自动投影方法以及投影机器人与流程

本发明涉及投影方法及设备，特别涉及一种自动投影方法以及投影机器人。

背景技术：

投影机器人也称为娱乐影音机器人，是在机器人本体上搭载投影系统，利用机器人能够灵活移动的特点，为人们提供随时随地的影音投影服务。

目前的投影机器人在工作时，一般通过导航或者人工控制移动到目标位置，由用户手动调整投影系统的投影方向、显示参数等之后，机器人将预定的投影内容投影至预定区域。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于，使得投影机器人能够根据人群的分布状况自动前往适当的投影位置附近。

为此，本发明实施例提供了一种自动投影方法，应用于投影机器人，包括如下步骤：以不同角度对四周成像以生成多个环境图像；对所述多个环境图像进行图像分析以确定至少一个人群及对应的人数和人群方位；确定是否存在人数和人群方位符合第一预定条件的至少一个目标人群，如果是，则将任一目标人群侧确定为观影侧，否则在所述至少一个人群中选定第一人群并相对于第一人群移动投影机器人，直到确定所述观影侧；将预定内容投影至观影侧之外的投影壁面。

本发明实施例同时提供了一种投影机器人，包括：投影装置，配置为将预定内容投影至投影壁面；成像装置，配置为以不同角度对四周成像以生成多个环境图像；运动装置，配置为驱动所述投影机器人移动；图像分析装置，配置为对所述多个环境图像进行图像分析以确定至少一个人群及对应的人数和人群方位；控制装置，配置为确定是否存在人数和人群方位符合第一预定条件的至少一个目标人群，如果是，则将任一目标人群侧确定为观影侧，否则在所述至少一个人群中选定第一人群并生成相应的驱动指令发送给所述运动装置。

通过本发明实施例，能够使投影机器人根据人群分布状况自动前往合适的投影位置，实现投影机器人的智能化操作。

附图说明

图1为本发明一个实施例的自动投影方法的示意性流程图；

图2为本发明另一个实施例的自动投影方法的示意性流程图；

图3为本发明又一个实施例的自动投影方法的示意性流程图；

图4为本发明再一个实施例的自动投影方法的示意性流程图；

图5a-5b为图4中实施例的自动投影方法的实施示意图；

图6为本发明一个实施例的投影机器人的示意性结构框图。

图7为本发明另一个实施例的投影机器人的示意性结构框图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1为本发明一个实施例的自动投影方法的示意性流程图。

如图1所示，本发明实施例的自动投影方法包括如下步骤:

s101、以不同角度对四周成像以生成多个环境图像；

投影机器人可搭载摄像头用于对周围环境成像。摄像头可以配置为能够相对于投影机器人本体自由转动视角，每隔一定的角度对环境进行成像。例如，摄像头可以每隔30度、45度、60度或90度等对环境进行360度成像。通过以不同角度对四周成像，可生成多个环境图像，对应于投影机器人周围360度的环境。

摄像头在开始摄像前，可以先确定一个参照方向作为摄像头在360度旋转的角度基准，例如可将投影机器人四周任一面墙体的水平方向或与墙体垂直的方向用作参照方向，例如，参照方向可设定为与投影壁面垂直或平行。

s102、对多个环境图像进行图像分析以确定至少一个人群及对应的人数和人群方位；

获得多个环境图像后，可启动投影机器人内部的图像分析装置或软件对多个环境图像进行图像分析。可以对多个环境图像按照获取的顺序依次进行图像分析，也可以先将多个环境图像进行拼接合成为全景图像后，对全景图像进行图像分析。

在多个环境图像中，有一些图像中包括人像，一些图像中不包括人像。根据获取图像时摄像头相对于参照方向所处的旋转角度，并根据图像中的人群所在区域的中线相对于图像中线的偏离距离，可以确定图像中的人群相对于参照方向的方位，同时通过图像分析可以确定图像中人群所包含的人数，例如1人、3人、5人等。

