专利名称：一种投影机图像畸变校正方法及其系统、一种投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影机的图像畸变校正技术领域，尤其涉及一种投影机图像畸变校正方法及其系统，以及一种具有该图像畸变校正系统的投影机。
背景技术：
目前，公知的投影机的梯形校正通常有二种方法光学梯形校正和数码梯形校正， 光学梯形校正是指通过调整投影机的光学镜头(光学梯形校正装置)的物理位置来达到调整投影图像梯形的目的，另一种数码梯形校正是通过软件的方法来实现梯形校正，相对来说，光学梯形校正的应用较为广泛。在应用光学梯形校正的投影机中，不管是IXD (液晶)投影机的还是DLP (背投) 投影机，都是通过手动操作投影机外壳上的按键或者遥控器来调节投影机的光学梯形校正装置，从而将疝气灯产生的圆锥形光校正为规则的矩形投影图像。然而，手动操作非常不方便，特别是在投影机摆放不正，不稳的情况下，当手动调整好后，投影机的再次移动就会使原来的调整失效，需要再次手动调节；并且，随着仪器使用时间的增长会发生按键的失效， 或者遥控器丢失等意外事故而导致无法调整，这都会给用户带来一定的麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种能够自动地、方便且准确地对投影机位置偏移引起的图像畸变进行校正的投影机图像畸变校正方法。一种投影机图像畸变校正方法，包括从设置在投影机上的空间三轴定位装置获取投影机相对于空间三轴的位置数据；将检测的位置数据与参考位置数据比较，获取投影机的位置偏移量；根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度；根据计算结果对所述光学梯形校正装置进行调整。本发明要解决的技术问题还在于提供一种能够自动地、方便且准确地对投影机位置偏移引起的图像畸变进行校正的投影机图像畸变校正系统。—种投影机图像畸变校正系统，包括用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据的空间三轴定位装置；用于根据控制指令调节投影机的光学梯形校正装置的调节装置； 以及，用于根据所述空间三轴定位装置检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令的控制单元。本发明要解决的技术问题还在于提供一种由于位置偏移而导致投影图像畸变时， 能够自动地、方便且准确地对所述图像畸变进行校正的投影机。一种投影机，包括光学梯形校正装置，还包括图像畸变校正系统，所述图像畸变校正系统包括用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据的空间三轴定位装置；用于根据控制指令调节所述光学梯形校正装置的调节装置；以及，用于根据所述空间三轴定位装置检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令的控制单元。
与现有技术相比较，本发明的投影机图像畸变校正方法及其系统，以及本发明的投影机能够在投影机上电后，自动将光学梯形校正装置调节到最佳的状态。通过空间三轴定位装置感测投影机相对于空间三轴的位置，因此可以对投影机在控件三轴上进行精确定位，并根据定位结果分析投影机是否正确摆放，如果位置有偏移，则根据检测的位置数据自动调节所述光学梯形校正装置，在投影机再次移位时，也可再次自动调节，无需人工参与， 非常方便。能够消除由于投影机摆放不正而导致的投影图像畸变。
图1是本发明投影机图像畸变校正方法的流程图；图2是本发明投影机的结构示意
图3是本发明投影机图像畸变校正方法及其系统在一个实施例中的工作原理示意图。
具体实施例方式请参阅图1，图1是本发明投影机图像畸变校正方法的流程图。所述投影机图像畸变校正方法的包括以下创新技术空间三轴定位感应，空间三轴数据处理和空间三轴方向控制。具体包括以下步骤步骤S101，从设置在投影机上的空间三轴定位装置获取投影机相对于空间三轴的位置数据；投影机相对于空间三轴的定位是通过一个空间三轴定位装置来获取的。这种传感装置它实质是一种传感器，它里面的敏感元件将投影机在空间三轴的定位信号转换为相应的电信号，并进入前置放大电路，经过信号调理电路将信号改善后，再进行模数转换，最终得到数字信号。在本实施方式中，投影机在空间三轴每轴上的位置数据都可由一个字节来表示， 所述位置数据都存储在该空间三轴定位装置的内部存储区。当所述位置数据发生变化时， 存储在内部存储区的相应数据会自动更新。