专利名称：一种投影机图像校正方法、系统及投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种投影机图像校正方法、系统及投 影机。
背景技术：
随着科技水平的不断进步，投影机被越来越广泛地应用于会议、教学乃至家用等 各种场合。在实际使用中，投影机的摆放位置可能是各种各样的。摆放的位置不同，则投影 机发出的投影光线与成像平面(例如布幕或墙壁)之间的角度也不同。而投影光线与成像 平面之间的角度，直接影响到投射出的图像在成像平面上的形状(通常应该是一个规则的 矩形)。当投影光线与成像平面之间的角度不合适时，投射出的图像在成像平面上的形状有 可能是其它形状。此时，就需要对投影机形成的图像进行校正。现有技术中具有图像校正功能的投影机，主要通过在投影机上设置角度感应装置 进行校正。其原理是在投影机出厂时进行调试，将投影机与成像平面之间的位置关系调整 好，将此时投影机的摆放位置作为初始值。用户使用时，需要令成像平面满足投影机出厂时 进行调试的位置。然后角度感应装置感应此时投影机的摆放位置与初始值之间的差异。投 影机内部的成像程序再根据此差异进行图像校正。由于现有技术中具有图像校正功能的投影机，只能根据投影机自身的摆放位置进 行图像校正；所以，对成像平面以及投影机的架设位置要求较高。当成像平面或投影机的架 设位置，受限于空间地形，无法满足出厂设置时，现有技术中的投影机，无法将图像校正为 标准形状。
发明内容
本发明的目的是提供一种投影机图像校正方法、系统及投影机，能够同时根据投 影机以及成像平面的摆放角度对投影机处生成的图像进行校正。为实现上述目的，本发明提供了如下方案一种投影机图像校正方法，包括获取成像平面的空间角度信息；获取投影机的空间角度信息；计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机处生成的图像 上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。优选的，所述获取成像平面的空间角度信息包括确定绝对参考角度；获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。优选的，所述获取投影机的空间角度信息包括确定绝对参考角度；
获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。优选的，所述计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机 处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像，为计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐标轴与所述投影机所在的直角坐 标系的各个坐标轴之间的偏转角度，生成坐标转换矩阵；所述坐标转换矩阵表示投影机处 生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标之间的转换关系；根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。一种投影机图像校正系统，包括成像平面角度信息获取单元，用于获取成像平面的空间角度信息；投影机角度信息获取单元，用于获取投影机的空间角度信息；计算单元，用于计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影 机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；图像校正单元，用于根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。优选的，所述成像平面角度信息获取单元包括第一参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第一偏转角度获取子单元，用于获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。优选的，所述投影机角度信息获取单元包括第二参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第二偏转角度获取子单元，用于获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。优选的，还包括无线信号收发单元，用于实现所述成像平面角度信息获取单元与所述投影机角度 信息获取单元之间的通信。优选的，所述计算单元包括坐标轴偏转角度计算子单元，用于计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐 标轴与所述投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度；转换矩阵生成子单元，用于生成坐标转换矩阵；所述坐标转换矩阵表示投影机处 生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标之间的转换关系；所述图像校正单元包括图像校正子单元，用于根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。优选的，所述第一参考角度确定子单元为电子罗盘，用于感应地理位置上的正北 方向，以确定绝对参考角度；所述第一偏转角度获取子单元包括倾角传感器，用于感应成像平面所在的坐标系的各个坐标轴相对于水平面的偏转 角度；微处理器，用于接收所述电子罗盘和倾角传感器的输出数据，计算所述成像平面 所在的坐标系的各个坐标轴相对于所述绝对参考角度的偏转角度。