如果同一图像中包括多个人群，则分别确定每个人群的人数和人群方位。可以基于人像大小并根据人像之间的距离是否符合预定阈值来确定图像中是否存在多个人群。

s103、确定是否存在人数和人群方位符合第一预定条件的至少一个目标人群；

在通过图像分析确定了一个或多个人群后，确定是否存在符合第一预定条件的人群。本发明实施例对第一预定条件不作限制，本领域技术人员可根据需要在不同场景确定不同的第一预定条件。作为示例，第一预定条件可以是：人数最多并且方位平行于参照方向；人数在预定范围内并且方位垂直于参照方向，预定范围例如为4-6人；人数在预定范围内并且方位与参照方向成45度角，等等。

s104、当s103的判定结果为肯定时，将任一目标人群侧确定为观影侧；

当s103中确定了一个目标人群时，直接将该目标人群侧确定为观影侧。

当s103中确定了两个以上目标人群时，将其中任一目标人群侧确定为观影侧。例如，第一预定条件为人数最多并且方位平行于参照方向时，由于不同人群的人数可能相同，因此可能存在一个以上的目标人群；另外，当第一预定条件为人数在预定范围内并且方位垂直于参照方向时，也可能会存在多个符合第一预定条件的目标人群。

s105、当s103的判定结果为否定时，在至少一个人群中选定第一人群并相对于第一人群移动投影机器人，并返回步骤s101；

当环境图像中出现的人群状态均不符合第一预定条件时，需要使投影机器人向合适的投影位置移动。

在本发明实施例中，可在通过图像分析确定的多个人群中选定一个人群作为第一人群，选定的标准例如可以是人数最多的人群，或者人数符合预定范围的一个人群。根据选定的第一人群的人群方位，可确定投影机器人的移动方向、移动速度、移动距离等，使得投影机器人相对于第一人群移动。

在本发明一个实施例中，例如，可以根据参照方向与第一人群的人群方位，使得投影机器人在与参照方向平行的方向上朝靠近第一人群的一侧移动；或者，根据参照方向的不同设定，也可以使得投影机器人在与参照方向垂直的方向上朝向靠近第一人群的一侧移动。但本发明不限于此，例如，除了在与参照方向垂直或平行的方向上相对于人群移动外，投影机器人也可以在相对于参照方向成45度的方向上相对于人群移动，或者还可以在第一人群的人群方位上直接朝向人群移动。通过本发明实施例，能够使投影机器人移动至第一人群前方。

在投影机器人相对于第一人群移动的过程中，可通过投影机器人的摄像头实时获取四周的环境图像，并实时对摄像头获取的环境图像进行分析，确定是否存在符合第一预定条件的目标人群，也就是实时重复上述步骤101-103的过程。在本发明实施例中，有可能在投影机器人尚未移动到第一人群符合第一预定条件的位置之前，在其他人群中确定了目标人群。

s106、确定了观影侧后，将预定内容投影至观影侧之外的投影壁面。

在确定了目标人群所在侧为观影侧后，就将观影侧之外其他几侧的壁面之一用作投影壁面，将预定内容投影至投影壁面上。

通过本发明实施例上述流程可以看到，本发明并不是简单地一次性确定投影机器人的目标投影位置并驱使投影机器人移动到目标投影位置，而是在机器人移动的过程中动态分析人群分布状态，一旦当前位置处能够选定合适的一个人群作为目标人群，就将预定内容投影到目标人群对侧或旁侧的投影壁面上。本发明实施例实现了投影机器人的智能化操作，免去了用户对投影机器人进行导航或手动移动至投影位置的繁琐操作过程，极大地提高了用户体验。

图2为本发明另一个实施例的自动投影方法的示意性流程图。

如图2所示，其中步骤s201-s206与图1所示的s101-s106类似，下面对用于确定观影侧的s206之后的步骤s207-s209进行详细说明。

s207、对观影侧之外的至少一个候选投影壁面成像以生成至少一个壁面图像；

在确定观影侧之后，所有的候选投影壁面中排除观影侧的候选投影壁面，通过投影机器人的摄像头在当前位置处对余下的候选投影壁面中的一个或多个进行成像。

s208、对至少一个壁面图像进行图像分析，以确定至少一个候选投影区域；

在获得候选投影壁面的壁面图像后，对每个壁面图像进行分析，确定每个壁面图像中的各个适于进行投影的区域作为候选投影区域。壁面图像中适于进行投影的区域例如可以是壁面上无物体存在的面积连续的区域，例如当一个候选投影壁面上无任何物体存在时，将该整个候选投影壁面作为候选投影区域；当一个候选投影壁面除了中央固定有一个灯具外无其他物体存在，则确定该候选壁面上具有以该灯具所在的竖直区域为分界的两个候选投影区域，以此类推。

s209、根据第二预定条件从至少一个候选投影区域中确定目标投影区域。

确定候选投影区域后，可根据第二预定条件从中确定目标投影区域。本发明对第二预定条件不作限制，作为示例，第二预定条件可以是：候选投影区域的尺寸符合预定尺寸；候选投影区域覆盖了整个壁面；候选投影区域由天花板边缘起直到地面边缘，等等。

