一种投影仪的自动对焦装置及方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种投影仪的自动对焦装置及方法，其中所述装置包括投影仪光源，步进电机以及主控芯片，所述投影仪光源上设置有对焦旋钮，所述对焦旋钮由所述步进电机按照预设步进驱动旋转，所述主控芯片与所述步进电机以及所述投影仪光源电性连接，所述主控芯片对所述投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析的结果向所述步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。本发明实施例提供的一种投影仪的自动对焦装置及方法，能够在投影仪初始化时自动完成对焦过程，无需用户进行复杂的对焦操作。
【专利说明】
一种投影仪的自动对焦装置及方法
技术领域
[0001 ]本发明实施例涉及自动对焦技术领域，尤其涉及一种投影仪的自动对焦装置及方法。
【背景技术】
[0002]投影仪是一种用来放大显示图像的投影装置。目前已经应用于会议室演示以及在家庭中通过连接DVD影碟机等设备在大屏幕上观看电影。在电影院，也同样已开始取代老电影胶片的数码影院放映机，被用作面向硬盘数字数据的银幕。
[0003]投影仪显示图像的原理可以如图1所示:
[0004]投影仪先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。
[0005]当前通常使用的投影仪往往可以分为三类:阴极射线管(CRT)投影仪、液晶显示(LCD)投影仪以及数码投影仪。其中，CRT投影仪作为成像器材，它是完成最早、运用最为广泛的一种投影仪。这种投影仪可把输入信号源分解在R(红)、G(绿)、B(蓝)三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压效果下发光系统扩大、集聚、在大屏幕上显现出五颜六色图画。
[0006]LCD投影仪使用液晶的光电效应，即液晶分子的摆放在电场效果下发生改动，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，发生具有不相同灰度层次及颜色的图画。
[0007]数码投影仪则采用了数字光处理器，能够使得图画的灰度等级达到256至1024级，颜色也可以达到2563至10243种，其呈现的画面质量更加稳定，对比度和亮度也更加均匀。
[0008]由于投影仪的画面会因投影角度的不同而出现失真，因此目前往往可以将投影仪固定悬挂于天花板上，当需要使用的时候可以使用遥控器开启投影仪。目前在对投影仪进行对焦时，往往是通过人为的方法来进行操作。然而通过人为的方法进行对焦不仅不准确，而且当投影仪悬挂于天花板上时会十分不方便。
[0009]由此可见，当前亟需一种能够让投影仪自动对焦的装置及方法。
【发明内容】
[0010]本发明实施例提供一种投影仪的自动对焦装置及方法，能够在投影仪初始化时自动完成对焦过程，无需用户进行复杂的对焦操作。
[0011]本发明实施例提供一种投影仪的自动对焦装置，包括投影仪光源，步进电机以及主控芯片，所述投影仪光源上设置有对焦旋钮，所述对焦旋钮由所述步进电机按照预设步进驱动旋转，所述主控芯片与所述步进电机以及所述投影仪光源电性连接，所述主控芯片对所述投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析的结果向所述步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0012]本发明实施例提供一种投影仪的自动对焦方法，包括:投影仪光源采集当前投影的图片样本，并将所述图片样本发送至主控芯片;所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令;所述主控芯片将所述控制指令发送至与所述投影仪光源上的对焦旋钮相连接的步进电机，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0013]本发明实施例提供的投影仪的自动对焦装置及方法，通过对投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析结果对当前图片样本的清晰度做出判断，从而可以向步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动设置于所述投影仪光源上的对焦旋钮进行旋转，从而实现对投影仪的自动对焦。