优选的，所述第二参考角度确定子单元为电子罗盘，用于感应地理位置上的正北 方向，以确定绝对参考角度；所述第二偏转角度获取子单元包括倾角传感器，用于感应投影机所在的坐标系的各个坐标轴相对于水平面的偏转角 度；微处理器，用于接收所述电子罗盘和倾角传感器的输出数据，计算所述投影机所 在的坐标系的各个坐标轴相对于所述绝对参考角度的偏转角度。一种投影机，包括前述的投影机图像校正系统。本发明公开的投影机图像校正方法及相应的系统及投影机，通过分别获取成像平 面和投影机各自的空间角度信息，计算两者之间的角度差异，得到投影机处生成的图像上 的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系，根据此对应关系，校正投影机处生 成的图像；能够同时根据投影机以及成像平面的摆放角度对投影机处生成的图像进行校 正。此外，本发明公开的投影机图像校正方法、系统及投影机，还能够对投影机处生成 的图像进行垂直、水平、扭曲等多种情况的校正。因此，采用本发明所述的方法，能够降低投 影机及成像平面的架设要求，使投影设备能够应用的场合更加广泛。
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性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。图1为本发明实施例所述投影机图像校正方法流程图；图2为图像校正原理示意图；图3为垂直校正示意图；图4为水平校正示意图；图5为扭曲校正示意图；图6为本发明实施例所述投影机图像校正系统结构图；图7为本发明实施例所述成像平面角度信息获取单元或投影机角度信息获取单 元结构图。
具体实施例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做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。参见图1，为本发明实施例所述投影机图像校正方法流程图。如图1所示，该方法 包括SlOl 获取成像平面的空间角度信息；
S102 获取投影机的空间角度信息；S103:计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机处生成 的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；S104 根据所述对应关系，调整投影机处生成的图像。本发明中，成像平面或投影机的空间角度信息可以是指，成像平面或投影机相对 于某一参考角度的偏转角度。这里提到的参考角度是一个绝对的角度，即成像平面或投影 机所对应的参考角度是相同的。因此，步骤SlOl 获取成像平面的空间角度信息，可以包括确定绝对参考角度；获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。同样，步骤S102 获取投影机的空间角度信息，可以包括确定绝对参考角度；获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。此绝对参考角度可以通过地球磁场的感应线方向确定。例如，可以采用电子罗盘 感应地球磁场的北极方向，根据该方向确定绝对参考角度。为便于实施，本发明中可以采用 笛卡尔直角坐标系来描述绝对参考角度。容易明白，直角坐标系的三个坐标轴X，y，ζ中，确 定任意一个坐标轴的方向后，其余两个坐标轴的方向也就确定了。因此，可以将电子罗盘感 应到的北极方向作为ζ轴的方向，进而确定绝对参考角度。确定绝对参考角度以后，可以通过倾角传感器感应得到成像平面或投影机，与绝 对参考角度之间的偏转角度。在采用直角坐标系描述绝对参考角度的情况下，成像平面与 绝对参考角度之间的偏转角度就可以表示为成像平面所在的直角坐标系的各个坐标轴，与 作为绝对参考角度的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度。同理，投影机与参考角度 之间的偏转角度就可以表示为投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴，与作为绝对参考角 度的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度。步骤S103中，成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，可以是指成像平面 所在的直角坐标系的各个坐标轴与投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角 度(此处的偏转角度可以通过投影机与成像平面各自与绝对参考角度之间的差异，计算得 到)。因此，步骤S103可以为计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐标轴与所 述投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度，生成坐标转换矩阵；所述坐标 转换矩阵表示投影机处生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标 之间的转换关系；相应的，步骤S104可以为根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。根据该偏转角度，结合数学上的已有公式，可以生成坐标转换矩阵。该坐标转换矩 阵的含义是，投影机处生成的图像上的点的坐标，与投影到成像平面之后形成的图像上的 点的坐标之间的转换关系。根据该坐标转换矩阵，可以校正投影机处生成的图像，进而实现 在成像平面上形成规则的图像形状(例如矩形)。具体的，如图2 (图像校正原理示意图)所示图2左侧坐标轴上的点表示投影机处生成的图像上的点，右侧坐标轴上的点表示投射到成像平面后的点。假设投影机处生成的图像上的点P1的坐标为(2，2)，理论上希望点P1投射到成像 平面后的点P2的坐标也为0，2)。但是，由于投影机与成像平面之间具有角度差异，所以点 P1投射到成像平面后实际得到的点为P3(2，3)。那么，可以得到一个坐标转换矩阵，该坐标 转换矩阵表示投影机处生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标 之间的转换关系为向右平移一个单位。