专利名称：投影仪及其投影画面自动调整方法
技术领域：
本发明涉及一种光学设备及其投影效果增强方法，特别是关于一种投影仪及其投影画面自动调整方法。
背景技术：
随着投影仪的投射镜头、投射镜片的实际使用时间越长，会使投射到投影区域 (例如屏幕或墙面)上的投影画面的色彩与实际影像的色彩发生偏差。此外，由于某些投影片中文本颜色与背景颜色的区分度不高，当该投影片被投射镜头投影到投影区域时，会造成文本与背景区分不开而使得投影画面不清晰，从而影响观看者观看投影画面的视觉效果。目前的投影设备不具备自动增强投影片中文本的输出效果，尤其是当投影片制作不佳， 例如背景颜色和文本颜色接近的投影片时，其视觉效果比较不好。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种投影仪及其投影画面自动调整方法，能够摄取已经投射在投射区域的投影画面，通过自动修正该拍摄影像的目标区域和背景区域的亮度差值来增强投影画面的视觉输出效果。所述的投影仪包括摄像单元、投射镜头、存储单元以及投影画面调整单元。该投影画面调整单元包括影像摄取模块，用于控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第一影像，以及等待一段闲置时间再控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第二影像；背景确定模块，用于将第二影像的所有像素点按照RGB三通道的亮度值区间进行分类计数，并将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域，以及确定该背景区域的RGB三通道的亮度值；像素亮度计算模块，用于将第二影像划分为M个像素块，以及计算每一像素块的RGB三通道的亮度值；影像调整模块，用于当某一像素块的RGB三通道亮度值介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内，将该像素块的RGB三通道亮度值调整至背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间之外；影像代换模块，用于将第二影像中亮度值所需调整的像素块替换为调整后的像素块，以及根据替换后的第二影像产生优化的投影画面并将该优化的投影画面投射在投射区域上。所述投影仪的投影画面自动调整方法，该投影仪包括摄像单元、投射镜头、存储单元以及投影画面调整单元。该方法包括步骤控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第一影像；等待一段闲置时间再控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第二影像；将第二影像的所有像素点按照RGB三通道亮度值区间进行分类计数；将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域；确定该背景区域的RGB三通道的亮度值；将第二影像划分为M个像素块；计算每一像素块的RGB三通道的亮度值；当某一像素块的RGB三通道亮度值介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内，将该像素块的RGB三通道亮度值调整至背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间之外；将第二影像中亮度值所需调整的像素块替换为调整后的像素块；根据替换后的第二影像产生优化的投影画面并将该优化的投影画面投射在投射区域上。相较于现有技术，本发明所述的投影仪及其投影画面自动调整方法，通过拍摄已经投射在投射区域的投影画面，并将该拍摄的影像按照影像亮度分布情况划分为背景区域和目标增强区域，修正该拍摄影像的目标增强区域和背景区域的亮度差值来增强投影画面的视觉输出效果。
图1是本发明投影仪较佳实施例的架构图。图2是本发明应用于投影仪中的投影画面自动调整方法较佳实施例的流程图。图3是将摄像单元摄取的拍摄影像划分成M个像素块的示意图。图4是每一像素块在RGB三通道上影像亮度的示意图。主要元件符号说明投影仪100
投影画面调整单元1
影像摄取模块11
背景确定模块12
像素亮度计算模块13
影像调整模块14
影像代换模块15
摄像单元2
投射镜头3
存储单元4