例如，当第二预定条件为候选投影区域的尺寸符合预定尺寸时，根据投影机器人的起始位置和预先测定的每个壁面的尺寸，可以计算投影机器人在对候选投影壁面成像时所处的位置相对于每个候选壁面的距离和方位，并可根据投影机器人的当前位置相对于每个壁面的距离计算候选投影壁面的图像中每个候选投影区域的实际尺寸，并将实际尺寸符合预定尺寸的候选投影区域确定为目标投影区域。本发明实施例除了根据图像分析计算投影机器人相对于候选投影壁面的距离外，还可以通过测距装置直接测定投影机器人距候选投影壁面的距离，并根据测定的距离来计算候选投影壁面的图像中每个候选投影区域的实际尺寸，从而从中选定符合条件的候选投影区域。

在本发明实施例中，当存在多个符合第二预定条件的候选投影区域时，可随机选定其中一个候选投影区域作为目标投影区域，或者选定一个离第一人群最近的候选投影区域作为目标投影区域，或者选定一个对于第一人群视野最佳的候选投影区域作为目标投影区域。

通过本发明实施例，能够在多个候选投影壁面中自动确定符合要求的目标投影区域，免去了用户手动调整投影机器人投影方向的繁琐操作，进一步实现了投影机器人的智能化操作。

图3为本发明又一个实施例的自动投影方法的示意性流程图。

如图3所示，其中步骤s301-s309与图2所示的s201-s209类似，下面对用于确定目标投影区域的s309之后的步骤s310-s313进行详细说明。

s310、对目标投影区域进行图像分析，以确定目标投影区域的方位；

在确定了目标投影区域后，可根据目标投影区域在候选投影壁面图像中的位置以及参照方向确定目标投影区域相对于投影机器人的方位，例如目标投影区域位于投影机器人的正前方、左前方、右后方，等等。

s311、确定目标投影区域的方位是否符合预定方位；

预定方位例如可以是位于投影机器人的正前方、正左方、正右方或正后方，也就是确定投影机器人是否位于目标投影区域的中垂面上。

s312、当s311中的判定结果为肯定时，将预定内容投影至目标投影区域；

当确定投影机器人位于目标投影区域的中垂面上时，确定投影机器人当前位置为最佳投影位置，则将预定内容投影至目标投影区域上。

s313、当s311中的判定结果为否定时，根据目标投影区域的尺寸和方位移动至目标投影区域的中垂面上，然后进行s312中的投影操作。

当投影机器人偏离于目标投影区域的中垂面，则根据目标投影区域的尺寸和方位计算沿平行于目标投影区域的方向或者沿其他方向移动到目标投影区域的中垂面所需移动的距离，将投影机器人移动至目标位置后，将预定内容投影至目标投影区域。

通过本发明实施例，能够使得投影机器人自动移动到最佳投影位置进行投影，免去了用户手动调整投影方向的繁琐操作，使得目标人群获得理想的观影体验，进一步提高了投影机器人的智能化操作。