根据该坐标转换矩阵可以对希望投射到成像平面 (2,2)处的点的坐标进行逆变换，计算出原先的点P1应该调整到投影机处生成的图像上的 点P4 (2，1)，并对原先的点P1进行调整。需要说明的是，上述具体实例只是为了便于说明本发明的方案的具体实现方式， 所以较为简单。在实际应用中，投影机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的 点之间的对应关系要比此实例中复杂得多。采用本发明所述的方法，通过分别获取成像平面和投影机各自的空间角度信息， 计算两者之间的角度差异，得到投影机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的 点之间的对应关系，根据此对应关系，校正投影机处生成的图像；能够同时根据投影机以及 成像平面的摆放角度对投影机处生成的图像进行校正。并且能够对投影机处生成的图像进 行垂直、水平、扭曲等多种情况的校正。因此，采用本发明所述的方法，能够降低投影机及成 像平面的架设要求，使投影设备能够应用的场合更加广泛。关于垂直、水平、扭曲校正的含义及效果，可以参见图3至5。图3为垂直校正示意图。图3左侧的矩形表示成像平面，左侧上大下小的梯形(此 处梯形只是为了便于说明而举的例子，图4及图5也是同样道理，不应理解为对本发明效果 的限制性说明)表示成像平面上形成的图像的外边缘。图像发生了形变，变成了上大下小 的梯形。采用本发明所述的图像校正方法后，成像平面上形成的图像的外边缘如图3右侧 所示，变成了规则的矩形。图4为水平校正示意图，图5为扭曲校正示意图。图4或图5的含义与图3相同， 左侧为校正前的图像，右侧为校正后的图像。由于对图3进行了较详细的说明，所以此处不 再对图4及图5进行赘述。与本发明所述的投影机图像校正方法相对应，本发明还公开了一种投影机图像校 正系统。参见图6，为本发明实施例所述投影机图像校正系统结构图。如图6所示，该系统 包括成像平面角度信息获取单元601，用于获取成像平面的空间角度信息；投影机角度信息获取单元602，用于获取投影机的空间角度信息；计算单元603，用于计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投 影机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；图像校正单元604，用于根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。实际应用中，成像平面角度信息获取单元601可以包括第一参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第一偏转角度获取子单元，用于获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。
投影机角度信息获取单元602可以包括第二参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第二偏转角度获取子单元，用于获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。计算单元603可以包括坐标轴偏转角度计算子单元，用于计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐 标轴与所述投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度；转换矩阵生成子单元，用于生成坐标转换矩阵；所述坐标转换矩阵表示投影机处 生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标之间的转换关系；与计算单元603相对应，图像校正单元604可以包括图像校正子单元，用于根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。实际应用中，本发明实施例所述成像平面角度信息获取单元或投影机角度信息获 取单元可以采用电子罗盘或倾角传感器来实现。参见图7，为本发明实施例所述成像平面角 度信息获取单元或投影机角度信息获取单元结构图。如图7所示，包括电子罗盘701，用于感应地理位置上的正北方向，以便确定绝对参考角度；倾角传感器702，用于感应投影机或成像平面所在的坐标系的各个坐标轴相对于 水平面的偏转角度；微处理器703，用于接收所述电子罗盘和倾角传感器的输出数据，计算所述投影机 或成像平面所在的坐标系的各个坐标轴相对于所述绝对参考角度的偏转角度。其中，成像平面可以是专门用于显示投影机图像的布幕，也可以是普通的墙壁等。 只要该平面平整，且能够反射投影光线，呈现投影图像，即可将该平面作为本实施例中的成 像平面。该单元(或装置)可以是在需要使用投影机时，再安装在成像平面上；也可以是预 先安装在成像平面上，这样，在使用投影机时就无需再对该装置进行设置。同理，该装置也 可以预先设置在投影机上，也可以在需要使用投影机时，再安装在投影机上。实际应用中，本发明所公开的系统还可以包括无线信号收发单元，用于实现所述成像平面角度信息获取单元与所述投影机角度 信息获取单元之间的通信。为便于说明，本说明书中将设置在成像平面处的成像平面角度信息获取单元称为 第一装置，将设置在投影机处的投影机角度信息获取单元称为第二装置。无线信号收发单 元可以包括无线信号发送单元和无线信号接收单元。第一装置中，可以包括无线信号发送单元，用于将第一装置获取的成像平面的角 度信息发送(可以发送至第二装置也可以发送至投影机)。第二装置中，可以包括无线信号接收单元，用于接收第一装置发送的成像平面的 角度信息。当然，也可以令第一装置和第二装置均包括无线信号发送单元和无线信号接收单 元，以便于生产。无线信号发送单元和无线信号接收单元之间的通讯方式，可以采用RF或ZigBee 的方式，或是主动式的RFID方式也可。此处并无特别限定。本发明还公开了一种投影机，该投影机包括本发明所公开的投影机图像校正系统。