微处理器具体实施例方式如图1所示，是本发明投影仪100较佳实施例的架构图。在本实施例中，所述的投影仪100包括投影画面调整单元1、摄像单元2、投射镜头3、存储单元4以及微处理器5。所述的投影画面调整单元1能够通过摄像单元2拍摄投射镜头3已经投射在投射区域(例如屏幕或墙面)的投影画面，然后把拍摄的影像按照影像的像素亮度分布情况划分为背景区域和目标增强区域，利用RGB(红色、绿色及蓝色)三灰度通道划分拍摄影像后， 修正该拍摄影像的目标增强区域和背景区域的亮度差值来增强投影画面的视觉输出效果。所述的摄像单元2为一种具有摄像功能的摄像装置，例如摄像头。该摄像单元2 用于从投射区域内的投影画面摄取影像，并将该影像发送给投影画面调整单元1对投影画面进行调整。所述的投射镜头3是指一种具有影像投射功能的光学镜头，用于将存储在存储单元4内的投影画面(例如投影片)投射在使用者选定的投射区域内进行显示。所述的存储单元4为一种内部闪存(Flash Memory)或者为外部存储卡。该存储单元4用于存储所需投射在投影区域内的投影片，例如PPT投影文件，其包括文本影像以及背景影像。所述的投影画面调整单元1包括影像摄取模块11、背景确定模块12、像素亮度计算模块13、影像调整模块14以及影像代换模块15。本发明所称的模块可以是由多个电子元器件构成的硬件电路，也可以是由一系列计算指令组成的计算机程序段。在本实施例中， 所述的模块是一种能够被微处理器5所执行并且能够完成固定功能的计算机程序段，其存储在所述的存储单元4中。所述的影像摄取模块11用于控制摄像单元2拍摄由投射镜头3投射在投射区域内的投影画面，并将该拍摄影像保存为第一影像，以及等待一段闲置时间(例如3秒)再控制摄像单元2拍摄由投射镜头3投射在投射区域内的投影画面，并将该拍摄影像保存为第二影像。该影像摄取模块11还用于通过比较第一影像与第二影像是否相同来确定该投影画面是否为静态投影画面还是动态投影画面。如果第一影像与第二影像相同，则说明投射在投射区域内的投影画面是静态投影画面；如果第一影像与第二影像不相同，则说明投射在投射区域内的投影画面是动态投影画面。当投影画面是静态投影画面时，影像摄取模块 11保存第二影像至存储单元2以便进行影像投影画面调整。当投影画面是动态投影画面时，影像摄取模块11等待一段闲置时间再控制摄像单元2从投射区域内摄取投影画面。所述的背景确定模块12用于将第二影像的所有像素点按照RGB三通道亮度值区间进行分类计数，并将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域，以及确定该背景区域的RGB三通道的亮度值。在本实施例中，背景确定模块12将第二影像进行RGB三通道分离后，依据每一通道所有像素亮度值的正态分布划分亮度值区间，例如R 通道的亮度值区间被划分为
, [51-74]，[75-90], [91-110], [111-120]等，再依据每个通道上像素点的亮度值分布来统计亮度值区间内的像素点数目，例如R通道上亮度值 [110-120]之间的像素点数目为50%，亮度值[75-90]之间的像素点数目为30%等。背景确定模块12对第二影像进行RGB三个通道完成分类统计后，得到比如50 %的像素点(像素点分布比例最多)落入R通道的亮度值区间[110-120]，G通道的亮度值区间W0-82]以及 B通道的亮度值区间[60-90]这个范围内，从而将RGB三通道亮度值区间内的像素点所属区域作为背景区域。背景确定模块12计算得到该背景区域的RGB三通道的亮度值，其中，每一通道的亮度值是将所有像素点每个通道上的亮度值相加得到的，例如每一通道的亮度值分别记为 IAED_R_0 = 42171、IAED_G_0 = 43451 以及 IAED_B_0 = 42427。所述的像素亮度计算模块13用于将第二影像划分为M个像素块，并计算每一像素块RGB三通道的亮度值。在本实施例中，像素亮度计算模块13将第二影像M个像素块，例如图3所示的像素块A1，A2，. . .Ai,... Am，其中每一像素块具有16X 16像素。像素亮度计算模块13将每一像素块中的所有像素点亮度值相加得到每一像素块RGB三通道的亮度值， 例如图4所示的像素块Al的RGB三个通道的亮度值总和，其分别记为IAED_R_1 = 147248, IAED_G_1 = 147760、IAED_B_1 = 144176，以及像素块Ai的RGB三个通道的亮度值总和，其分别记为 IAED_R_i = 37569、IAED_R_i = 39105、IAED_R_i = 38081，其中 i 小于等于像素块总数M。所述的影像调整模块14用于判断每一像素块RGB三通道的亮度值是否介于背景区域的RGB三通道的亮度值所确定的亮度值区间。在本实施例中，影像调整模块14判断每一像素块的R通道亮度值是否大于背景区域R通道亮度值的第一倍数a且小于背景区域R通道亮度值的第二倍数b，G通道亮度值是否大于背景区域G通道亮度值的第一倍数a且小于背景区域G通道亮度值的第二倍数b，以及B通道亮度值是否大于背景区域B通道亮度值的第一倍数a且小于背景区域B通道亮度值的第二倍数b。亦即判断不等式aX IAED_R_0