图4为本发明再一个实施例的自动投影方法的示意性流程图，图5a-5b为图4中实施例的自动投影方法的实施示意图。

如图4所示，本发明实施例具体包括如下步骤：

s401、启动投影命令；

用户可通过手动按压投影机器人身上的启动按键或触摸屏上的虚拟按钮来启动投影命令，还可以通过近场通信或无线局域通信方式来遥控投影机器人启动。

s402、激光雷达扫描，标定机器人位置；

本发明实施例中，投影机器人本体上可搭载有激光雷达装置。启动投影命令后，起动雷达扫描周围环境，根据投影机器人距场景中各壁面的距离标定投影机器人在场景中的位置。

s403、调整机器人法向与墙面平行；

如图5a所示，以壁面c的水平方向为基准，将投影机器人的法向设置为与壁面c的水平方向平行，此时投影机器人与壁面c所成的角度为0度。

s404、摄像头扫描四周，寻找人群方位；

可设置摄像头初始方向与机器人本体所成角度为0度，转动摄像头使摄像头进行多次拍摄，所拍摄的图像应能够将360度的环境包含在内，在这些图像中寻找人群的方位。

s405、确定是否存在多组人群，以及多组人群是否方向相反；

s406、若存在方向相反的人群，确定是否能够忽略个体较少的人群；

s407、若不能忽略个人较少的人群，例如人数相等，则从中选定第一组人群作为目标人群；

s408、当在图像中确定只有一组人群时、多组人群方向相同时、可以忽略个体较少的人群时以及选定了第一组人群后，驱动投影机器人移动；

s409、投影机器人在移动过程中同时转动摄像头对四周成像，并对图像进行分析以确定人群方位，并确定所获取的图像中是否有目标人群位于投影机器人的正前方(或者正后方、正左方、正右方)；

例如，如图5a所示，每隔60度拍摄一张图像，分别为图5a中的区域1-6。若在区域1的左侧中检测到人像，在区域2中也检测到人像，在区域3-6中均没有检测到人像，则驱动机器人本体逆时针转动90度，使机器人法向朝向壁面d，同时使投影机器人向前移动。投影机器人在移动过程中，同时转动摄像头，继续拍摄不同角度的图片，直至人群均匀分布于区域5和6中，则确认目标人群位于投影机器人正右方，停止投影机器人运动。在此过程中，若人群所处的位置较分散，则最后投影机器人停止的位置为：使人群处于机器人的一侧；若人群所处的方向相反，则忽略人数较少的人群侧，若人数相等，则随机选定其中第一组人群作为目标人群。

s410、寻找人群对侧墙壁可利用投影处；

s411、若对侧墙壁不可用，寻找人群左侧墙壁可利用投影处；

s412、若左侧墙壁不可用，寻找人群右侧墙壁可利用投影处；

s413、若右侧墙壁也不可用，则提示无法确定可利用投影墙壁，结束投影机器人操作；

如图5b所示，在投影机器人移动到人群前方后，例如人群处于墙壁a侧，则投影机器人转动摄像头拍摄其他三面墙壁b、c、d的图像，并在图像中寻找符合投影的空白墙壁。首先在墙壁b处，若墙壁b处有符合尺寸的空白墙壁，则选择此处进行投影，否则依次检测c、d墙的空白墙壁。

本发明实施例中估算空白墙壁尺寸时，可由雷达测出投影机器人当前距离墙壁的距离l，此时若该墙壁的图像尺寸为a*b像素，则对应的实际尺寸为ka*kb，系数k根据对墙壁成像的位置与成像图像的大小之间的关系确定。

s414、调整投影机器人，使摄像头正对目标墙壁；

s415、分析目标投影处位置；

s416、驱动投影机器人移动；

s417、确定投影机器人能否移动；

s418、若投影机器人不能移动，则结束当前流程，并提示是否使用当前投影处；

s419、确定目标投影处是否位于视野中央，如是则结束移动，开始投影。

确定所要投影的目标空白墙壁后，进行下一步调节：调整投影机器人姿态朝向目标墙壁，并使摄像头正对所要投影的墙面进行成像，在拍摄的画面中确定目标投影处的方位，例如在墙壁画面左侧，则驱动投影机器人沿平行墙面的方向左移，使所要投影的目标墙壁位于投影机器人摄像头的视野中央。如果确定要投影的目标空白墙壁后，机器人所需要移动的方向上存在障碍物使得机器人无法向该方向移动，则提示用户是否使用当前投影处进行投影。

根据本发明实施例，投影机器人能够自动移动至理想的投影位置，自动寻找合适的投影区域进行投影，使得用户免去了手动移动投影机器人至投影位置、调整投影方向等繁琐的操作，实现了自动操作使得用户能够获得最佳的观影效果。

