一种可自动校正几何失真的投影机及其校正方法
【专利摘要】本发明适用于投影显示【技术领域】，提供了一种可自动校正几何失真的投影机，包括：投影机主体，其安装有方向传感器、校正参数计算模块及投影镜头几何校正装置，校正参数计算模块的输入端与方向传感器相连接，输出端与投影镜头几何校正装置相连接，方向传感器检测投影机主体的倾斜角度，校正参数计算模块对倾斜角度的数据进行处理，生成校正参数，投影镜头几何校正装置根据校正参数调整投影机镜头，以校正投影画面的几何失真。本发明可自动检测投影机的倾斜角度和投影镜头与屏幕之间的距离，生成校正参数，通过投影镜头几何校正装置对投影镜头进行机械调整，消除几何失真。设备结构紧凑，适应场景广泛，抗干扰能力强，且校正精度高，适合广泛采用。
【专利说明】一种可自动校正几何失真的投影机及其校正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于投影显示【技术领域】，特别涉及一种可自动校正几何失真的投影机及其校正方法。
【背景技术】
[0002]投影设备通常采用光学技术实现投影显示，由于机器摆设等原因，投影机投影到屏幕的画面总是存在几何失真，目前采用的几何失真校正的方法包括:(1).手动调整失真旋钮进行校正；(2).通过摄像头拍摄投影机投影出的特定或者不特定的画面，来测算出几何失真，并进行校正；(3).通过在屏幕上安装某种传感器，来获得图像的几何失真，从而进行校正。例如，申请号为200910058382的专利申请，通过在投影屏幕中安装光传感器，同时通过通过投影设备向投影幕依次投射预置好各种光模式，从而计算获得投影图像和原始图像之间的几何对应关系，从而进行几何校正；申请号201220131532的专利申请，通过四个红外激光发生器在投影屏幕上进行投影，然后通过cmos传感器拍摄获得有四个光斑的图像，通过分析该图像从而获得失真参数，然后进行校正；申请号为200910165478的专利申请，直接通过照相机来拍摄投影画面，对拍摄的图像进行分析从而获得几何校正。
[0003]手动调整方法操作复杂，使用不便；拍摄投影画面进行几何校正的方法受到拍摄环境的影响，存在一定的计算误差；通过在投影屏幕上安装传感器来实现对图像的几何校正方法，由于需要在投影屏幕进行安装传感器，限制了投影的应用场景，而且设备相对复杂很多。因此，需要提供一种新的快捷准确的几何校正方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可自动校正几何失真的投影机，旨在快速、精确的校正投影的几何失真，应用范围广且抗干扰能力强。
[0005]本发明是这样实现的，一种可自动校正几何失真的投影机，包括:投影机主体，所述投影机主体安装有方向传感器、校正参数计算模块及投影镜头几何校正装置，所述校正参数计算模块的输入端与所述方向传感器相连接，输出端与所述投影镜头几何校正装置相连接，所述方向传感器检测所述投影机主体的倾斜角度，所述校正参数计算模块对所述倾斜角度的数据进行处理，生成校正参数，所述投影镜头几何校正装置根据所述校正参数调整投影机镜头，以校正投影画面的几何失真。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种投影机的自动几何校正方法，包括下述步骤:
[0007]通过方向传感器检测投影机主体的倾斜角度，并将该倾斜角度参数传输至校正参数计算模块；
[0008]所述校正参数计算模块根据所述倾斜角度参数计算校正参数，并发送至投影镜头几何校正装置；
[0009]所述投影镜头几何校正装置根据所述校正参数调整投影机镜头，校正投影画面的几何失真。
[0010]本发明通过在投影机上安装方向传感器和距离传感器，可以自动检测投影机的倾斜角度和投影镜头与屏幕之间的距离，通过校正参数计算模块根据检测参数生成校正参数，并通过投影镜头几何校正装置对投影镜头进行机械调整，消除几何失真。该投影机校正方案摒弃手动调整校正，也不需要在屏幕上设置任何设备，不采用摄像头拍摄，设备结构紧凑，适应场景广泛，抗干扰能力强，且校正精度高，适合广泛采用。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例提供的可自动校正几何失真的投影机的结构示意图；
[0012]图2是本发明实施例提供的可自动校正几何失真的投影机的第一种投影状态图；
[0013]图3是本发明实施例提供的可自动校正几何失真的投影机的第二种投影状态图；
[0014]图4是本发明实施例提供的可自动校正几何失真的投影机的第三种投影状态图；