[0014]进一步地，本发明实施例通过主控芯片对图片样本对应的特征值进行计算，并确定计算出的特征值对应的旋转策略，从而可以在无需用户动手的情况下，自动完成对投影仪的对焦。
[0015]另外，通过设置语音输入模块和语音输出模块，从而可以提示用户对多个对焦方案进行选择，用户则可以通过语音指令进行选择最终的对焦方案，从而方便快捷地对投影仪实现自动对焦。
【附图说明】
[0016]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为投影仪显示图像的原理示意图；
[0018]图2为本发明实施例提供的一种投影仪的自动对焦装置的功能模块示意图；
[0019]图3为本发明实施例提供的一种投影仪自动对焦的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
[0021]图2为本发明实施例提供的一种投影仪自动对焦装置的功能模块图。
[0022]如图2所示，所述装置可以包括投影仪光源I，步进电机2以及主控芯片3，所述投影仪光源I上设置有对焦旋钮11，所述对焦旋钮11由所述步进电机2按照预设步进驱动旋转，所述主控芯片3与所述步进电机2以及所述投影仪光源I电性连接。
[0023]在实际应用场景中，投影仪在使用时往往会需要将投影仪光源进行预热，预热的时间往往在5至1分钟。在本发明实施例中，可以在这段时间内完成对投影仪的初始化过程。在该初始化过程中即包括了对投影仪光源的自动对焦。
[0024]具体地，所述投影仪光源可以采集当前投影的图片样本，然后可以将该图片样本发送至所述主控芯片。所述主控芯片可以对所述图片样本的清晰度进行识别，如果该图片样本的清晰度没有满足预设条件，那么可以向所述步进电机下达控制指令。所述步进电机便可以根据所述控制指令带动所述对焦旋钮转动，以调节所述投影仪光源的对焦值，直至获取的当前图片样本的清晰度满足预设条件为止。
[0025]在本发明实施例中，所述主控芯片可以包括图像特征值计算单元，用于计算所述投影仪光源采集的图片样本对应的特征值。该特征值可以用来衡量图片样本的清晰度。具体地，所述特征值至少可以包括图像梯度或者模量传递函数。
[0026]其中，所述图像梯度可以表示图像中灰度的变化率。当图片比较清晰时，该图片对应的图像梯度则比较大，也就是灰度变化比较明显。然而当图片比较模糊时，该图片对应的图像梯度则会比较小，也就是灰度变化不太明显。在本发明实施例中，可以将采集的图片样本进行网格划分，例如可以将采集的图片样本划分为150*100的网格。对于划分后的每个网格，可以计算该网格内的平均像素值，并将计算出的该平均像素值作为该网格的像素值。由上可见，网格划分越多，该网格的像素值便可以越接近真实的像素值。
[0027]在计算出各个网格内的像素值后，便可以通过下述公式计算图片样本的图像梯度:
[0028]G(x,y)=dx(i,j)+dy(i,j)
[0029]其中，G(x，y)可以表示所述图片样本的图像梯度，dx(ij)和dy(i，j)可以分别通过下述公式进行确定:
[0030]dx(i,j) = I(i+l,j)-1(i,j)
[0031 ] dy(i,j) = I(i,j+l)-1(i,j)
[0032]其中，I(i，j)代表第i行第j列的网格的像素值。
[0033]所述像素值具体可以为RGB值。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(Red，R)、绿(6^611，6)、蓝(811^，8)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，也成为三原色。这个色彩模式几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。常用的一种RGB标准中，R、G、B每个颜色的量用0-255之间的I个十进制数表示(对应二进制数00000000?11111111)。另外一种网页中常用的RGB标准中，将一个像素的RGB值用一个6位的十六进制数标识，如#000000的形式。本领域技术人员容易知道，一个像素的RGB色彩每个颜色的量用0-255之间的I个十进制数标识，可以转换为用一个6位的十六进制数表示，即存在不同表示方式中存在一一对应关系。总体来说，这些标准中的对应份数的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)混合后得到该像素的最终显示颜色。
[0034]例如，在本发明实施例中，某个网格的像素值可以表示为:
[0035]RGB(i;j) = (Ra,Gb,Bc)