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据 本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不 应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种投影机图像校正方法，其特征在于，包括 获取成像平面的空间角度信息；获取投影机的空间角度信息；计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机处生成的图像上的 点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系； 根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取成像平面的空间角度信息包括 确定绝对参考角度；获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取投影机的空间角度信息包括 确定绝对参考角度；获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述计算所述成像平面与所述 投影机之间的空间角度差异，得到投影机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上 的点之间的对应关系；根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像，为计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐标轴与所述投影机所在的直角坐标系 的各个坐标轴之间的偏转角度，生成坐标转换矩阵；所述坐标转换矩阵表示投影机处生成 的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标之间的转换关系； 根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。
5.一种投影机图像校正系统，其特征在于，包括成像平面角度信息获取单元，用于获取成像平面的空间角度信息； 投影机角度信息获取单元，用于获取投影机的空间角度信息； 计算单元，用于计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机处 生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系； 图像校正单元，用于根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述成像平面角度信息获取单元包括 第一参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第一偏转角度获取子单元，用于获取所述成像平面与绝对参考角度之间的偏转角度。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述投影机角度信息获取单元包括 第二参考角度确定子单元，用于确定绝对参考角度；第二偏转角度获取子单元，用于获取所述投影机与绝对参考角度之间的偏转角度。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括 无线信号收发单元，用于实现所述成像平面角度信息获取单元与所述投影机角度信息 获取单元之间的通信。
9.根据权利要求5至8任一项所述的系统，其特征在于，所述计算单元包括坐标轴偏转角度计算子单元，用于计算所述成像平面所在的直角坐标系的各个坐标轴 与所述投影机所在的直角坐标系的各个坐标轴之间的偏转角度；转换矩阵生成子单元，用于生成坐标转换矩阵；所述坐标转换矩阵表示投影机处生成的图像上的点的坐标与成像平面上形成的图像上的点的坐标之间的转换关系； 所述图像校正单元包括图像校正子单元，用于根据所述坐标转换矩阵，校正投影机处生成的图像。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一参考角度确定子单元为电子罗 盘，用于感应地理位置上的正北方向，以确定绝对参考角度；所述第一偏转角度获取子单元包括倾角传感器，用于感应成像平面所在的坐标系的各个坐标轴相对于水平面的偏转角度；微处理器，用于接收所述电子罗盘和倾角传感器的输出数据，计算所述成像平面所在 的坐标系的各个坐标轴相对于所述绝对参考角度的偏转角度。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二参考角度确定子单元为电子罗 盘，用于感应地理位置上的正北方向，以确定绝对参考角度；所述第二偏转角度获取子单元包括倾角传感器，用于感应投影机所在的坐标系的各个坐标轴相对于水平面的偏转角度； 微处理器，用于接收所述电子罗盘和倾角传感器的输出数据，计算所述投影机所在的 坐标系的各个坐标轴相对于所述绝对参考角度的偏转角度。
12.一种投影机，其特征在于，包括权利要求5至11任一项所述的投影机图像校正系统。
全文摘要
本发明公开了一种投影机图像校正方法，包括获取成像平面的空间角度信息；获取投影机的空间角度信息；计算所述成像平面与所述投影机之间的空间角度差异，得到投影机处生成的图像上的点与成像平面上形成的图像上的点之间的对应关系；根据所述对应关系，校正投影机处生成的图像。本发明还公开了一种投影机图像校正系统及投影机。采用本发明公开的投影机图像校正方法及相应的系统及投影机，能够同时根据投影机以及成像平面的摆放角度对投影机处生成的图像进行垂直、水平、扭曲等多种情况的校正，降低投影机及成像平面的架设要求，使投影设备能够应用的场合更加广泛。
文档编号H04N5/74GK102148949SQ20111011274
公开日2011年8月10日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者卓之威 申请人:佳世达科技股份有限公司, 苏州佳世达光电有限公司