<IAED_R_i < bXIAED_R_0，aXIAED_G_0 < IAED_G_i < b X IAED_G_0 以及 aXIAED_B_0
<IAED_B_i < b X IAED_B_0是否都成立。其中，第一倍数a和第二倍数b分别取经验值a =1.2以及经验值b = 1.6。当某一像素块Ai的RGB三通道亮度值介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内，影像调整模块14将像素块Ai的RGB三通道亮度值调整至背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间之外。在本实施例中，影像调整模块14将像素块Ai的RGB 三通道亮度值调整至背景区域RGB三通道亮度值的第三倍数c，例如IAED_R_i = cXIAED_ R_0，其中第三倍数c取经验值c = 2。假如背景区域的某一像素点PO的R通道亮度值区间为[115，184]，那么像素块Ai中R通道亮度值介于[115，184]的像素点均需调整到115X2 =230左右。所述的影像代换模块15用于将第二影像中亮度值所需调整的像素块Ai替换为亮度值调整后的像素块，根据替换后的第二影像产生优化的投影画面，并将该优化的投影画面投射在投射区域上。如图2所示，是本发明应用于投影仪中的投影画面自动调整方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够通过摄像单元2拍摄投射镜头3已经投射在投射区域的投影画面，然后把拍摄的影像按照影像的像素亮度划分为背景区域和目标增强区域，利用RGB 三通道划分拍摄影像后，修正该拍摄影像的目标增强区域和背景区域亮度差值来增强投影画面的视觉输出效果。步骤S201，影像摄取模块11控制摄像单元2拍摄由投射镜头3投射在投射区域内的投影画面，并将该拍摄影像保存为第一影像。步骤S202，影像摄取模块11等待一段闲置时间(例如3秒)再控制摄像单元2拍摄由投射镜头3投射在投射区域内的投影画面，并将该拍摄影像保存为第二影像。步骤S203，影像摄取模块11通过比较第一影像与第二影像是否相同来确定该投影画面是否为静态投影画面还是动态投影画面。如果第一影像与第二影像相同，则说明投射在投射区域内的投影画面是静态投影画面，流程执行步骤S205 ；如果第一影像与第二影像不相同，则说明投射在投射区域内的投影画面是动态投影画面，步骤S204，摄像单元2等待一段闲置时间(例如3秒)再拍摄投射在投射区域内的投影画面。步骤S205，背景确定模块12将第二影像的所有像素点按照RGB三通道亮度值区间进行分类计数，并将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域。在本实施例中，背景确定模块12将第二影像进行RGB三通道分离后，依据RGB三通道上像素点的亮度值正态分布划分亮度值区间，例如R通道的亮度值区间被划分为W-50]，[51-74]， [75-90], [91-110], [111-120]等，再依据每个通道上像素点的亮度值分布来统计亮度值区间内的像素点数目，例如R通道上亮度值[110-120]之间的像素点数目为50%，亮度值 [75-90]之间的像素点数目为30%等。背景确定模块12对第二影像进行RGB三个通道完成分类统计后，得到比如50%的像素点落入R通道的亮度值区间[110-120]，G通道的亮度值区间W0-82]以及B通道的亮度值区间[60-90]这个范围内，从而将RGB三通道亮度值区间内的像素点所属区域作为背景区域。步骤S206，背景确定模块12确定该背景区域的RGB三通道的像素亮度值。在本实施例中，背景确定模块12通过确定RGB三通道亮度值区间内的像素点所属区域作为背景区域后，再计算得到该背景区域的RGB三通道的亮度值，例如，分别记为IAED_R_0 = 42171、 IAED_G_0 = 43451 以及 IAED_B_0 = 42427。步骤S207，像素亮度计算模块13将第二影像划分为M个像素块。