所述空间三轴定位装置还可以是分别设置在投影机的几个角落的多个传感器，所述传感器可以是三维加速度传感器、重力传感器或者陀螺仪传感器，用于根据预设的三维坐标系检测确定投影机在空间三轴上的位置数据，例如可以通过设置加速度传感器测量投影机的位移。以重力传感器为例，可以在投影机的三个角分别设置一个重力传感器，分别感应三个角的相对于水平面的倾斜角度，从而可以确定投影机相对于水平X轴的旋转角度， 检测获得的所述旋转角度作为投影机相对于空间三轴的位置数据。本领域技术人员可以根据需要自由设置传感器的类型和安装位置，以便获取相应的位置数据。步骤S102，将检测的位置数据与参考位置数据比较，获取投影机的位置偏移量；步骤S102和步骤S103的运算都可以在投影机的中央处理器中实现，当投影机的中央处理器需要获得当前投影机在空间三轴上的位置数据时，它可以通过读取空间三轴定位装置内部存储区的数据，该数据可通过I2C (两线式串行总线)协议传输。预先设定一个参考位置数据并保存，所述参考位置数据优选为所述投影机平稳放置，没有或者最少图像畸变时，投影机在三维坐标系中相对于空间三轴的位置数据。所述参考位置数据也可以由用户经过现场调试后设定，与投影机的使用现场环境相对应。所述参考位置数据可以保存在一个专用的储存器中，以供随时读取计算。在本步骤中，将获取的检测位置数据和所述参考位置数据比较，即可以计算出所述投影机的位置偏移量。步骤S103，根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度；本步骤中可以根据本领域中常用的梯形校正方法计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，在此不作详细描述。在具体设定计算流程时，还可以根据操作人员输入的现场使用环境信息综合考虑计算。作为一种优选的实施方式，在储存器中预先保存多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度；则在本步骤中，可以根据所述投影机的位置偏移量，在所述储存器中查找对应的调整位置和角度。以达到快速获得调整位置和角度的目的。所述储存器中预先保存的多个位置偏移量和对应的调整位置和角度可由用户根据现场调试测量设定，也可根据用户设定的条件进行模拟计算设定。步骤S104，根据计算结果对所述光学梯形校正装置进行调整。根据上述步骤中计算的调整位置和角度，对所述投影机的光学梯形校正装置的位置、角度进行调整，使投影的图像保持规则的矩形。投影机的中央处理器在计算得到所述调整位置和角度之后，可以发出控制或者校正信号，通过传动装置如马达、转轴等，控制调节光学梯形校正装置的位置、角度进行调整， 最终将疝气灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。本发明的投影机图像畸变校正方法既可以在投影机上电后，自动执行；也可以设置成每隔一段预定时间就自动执行一次，以便达到实时调节的效果。请参阅图2，图2是本发明投影机的结构示意图。所述投影机包括光学梯形校正装置11，空间三轴定位装置12、控制单元13以及调节装置14，所述空间三轴定位装置12用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据；所述调节装置14用于根据控制指令调节投影机的光学梯形校正装置11 ；所述控制单元13用于根据所述空间三轴定位装置12检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置11的调整位置和角度，对所述调节装置14发出控制指令。其中，所述空间三轴定位装置12、所述控制单元13以及所述调节装置14构成本发明的投影机图像畸变校正系统。可以作为独立的系统制作，并添加在现有技术具有光学梯形校正装置的投影机中，以使现有技术的投影机都可以达到自动调整图像畸变的目的。所述空间三轴定位装置12实质是一种传感器，它里面的敏感元件将投影机空间三轴的定位信号转换为相应的电信号，并进入前置放大电路，经过信号调理电路将信号改善后，再进行模数转换，最终得到数字信号。在本实施方式中，投影机在空间三轴每轴上的位置数据都可由一个字节来表示， 所述位置数据都存储在所述空间三轴定位装置12的内部存储区。当所述位置数据发生变化时，存储在内部存储区的相应数据会自动更新。所述空间三轴定位装置12还可以是分别设置在投影机的几个角落的多个传感器，所述传感器可以是三维加速度传感器、重力传感器或者陀螺仪传感器，用于根据预设的三维坐标系检测确定投影机在空间三轴上的位置数据，例如可以通过所述加速度传感器测量投影机的位移。再以重力传感器为例，可以在投影机的三个角分别设置一个重力传感器， 分别感应三个角的相对于水平面的倾斜角度，从而可以确定投影机相对于水平X轴的旋转角度。