[0036]其中，RGBu』表示第i行第j列的网格对应的RGB值，Ra，Gb，Bc可以为0-255中的预设整数。
[0037]在本发明另一实施例中，所述特征值还可以为所述图片样本的模量传递函数(MTF)。所述模量传递函数可以通过统计图片样本中斑点的大小来获取。在投影仪进行投影时，由于对焦值的不准确，会使得一些光线偏离了成像点而扩散分布在成像点的周围，从而形成了斑点。也就是说，斑点越大，则表明对焦效果越差。在正常情况下，只有当斑点小于像素点的大小时，斑点才不会被人眼所感知，这样的对焦状态则是比较好的。所述斑点的大小会对MTF值构成影响，因此在本发明实施例中可以通过MFT值来表示图片样本的清晰度。所述MTF使用的是黑白逐渐过渡的线条标板，通过镜头进行投影。如果所得影像的反差和测试标板完全一样，其MTF值为100%，然而这是理想中的最佳对焦状态，实际上是不存在的。如果反差为一半，则MTF值为50 % ο O值则代表反差完全丧失，黑白线条被还原为单一的灰色；当数值超过80 %时则可以表示对焦状态很好;而数值低于30 %则表示对焦状态很差。
[0038]这样，通过上述的图像梯度或者MTF值均可以表征图片样本的清晰度，从而可以将所述图像梯度或者MTF值作为图片样本对应的特征值。
[0039]这样，在计算出图片样本对应的特征值后，所述主控芯片中的范围确定单元便可以将计算的所述特征值与预设的多个特征值范围进行对比，确定计算的所述特征值所属的第一特征值范围。在确定出所述特征值所属的第一特征值范围后，便可以利用主控芯片中的第一旋转策略确定单元，根据预设的特征值范围与旋转策略的关联关系，确定与所述第一特征值范围相关联的第一旋转策略。在本发明实施例中，可以预先建立特征值范围与旋转策略的对应关系。例如，特征值范围在0.5至0.7之间，对应的旋转策略是顺时针旋转30°。这样，所述主控芯片的第一指令下达单元便可以根据所述第一旋转策略向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。所述控制指令中可以包含旋转方向和旋转步进，所述旋转方向例如为顺时针方向，所述旋转步进例如可以为5°/次。所述步进电机带动所述对焦旋钮进行转动，直至转动的角度达到第一旋转策略中限定的角度为止。这样便可以完成对投影仪的自动对焦。
[0040]在实际应用场景中，用户有时会对图片样本中的某个细节感兴趣，这时所述投影仪则需要重新调整对焦值，使得该细节能够被清晰地显示。因此，在本发明一优选实施例中，所述主控芯片可以包括:
[0041 ]第一对焦值获取单元，用于获取与所述投影仪光源采集的图片样本中第一目标区域相对应的第一对焦值；
[0042]第二对焦值获取单元，用于确定位于所述第一目标区域内的第二目标区域，并获取与所述第二目标区域相对应的第二对焦值；
[0043]第二指令下达单元，用于根据所述第一对焦值和所述第二对焦值的差值向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0044]上述的第一目标区域例如可以为图片样本的整体，其对应的第一对焦值例如可以为10，而所述第二目标区域例如可以为该图片样本中显示的某个公式，那么该公式对应的第二对焦值可以为15，那么所述第一对焦值和第二对焦值之间的差值便可以通过向所述步进电机下达控制指令来进行调节。
[0045]在本发明另一优选实施例中，为了能够避免用户进行繁琐的指令下达操作，可以在所述自动对焦装置中增加语音录入模块4和语音输出模块5，其中，所述语音输出模块5用于播放所述主控芯片下发的语音提示信息，该语音提示信息可以提示用户在多个对焦方案中选取合适的对焦方案。所述步进电机在带动对焦旋钮进行转动的过程中，每进行一次修正，便可以生成一个对焦方案。在反复修正投影仪的对焦值时，便可以产生多个对焦方案，这些对焦方案均可以对应于清晰度满足预设条件的对焦方案，因此可以将这些对焦方案提供给用户进行选择。
[0046]当用户确定选择的对焦方案后，便可以通过所述语音录入模块4录入用户的语音指令，并将所述语音指令发送至所述主控芯片，这样，所述主控芯片便可以根据用户的语音指令，从预设的多个对焦方案中选取与所述语音指令相匹配的对焦方案。
[0047]由上可见，本发明实施例提供的投影仪的自动对焦装置，通过对投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析结果对当前图片样本的清晰度做出判断，从而可以向步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动设置于所述投影仪光源上的对焦旋钮进行旋转，从而实现对投影仪的自动对焦。
