叉乘向量的值不同号，则确定所述最大投影区域不包含所述目标投影坐标。

9.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：

响应于所述画面移动指令，检测所述画面移动指令中的移动方向；

如果所述画面移动指令中同时存在相反的移动方向，生成第二提示信息，以及控制所述出光组件投射所述第二提示信息。

10.一种投影画面移动方法，其特征在于，应用于投影设备，所述投影设备包括出光组件以及控制器；所述投影画面移动方法包括：

获取用户输入的画面移动指令，所述画面移动指令包括移动方向和移动距离；

响应于所述画面移动指令，获取当前出光面的顶点坐标以及投影面与出光面之间的旋转矩阵；

根据所述旋转矩阵与所述当前出光面的顶点坐标计算当前投影区域；

根据所述当前投影区域的顶点坐标、所述移动方向和所述移动距离计算顶点移动距离；

按照所述顶点移动距离和所述当前投影区域的顶点坐标计算目标投影坐标；

基于所述旋转矩阵，将所述目标投影坐标转换至所述出光面，得到出光投影坐标，以及控制所述出光组件按照所述出光投影坐标将投影内容投射至投影面。

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