检测获得的所述旋转角度作为投影机相对于空间三轴的位置数据。本领域技术人员可以根据需要自由设置传感器的类型和安装位置构成所述空间三轴定位装置12，以便获取相应的位置数据。投影机上电后，所述控制单元13从所述空间三轴定位装置12获取投影机相对于空间三轴的位置数据，并将检测的位置数据与参考位置数据比较，计算获取投影机的位置偏移量；所述控制单元13可以通过在投影机的中央处理器中安装相应的控制软件实现， 当所述控制单元13需要获得当前投影机在空间三轴上的位置数据时，它可以通过读取所述空间三轴定位装置12内部存储区的数据，该数据可通过12C(两线式串行总线)协议传输。进一步地，还包括一个储存器(图未示)，预先设定一个参考位置数据并保存在所述储存器中。则所述控制单元13可以读取所述储存器的参考位置数据，并与获取的检测位置数据比较，即可以计算出所述投影机的位置偏移量。所述参考位置数据优选为所述投影机平稳放置，没有或者最少图像畸变时，投影机在三维坐标系中相对于空间三轴的位置数据。所述参考位置数据也可以由用户经过现场调试后设定，与投影机的使用现场环境相对应。所述参考位置数据保存在专用的储存器中， 以供随时读取计算。所述控制单元13计算出投影机的位置偏移量后，根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度；所述光学梯形校正装置的调整位置和角度可以根据本领域中常用的梯形校正方法计算，在此不作详细描述。在具体设定所述控制单元13的计算流程时，还可以根据操作人员输入的现场使用环境信息综合考虑计算。作为一种优选的实施方式，进一步包括保存多个预设的位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元(图未示)；所述控制单元13根据所述投影机的位置偏移量，查找所述第二储存单元，获取对应的调整位置和角度，对所述调节装置14发出控制指令。以达到快速获得调整位置和角度的目的。所述第二储存器中预先保存的多个位置偏移量和对应的调整位置和角度可由用户根据现场调试测量设定，也可根据用户设定的条件进行模拟计算设定。所述控制单元13 (投影机的中央处理器)在计算得到所述调整位置和角度之后， 可以对所述调节装置14输出控制或者校正信号，所述调节装置14包括连接所述光学梯形校正装置的传动装置，以及控制所述传动装置的驱动芯片，其中所述驱动芯片根据所述控制或者校正信号，控制所述传动装置如马达、转轴等，控制所述光学梯形校正装置11的光学镜片进行调整，最终将疝气灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。本发明的投影机图像畸变校正系统既可以在投影机上电后，自动执行图像畸变校正；也可以设置成每隔一段预定时间就自动执行一次图像畸变校正，以便达到实时调节的效果。下面举例说明本发明的投影机图像畸变校正方法及其系统的工作原理如图3所示，假设A是空间三轴定位装置12所在的位置，B是光学梯形校正装置所在的位置。开始时，空间三轴定位装置的位置12与空间X轴是平行的，而光学梯形校正装置 11与空间X轴是垂直的，此时疝气灯产生的圆锥形光经过光学梯形校正装置11后光线将和投影图像近似矩形，图像打在屏幕上是不失真的。而当投影机发生位置偏移，使空间三轴定位装置的位置逆时针旋转了 a角度后，达到位置A’(图中虚线位置)，此时若光学梯形校正装置11还是在与X轴垂直的状态下的话，那么最终打在屏幕上的图像将会产生上面小下面大的梯形失真。通过本发明的投影机图像畸变校正方法或其系统处理，实时计算得到光学梯形校正装置11的调角度为b，则控制所述光学梯形校正装置11向顺时针旋转角度b，达到位置B’ (图中虚线位置)，对失真进行校正后，那么最终打在屏幕上的图像就会被校正过来。空间三轴定位装置11在逆时针旋转了 a角度后，投影机在空间三轴的位置将会发生变化，而所述空间三轴定位装置11的内部存储器存储的三轴相应的位置数据也会被更新为当前检测的位置数据。投影机中央处理器采集到这些最新的数据后通过对比参考位置数据就能获知投影机逆时针旋转了 a角度，此时中央处理器就会对采集到的位置数据进行运算处理。最终得出光学梯形校正装置11旋转的方向(顺时针)和角度b，进而对光学梯形校正装置11发送控制信号，使光学梯形校正装置校正当前的失真。在本次举例中，角度a和角度b理论上是大小相等方向相反的，角度a和角度b的关系还跟当时的使用环境有关，若投影屏幕跟地面(X轴)是垂直的话，那么这种关系成立。以上所述的实施例，只是投影机在空间其中一轴上旋转的具体实施方式