在本实施例中， 像素亮度计算模块13将第二影像M个像素块，例如图3所示的像素块Al，A2，. . .Ai，. . .Am， 其中每一像素块具有16 X 16像素。 步骤S208，像素亮度计算模块13计算每一像素块的RGB三通道的像素亮度值。在本实施例中，像素亮度计算模块13将每一像素块中的所有像素点亮度值相加得到每一像素块RGB三通道的像素亮度值，例如图4所示的像素块Al的RGB三个通道的亮度值总和， 其分别记为 IAED_R_1 = 147248、IAED_G_1 = 147760、IAED_B_1 = 144176，以及像素块 Ai 的RGB三个通道的亮度值总和，其分别记为IAED_R_i = 37569、IAED_R_i = 39105、IAED_ R_i = 38081，其中i小于等于像素块总数Μ。步骤S209，影像调整模块14判断像素块Ai的RGB三通道像素亮度值是否介于背景区域的RGB三通道像素亮度值所确定的亮度值区间。在本实施例中，影像调整模块 14 通过判断不等式 aXIAED_R_0 < IAED_R_i < bXIAED_R_0, aXIAED_G_0 < IAED_G_i < b X IAED_G_0 以及 aX IAED_B_0 < IAED_B_i < b X IAED_B_0 是否都成立。其中，a 为第一倍数，例如取经验值a = 1. 2 ；b为第二倍数，例如取经验值b = 1. 6。若像素块Ai的RGB 三通道像素亮度值介于背景区域的RGB三通道的像素亮度值所确定的亮度值区间，则执步骤S210。若像素块Ai的RGB三通道的亮度值不介于背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间，则执步骤S212。步骤S210，影像调整模块14将像素块Ai的RGB三通道像素亮度值调整至背景区域的RGB三通道像素亮度值所确定的亮度值区间之外。在本实施例中，影像调整模块14将像素块Ai的RGB三通道像素亮度值调整至背景区域RGB三通道像素亮度值的第三倍数c， 例如IAED_R_i = cXIAED_R_0，其中第三倍数c取经验值c = 2。假如背景区域的某一像素点PO的R通道亮度值区间为[115，184]，那么像素块Ai中R通道亮度值介于[115，184] 的像素点均需调整到115X2 = 230左右。步骤S211，影像代换模块15将第二影像中像素亮度值所需调整的像素块Ai替换为像素亮度值调整后的像素块。步骤S212，影像调整模块14判断i小于像素块总数M。若 i小于像素块总数M,步骤S213，影像调整模块14作i = i+1运算，并返回步骤S209 ；若i 等于像素块总数M，步骤S214，影像代换模块15根据替换后的第二影像产生优化的投影画面，并将该优化的投影画面投射在投射区域上。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种具有投影画面自动调整功能的投影仪，该投影仪包括摄像单元、投射镜头、存储单元以及投影画面调整单元，其特征在于，所述的投影画面调整单元包括影像摄取模块，用于控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第一影像，以及等待一段闲置时间再控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第二影像；背景确定模块，用于将第二影像的所有像素点按照RGB三通道的亮度值区间进行分类计数，并将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域，以及确定该背景区域的RGB三通道的亮度值；像素亮度计算模块，用于将第二影像划分为M个像素块，以及计算每一像素块的RGB三通道的亮度值；影像调整模块，用于当某一像素块的RGB三通道亮度值介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内时，将该像素块的RGB三通道亮度值调整至背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间之外；影像代换模块，用于将第二影像中亮度值需调整的像素块替换为调整后的像素块，以及根据替换后的第二影像产生优化的投影画面并将该优化的投影画面投射在投射区域上。
2.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述的影像摄取模块还用于通过比较第一影像与第二影像是否相同来确定所述投影画面是否为静态投影画面还是动态投影画面。