[0048]进一步地，本发明实施例通过主控芯片对图片样本对应的特征值进行计算，并确定计算出的特征值对应的旋转策略，从而可以在无需用户动手的情况下，自动完成对投影仪的对焦。
[0049]另外，通过设置语音输入模块和语音输出模块，从而可以提示用户对多个对焦方案进行选择，用户则可以通过语音指令进行选择最终的对焦方案，从而方便快捷地对投影仪实现自动对焦。
[0050]图3为本发明实施例提供的一种投影仪自动对焦的方法流程图。虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
[0051]如图3所示，所述方法可以包括:
[0052]SI:投影仪光源采集当前投影的图片样本，并将所述图片样本发送至主控芯片；
[0053]S2:所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令；
[0054]S3:所述主控芯片将所述控制指令发送至与所述投影仪光源上的对焦旋钮相连接的步进电机，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0055]在本发明一优选实施例中，所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令具体包括:
[0056]所述主控芯片计算所述投影仪光源采集的图片样本对应的特征值，所述特征值至少包括图像梯度或者模量传递函数；
[0057]所述主控芯片将计算的所述特征值与预设的多个特征值范围进行对比，确定计算的所述特征值所属的第一特征值范围；
[0058]所述主控芯片根据预设的特征值范围与旋转策略的关联关系，确定与所述第一特征值范围相关联的第一旋转策略；
[0059]所述主控芯片根据所述第一旋转策略向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0060]其中，所述旋转策略至少包括旋转方向和旋转步进。
[0061]在本发明一优选实施例中，所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令具体包括:
[0062]所述主控芯片获取与所述投影仪光源采集的图片样本中第一目标区域相对应的第一对焦值；
[0063]所述主控芯片确定位于所述第一目标区域内的第二目标区域，并获取与所述第二目标区域相对应的第二对焦值；
[0064]所述主控芯片根据所述第一对焦值和所述第二对焦值的差值向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。
[0065]在本发明一优选实施例中，所述方法还包括:
[0066]语音输出模块播放所述主控芯片下发的语音提示信息；
[0067]语音录入模块录入用户的语音指令，并将所述语音指令发送至所述主控芯片；
[0068]相应地，
[0069]所述主控芯片从预设的多个对焦方案中选取与所述语音指令相匹配的对焦方案。
[0070]需要说明的是，上述步骤SI至S3中各个步骤的实现方式均与自动对焦装置中各个功能模块的实现方式相对应，这里便不再赘述。
[0071]由上可见，本发明实施例提供的投影仪的自动对焦方法，通过对投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析结果对当前图片样本的清晰度做出判断，从而可以向步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动设置于所述投影仪光源上的对焦旋钮进行旋转，从而实现对投影仪的自动对焦。
[0072]进一步地，本发明实施例通过主控芯片对图片样本对应的特征值进行计算，并确定计算出的特征值对应的旋转策略，从而可以在无需用户动手的情况下，自动完成对投影仪的对焦。
[0073]另外，通过设置语音输入模块和语音输出模块，从而可以提示用户对多个对焦方案进行选择，用户则可以通过语音指令进行选择最终的对焦方案，从而方便快捷地对投影仪实现自动对焦。
[0074]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0075]最后应说明的是:上面对本发明的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本发明的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本发明旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。