[0015]图5是本发明实施例提供的可自动校正几何失真的投影机的倾斜角度示意图；
[0016]图6是本发明实施例提供的投影机的自动几何校正方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0019]本发明实施例提供一种可自动校正几何失真的投影机，参考图1，示出了投影机的功能结构电连接示意图，该投影机主要包括:投影机主体101，安装在投影机主体101上的方向传感器102、校正参数计算模块103及投影镜头几何校正装置104。该校正参数计算模块103的输入端与方向传感器102相连接，输出端与投影镜头几何校正装置104相连接。方向传感器102用于检测投影机主体101的倾斜角度，并将检测数据发送至校正参数计算模块103，校正参数计算模块103对倾斜角度的数据进行处理，生成校正参数，并发送至投影镜头几何校正装置104，投影镜头几何校正装置104根据校正参数调整投影机镜头，以校正投影画面的几何失真。
[0020]进一步的，该投影机主体101还可以安装距离传感器105，与校正参数计算模块103相连接，用于检测投影机镜头的出射面与投影屏幕之间的距离，并将该距离参数传输给校正参数计算模块。
[0021]在本实施例中，方向传感器102可以采用各种具有检测自身或所附物体所处方位功能的传感器，并具有电子数据输出功能。距离传感器105也可以采用现有的传感器，如声波测距，激光测距等类型的传感器。校正参数计算模块103是针对校正所需数据开发的具有数据处理功能的模块，在该模块中，存储了方向传感器102和距离传感器105检测的参数和校正参数的换算关系，根据方向传感器102检测的倾斜角度参数和距离传感器105检测的距离参数，可以计算出投影镜头的校正参数，进而发送给投影镜头几何校正装置104，该投影镜头几何校正装置104具有机械调节功能，可以依据该校正参数定量调节投影机镜头的投影角度(例如旋转镜头、调整镜头仰角等等)或者焦距等，进而校正投影图像的几何失真。
[0022]投影机的投影失真主要有三种情况，如图2，第一种是投影机的左端或右端高于或低于预设位置，投射光依然与屏幕106垂直，但是投影画面会相对水平面倾斜一定角度。如图3，第二种是投影机的前端或后端高于或低于预设位置，此时投射光与屏幕104不垂直，投影画面与水平面没有倾斜，但屏幕出现类似梯形画面。如图4，第三种是投影机的前后端和左右端都不在预设位置，此时投影画面为相对水平面倾斜的不规则画面。针对这三种情况，方向传感器102均可以检测出相应倾斜角度。如图5，本实施例的倾斜角度包括投影机主体101相对水平面的实际倾斜角度γ在两个相互正交的竖直面(XZ面和YZ面)上的投影角度ct和角度β ,即角度、可分解为角度α和角度β，这两个竖直面与投影屏幕106分别平行和垂直。可以理解，当发生第一种情况时，角度α =0，β古0，当发生第二种情况时，角度α ^ ο, β =0,当发生第三种情况时，角度α ^ 0, β古0。方向传感器102将上述角度α和角度β发送至校正参数计算模块103。另外，当发生第二种和第三种情况时，投影机镜头与屏幕之间的距离1是随不同的倾斜角度而改变的，因此，这时不仅需要测量倾斜角度，还要测量投影机镜头的出射面与屏幕之间的距离1。方向传感器102和距离传感器105均采集相应参数并发送给校正参数计算模块103。当发生第一种情况时，投影镜头与屏幕之间的距离不变，可以不需要距离传感器105。
[0023]假设(m，n，p，q)为投影机需要几何调整的投影四边形的四个顶点的调整参数，则(m, n, p, q)与α，β，1三个参数相关。
[0024]{m, n, p, q} = F( α , β , 1)
[0025]在校正参数计算中，校正参数计算模块预置了计算参数或者计算函数，预设在某一个特定的α，β，1时，{m, n, p, q} = {0,0,0,0}。通过将参数α，β，1输入到校正参数计算模块中，会输出Im，n, p，q}，投影机通过m，η, ρ，q四个参数对投影机的几何特性进行校正。
[0026]在本实施例中，可以在投影机主体101上设置用于开启自动校正的开关，通过手动触动开关进行校正。也可以使方向传感器实时检测倾斜角度，当检测到倾斜角度不为零时，触发其他器件进行校正。
[0027]本发明通过在投影机上安装方向传感器和距离传感器，可以自动检测投影机的倾斜角度和投影镜头与屏幕之间的距离，通过校正参数计算模块根据检测参数生成校正参数，并通过投影镜头几何校正装置对投影镜头进行机械调整，消除几何失真。该投影机校正方案摒弃手动调整校正，也不需要在屏幕上设置任何设备，不采用摄像头拍摄，设备结构紧凑，适应场景广泛，抗干扰能力强，且校正精度高，适合广泛采用。