下面参照图6-7对本发明实施例的投影机器人进行简要说明。

图6为本发明一个实施例的投影机器人的示意性结构框图。

如图6所示，本发明实施例的投影机器人可以包括成像装置10、投影装置20、图像分析装置30、控制装置40和运动装置50。

投影装置20搭载在投影机器人本体上，其配置为将预定内容投影至投影壁面。

成像装置10搭载在投影机器人本体上，其配置为能够相对于投影机器人本体自由转动视角，以不同角度对四周成像以生成多个环境图像，对应于投影机器人周围360度的环境。成像装置10例如可以实施为图像传感器、红外线传感器等。在开始摄像前，成像装置10可以先定位于参照方向作为360度旋转时的角度基准，例如可将投影机器人四周任一面墙体的水平方向用作参照方向。

运动装置50为投影机器人本体中的运动部件，其配置为驱动投影机器人移动。运动装置50例如可以包括电动机、转向机构和驱动轮。

图像分析装置30，配置为对成像装置10获取的多个环境图像进行图像分析以确定至少一个人群及对应的人数和人群方位。图像分析装置30可实施为能够运行图像分析算法的硬件或软件。

控制装置40配置为确定是否存在人数和人群方位符合第一预定条件的至少一个目标人群，如果是，则将任一目标人群侧确定为观影侧，否则在至少一个人群中选定第一人群并生成相应的驱动指令发送给运动装置50。控制装置40可使用cpu、单片机或者微处理器等实现。

在本发明一个实施例中，控制装置40在确定不存在符合第一预定条件的目标人群时，可在图像中的一个以上人群中选定第一人群，根据参照方向与第一人群的人群方位生成驱动方向指令作为驱动指令发送给运动装置50。

运动装置50在驱动投影机器人相对于第一人群移动的过程中，成像装置10可实时获取四周的环境图像，图像分析装置30可以实时对获取的环境图像进行分析，控制装置40则实时确定是否存在符合第一预定条件的目标人群。有可能在投影机器人尚未移动到第一人群符合第一预定条件的位置之前，控制装置40在其他人群中确定了目标人群。

本发明实施例实现了投影机器人的智能化操作，免去了用户对投影机器人进行导航或手动移动至投影位置的繁琐操作过程，极大地提高了用户体验。

在本发明一个实施例中，成像装置10还配置为对观影侧之外的至少一个候选投影壁面成像以生成至少一个壁面图像，成像装置10可以使用图像传感器来实现；图像分析装置30进一步配置为对至少一个壁面图像进行图像分析，以确定至少一个候选投影区域；控制装置40还配置为根据第二预定条件从至少一个候选投影区域中确定目标投影区域。

图7为本发明另一个实施例的投影机器人的示意性结构框图。

如图7所示，在图6所示实施例的投影机器人的基础上，图7所示的投影机器人还包括测距装置60，其配置为测定投影机器人距至少一个候选投影壁面的距离。测距装置60也可以用于在投影机器人开始对四周成像之前测定投影机器人距离场景中各壁面的距离，以便于确定投影机器人在场景中的位置。

在投影机器人具有测距装置60的实施例中，控制装置40可以进一步配置为根据测距装置60测定的距离计算候选投影壁面的图像中每个候选投影区域的实际尺寸，并将实际尺寸符合预定尺寸的候选投影区域确定为目标投影区域。

在本发明的如图6或图7所示的实施例中，图像分析装置30可以进一步配置为对目标投影区域进行图像分析，以确定目标投影区域的方位，控制装置40还可以配置为确定目标投影区域的方位是否符合预定方位，如果是，则向投影装置20发送投影指令，否则根据目标投影区域的尺寸和方位生成相应的驱动指令发送给运动装置50。

具体地，当控制装置40确定投影机器人偏离于目标投影区域的中垂面时，可根据目标投影区域的尺寸和方位计算沿平行于目标投影区域的方向或者沿其他方向移动到目标投影区域的中垂面所需移动的距离，据此向运动装置50发送包括移动方向和/或移动距离的驱动指令。运动装置50接收到驱动指令后，将投影机器人移动至目标位置，然后投影装置20将预定内容投影至目标投影区域。

本发明图6-7所示实施例的投影机器人的工作过程可参见图1-5所示实施例的自动投影方法，在此不再赘述。

以上对本发明多个实施例进行了说明，但本发明不限于上述各实施例，本领域技术人员在不脱离本发明精神的情况下，可以对上述实施例进行变型或修改，所得到的方案也落入本发明所要求保护的范围内。