【主权项】
1.一种投影仪的自动对焦装置，其特征在于，包括:投影仪光源，步进电机以及主控芯片； 所述投影仪光源上设置有对焦旋钮，所述对焦旋钮由所述步进电机按照预设步进驱动旋转； 所述主控芯片与所述步进电机以及所述投影仪光源电性连接，所述主控芯片对所述投影仪光源采集的图片样本进行分析，并根据分析的结果向所述步进电机下达控制指令，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。2.根据权利要求1所述的投影仪的自动对焦装置，其特征在于，所述主控芯片包括: 图像特征值计算单元，用于计算所述投影仪光源采集的图片样本对应的特征值，所述特征值至少包括图像梯度或者模量传递函数； 范围确定单元，用于将计算的所述特征值与预设的多个特征值范围进行对比，确定计算的所述特征值所属的第一特征值范围； 第一旋转策略确定单元，用于根据预设的特征值范围与旋转策略的关联关系，确定与所述第一特征值范围相关联的第一旋转策略； 第一指令下达单元，用于根据所述第一旋转策略向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。3.根据权利要求2所述的投影仪的自动对焦装置，其特征在于，所述旋转策略至少包括旋转方向和旋转步进。4.根据权利要求1所述的投影仪的自动对焦装置，其特征在于，所述主控芯片包括: 第一对焦值获取单元，用于获取与所述投影仪光源采集的图片样本中第一目标区域相对应的第一对焦值； 第二对焦值获取单元，用于确定位于所述第一目标区域内的第二目标区域，并获取与所述第二目标区域相对应的第二对焦值； 第二指令下达单元，用于根据所述第一对焦值和所述第二对焦值的差值向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。5.根据权利要求1所述的投影仪的自动对焦装置，其特征在于，所述装置还包括:与所述主控芯片相连接的语音录入模块和语音输出模块； 所述语音输出模块用于播放所述主控芯片下发的语音提示信息，所述语音录入模块用于录入用户的语音指令，并将所述语音指令发送至所述主控芯片； 相应地， 所述主控芯片用于从预设的多个对焦方案中选取与所述语音指令相匹配的对焦。6.一种投影仪的自动对焦方法，其特征在于，包括: 投影仪光源采集当前投影的图片样本，并将所述图片样本发送至主控芯片； 所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令；所述主控芯片将所述控制指令发送至与所述投影仪光源上的对焦旋钮相连接的步进电机，以使得所述步进电机带动所述对焦旋钮进行旋转。7.根据权利要求6所述的投影仪的自动对焦方法，其特征在于，所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令具体包括: 所述主控芯片计算所述投影仪光源采集的图片样本对应的特征值，所述特征值至少包括图像梯度或者模量传递函数； 所述主控芯片将计算的所述特征值与预设的多个特征值范围进行对比，确定计算的所述特征值所属的第一特征值范围； 所述主控芯片根据预设的特征值范围与旋转策略的关联关系，确定与所述第一特征值范围相关联的第一旋转策略； 所述主控芯片根据所述第一旋转策略向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。8.根据权利要求7所述的投影仪的自动对焦方法，其特征在于，所述旋转策略至少包括旋转方向和旋转步进。9.根据权利要求6所述的投影仪的自动对焦方法，其特征在于，所述主控芯片对所述图片样本进行清晰度分析，并根据分析的结果生成控制指令具体包括: 所述主控芯片获取与所述投影仪光源采集的图片样本中第一目标区域相对应的第一对焦值； 所述主控芯片确定位于所述第一目标区域内的第二目标区域，并获取与所述第二目标区域相对应的第二对焦值； 所述主控芯片根据所述第一对焦值和所述第二对焦值的差值向所述步进电机下达控制指令，以带动所述对焦旋钮进行旋转。10.根据权利要求6所述的投影仪的自动对焦方法，其特征在于，所述方法还包括: 语音输出模块播放所述主控芯片下发的语音提示信息； 语音录入模块录入用户的语音指令，并将所述语音指令发送至所述主控芯片； 相应地， 所述主控芯片从预设的多个对焦方案中选取与所述语音指令相匹配的对焦。
【文档编号】H04N9/31GK105915870SQ201511033555
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】郑屹, 王海华
【申请人】乐视致新电子科技（天津）有限公司