[0028]本发明进一步说明基于上述投影机实施的自动几何校正方法，参考图6，该自动几何校正方法包括下述步骤:
[0029]在步骤S101中，通过方向传感器102检测投影机主体101的倾斜角度，并将该倾斜角度参数传输至校正参数计算模块；
[0030]在步骤S102中，所述校正参数计算模块103根据所述倾斜角度参数计算校正参数，并发送至投影镜头几何校正装置104 ；
[0031]在步骤S103中，所述投影镜头几何校正装置104根据所述校正参数调整投影机镜头，校正投影画面的几何失真。
[0032]同上所述，该方法中的倾斜角度包括投影机主体101相对水平面的实际倾斜角度Y在两个相互正交的竖直面(XZ面和YZ面)上的投影角度α和角度β，即角度?可分解为角度α和角度β，这两个竖直面与投影屏幕106分别平行和垂直。另外，当角度a时，通过距离传感器105检测投影机镜头和屏幕之间的距离1，并输出至校正参数计算模块，校正参数计算模块根据该距离1、角度α和角度β计算出校正参数。投影镜头几何校正装置根据该参数调整投影机镜头的投影角度和焦距等参数，以校正投影画面的几何失真。
[0033]该自动几何校正方法基于上述投影机实施，可以精确、快速的进行投影机校正，不需手动调整校正，不需在屏幕上设置任何设备，不采用摄像头拍摄，适应场景广泛，抗干扰能力强，且校正精度高，适合广泛采用。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可自动校正几何失真的投影机，其特征在于，包括:投影机主体，所述投影机主体安装有方向传感器、校正参数计算模块及投影镜头几何校正装置，所述校正参数计算模块的输入端与所述方向传感器相连接，输出端与所述投影镜头几何校正装置相连接，所述方向传感器检测所述投影机主体的倾斜角度，所述校正参数计算模块对所述倾斜角度的数据进行处理，生成校正参数，所述投影镜头几何校正装置根据所述校正参数调整投影机镜头，以校正投影画面的几何失真。
2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述投影机主体还安装有距离传感器，与所述校正参数计算模块相连接，用于当投影画面相对水平面倾斜时检测所述投影机镜头的出射面与投影屏幕之间的距离。
3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述方向传感器检测的所述倾斜角度包括投影机主体相对水平面的实际倾斜角度在两个相互正交的竖直面上的投影角度，所述两个竖直面与投影屏幕分别平行和垂直。
4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述投影机主体设有用于开启自动校正的开关。
5.一种投影机的自动几何校正方法，其特征在于，包括下述步骤: 通过方向传感器检测投影机主体的倾斜角度，并将该倾斜角度参数传输至校正参数计算模块； 所述校正参数计算模块根据所述倾斜角度参数计算校正参数，并发送至投影镜头几何校正装置； 所述投影镜头几何校正装置根据所述校正参数调整投影机镜头，校正投影画面的几何失真。
6.如权利要求5所述的自动几何校正方法，其特征在于，所述倾斜角度包括投影机主体相对水平面的实际倾斜角度在两个相互正交的竖直面上的投影角度，所述两个竖直面与投影屏幕分别平行和垂直。
7.如权利要求6所述的自动几何校正方法，其特征在于，当所述实际倾斜角度在与投影屏幕相垂直的竖直面的投影角度不为零时，所述自动几何校正方法还包括下述步骤: 通过距离传感器检测投影机镜头的出射面与投影屏幕之间的距离，并将该距离参数输出至校正参数计算模块。
8.如权利要求7所述的自动几何校正方法，其特征在于，所述校正参数计算模块根据所述倾斜角度参数及距离参数计算校正参数，并发送至投影镜头几何校正装置。
9.如权利要求8所述的自动几何校正方法，其特征在于，所述投影镜头几何校正装置调整所述投影机镜头的投影角度和焦距，以校正投影画面的几何失真。
10.如权利要求5所述的自动几何校正方法，其特征在于，所述投影机通过人为触动开关启动自动几何校正，或通过所述方向传感器的检测参数实时启动自动几何校正。
【文档编号】G03B21/14GK104460197SQ201410692672
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】庞建新, 程俊, 高向阳, 张丰 申请人:深圳先进技术研究院