。本领域的技术人员可以将本发明的投影机图像畸变校正方法或其系统应用于投影机在空间三轴上的任意位置偏移所产生的图像畸变校正。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种投影机图像畸变校正方法，其特征在于，包括以下步骤从设置在投影机上的空间三轴定位装置获取投影机相对于空间三轴的位置数据；将检测的位置数据与参考位置数据比较，获取投影机的位置偏移量；根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度；根据计算结果对所述光学梯形校正装置进行调整。
2.如权利要求1所述的投影机图像畸变校正方法，其特征在于，根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度的步骤包括在储存器中预先保存多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度；根据所述投影机的位置偏移量，查找所述储存器中对应的调整位置和角度。
3.一种投影机图像畸变校正系统，其特征在于，包括用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据的空间三轴定位装置；用于根据控制指令调节投影机的光学梯形校正装置的调节装置；以及，用于根据所述空间三轴定位装置检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令的控制单元。
4.如权利要求3所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，所述控制单元将检测的位置数据与预设的参考位置数据比较，计算投影机的位置偏移量，并根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令。
5.如权利要求4所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，还包括用于保存所述参考位置数据，以供所述控制单元读取的第一储存单元。
6.如权利要求5所述的投影机图像畸变校正系统，其特征在于，还包括保存多个预设的位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度的第二储存单元；所述控制单元根据所述投影机的位置偏移量，查找所述第二储存单元，获取对应的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令。
7.一种投影机，包括光学梯形校正装置，其特征在于，进一步包括图像畸变校正系统， 所述图像畸变校正系统包括用于检测投影机相对于空间三轴的位置数据的空间三轴定位装置；用于根据控制指令调节所述光学梯形校正装置的调节装置；以及，用于根据所述空间三轴定位装置检测的位置数据计算所述光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令的控制单元。
8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，所述控制单元将检测的位置数据与预设的参考位置数据比较，计算投影机的位置偏移量，并根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令。
9.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，进一步包括储存单元，所述储存单元用于预先保存多个位置偏移量，以及与所述位置偏移量一一对应的调整位置和角度；所述控制单元根据所述投影机的位置偏移量，查找所述储存单元，获取对应的调整位置和角度，对所述调节装置发出控制指令。
全文摘要
本发明提供一种投影机图像畸变校正方法及其系统、投影机，所述方法包括投影机上电后，从设置在投影机上的空间三轴定位装置获取投影机相对于空间三轴的位置数据；将检测的位置数据与参考位置数据比较，获取投影机的位置偏移量；根据所述位置偏移量计算所述投影机的光学梯形校正装置的调整位置和角度；根据计算结果对所述光学梯形校正装置进行调整。本发明提供的投影机图像畸变校正方法及其系统、投影机能够自动地、方便且准确地对投影机位置偏移引起的图像畸变进行校正。
文档编号G03B21/14GK102183870SQ20111010960
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者彭永坚, 朱湘军, 郭子创 申请人:广州视声电子科技有限公司