3.如权利要求2所述的投影仪，其特征在于，如果投影画面是静态投影画面，影像摄取模块保存第二影像至存储单元以便进行影像投影画面调整，如果投影画面是动态投影画面，影像摄取模块等待一段闲置时间再控制摄像单元从投射区域内摄取投影画面。
4.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述的背景确定模块依据第二影像中所有像素点亮度值的正态分布来划分亮度值区间，并将第二影像进行RGB三通道分离后依据每个通道所有像素点的亮度值分布来统计所属亮度值区间内的像素点数目。
5.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述的影像调整模块还用于判断每一像素块的R通道亮度值是否大于背景区域R通道亮度值的第一倍数且小于背景区域R通道亮度值的第二倍数，G通道亮度值是否大于背景区域G通道亮度值的第一倍数且小于背景区域G通道亮度值的第二倍数，以及B通道亮度值是否大于背景区域B通道亮度值的第一倍数且小于背景区域B通道亮度值的第二倍数。
6.一种投影仪的投影画面自动调整方法，该投影仪包括摄像单元、投射镜头、存储单元以及投影画面调整单元，其特征在于，该方法包括步骤控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第一影像；等待一段闲置时间再控制摄像单元拍摄由投射镜头投射在投射区域内的投影画面并将该拍摄影像保存为第二影像；将第二影像的所有像素点按照RGB三通道亮度值区间进行分类计数； 将亮度值区间内像素点数目最多的像素点所属区域作为背景区域； 确定该背景区域的RGB三通道的亮度值； 将第二影像划分为M个像素块； 计算每一像素块的RGB三通道的亮度值；当某一像素块的RGB三通道亮度值介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内时，将该像素块的RGB三通道亮度值调整至背景区域的RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间之外；将第二影像中亮度值需调整的像素块替换为调整后的像素块；以及根据替换后的第二影像产生优化的投影画面并将该优化的投影画面投射在投射区域上。
7.如权利要求6所述的投影画面自动调整方法，其特征在于，该方法还包括步骤 通过比较第一影像与第二影像是否相同来确定所述投影画面是否为静态投影画面还是动态投影画面；若投影画面是静态投影画面，则保存第二影像至存储单元以便进行影像投影画面调整；若投影画面是动态投影画面，则等待一段闲置时间再控制摄像单元从投射区域内摄取投影画面。
8.如权利要求6所述的投影画面自动调整方法，其特征在于，所述将第二影像的所有像素点按照RGB三通道亮度值区间进行分类计数的步骤包括依据第二影像中所有像素点亮度值的正态分布来划分亮度值区间； 将第二影像进行RGB三通道分离；以及依据每个通道所有像素点的亮度值分布来统计所属亮度值区间内的像素点数目。
9.如权利要求6所述的投影画面自动调整方法，其特征在于，该方法还包括步骤判断第二影像中每一像素块的RGB三通道亮度值是否介于背景区域RGB三通道亮度值所确定的亮度值区间内。
10.如权利要求9所述的投影画面自动调整方法，其特征在于，所述的判断步骤包括 判断每一像素块的R通道亮度值是否大于背景区域R通道亮度值的第一倍数且小于背景区域R通道亮度值的第二倍数；判断每一像素块的G通道亮度值是否大于背景区域G通道亮度值的第一倍数且小于背景区域G通道亮度值的第二倍数；以及判断每一像素块的B通道亮度值是否大于背景区域B通道亮度值的第一倍数且小于背景区域B通道亮度值的第二倍数。
全文摘要
一种投影仪及其投影画面自动调整方法，该投影仪包括摄像单元、投射镜头、存储单元以及投影画面调整单元。该投影画面调整单元通过摄像单元拍摄投射镜头已经投射在投射区域的投影画面，然后把拍摄的投影画面按照影像亮度分布情况进行分布统计来划分为背景区域和目标区域，将拍摄影像划分为RGB三通道灰度图像，针对每一通道灰度图像修正该拍摄影像的目标增强区域和背景区域的亮度差值来调整投影画面，从而达到自动增强投影画面的视觉输出效果。
文档编号G03B21/00GK102540681SQ201010589250
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者王光建 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司