一种投影装置操作的方法和投影装置与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种投影装置操作的方法和投影装置。

背景技术：

目前投影仪投影出来的虚拟屏幕只能显示图像，无法对虚拟屏幕上的触摸操作出反应。现有技术为在投影仪上安装一个摄像头，用来捕捉虚拟屏幕上的图像。当需要点击虚拟屏幕上的某个位置时，用激光笔射出激光并在虚拟屏幕上需要点击的位置形成光斑，摄像头自动拍摄到这个光斑，之后投影仪完成对虚拟屏幕上需要点击的位置的点击操作。现有技术需要在投影仪中增加一个摄像头，还要配备激光笔，因此存在成本高的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种投影装置操作的方法和投影装置，解决了现有技术存在的成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种投影装置操作的方法，包括：

将虚拟屏幕投影到目标对象上；

接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置；

对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

本发明实施例还提供一种投影装置，包括：

投影模块，用于将虚拟屏幕投影到目标对象上；

第一接收模块，用于接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置；

操作模块，用于对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行如上述提供的一种投影装置操作的方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明实施例，将虚拟屏幕投影到目标对象上；接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置；对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。从而降低了产品的成本，提高了便携性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种投影装置操作的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种投影装置操作的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种音源与麦克风阵列之间的夹角的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种波束指向性分布图；

图5为本发明实施例提供的另一种投影装置操作的方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种投影装置的结构图；

图7为本发明实施例提供的另一种投影装置的结构图；

图8为本发明实施例提供的另一种投影装置的结构图；

图9为本发明实施例提供的另一种投影装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种投影装置操作的方法，包括以下步骤：

步骤s101、将虚拟屏幕投影到目标对象上。

步骤s102、接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置。

步骤s103、对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

在步骤s101中，将虚拟屏幕投影到目标对象上，目标对象可以是白板，也可以是墙面，只要能达到投影虚拟屏幕的目的的装置都可以。另外，本发明中的投影装置配备有麦克风阵列，麦克风阵列纵横各三个或三个以上麦克风，用于采集声音。

步骤s102中，用户在白板上或其他装置上进行敲击并发出声音，将这种声音称为操作声音信号。调整麦克风阵列的指向性，使虚拟屏幕处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内。此时麦克风阵列主要采集虚拟屏幕范围内的声音，提高了信噪比，使对操作声音信号的俯仰角和方位角的估计更准确。

麦克风阵列采用波达方向估计(doa，directionofarrival)算法计算出采集到的操作声音信号的俯仰角和方位角，由操作声音信号的俯仰角和方位角及虚拟屏幕与投影仪之间的距离d计算出在虚拟屏幕上的敲击位置的坐标。

在步骤s103中，信息处理系统将在虚拟屏幕上进行敲击的位置的坐标反馈给投影仪的操作系统，投影仪的操作系统完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作，其中点击操作可以是单击或者是双击的形式等。

本实施例，提出一种投影装置操作的方法，投影装置包含麦克风阵列，利用麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的操作声音信号，根据操作声音信号确定敲击动作在虚拟屏幕上的具体位置，最终完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作。从而降低了产品的成本，提高了便携性。

如图2所示，本发明实施例提供另一种投影装置操作的方法，包括以下步骤：

步骤s201、将虚拟屏幕投影到目标对象上。

在步骤s201中，将虚拟屏幕投影到目标对象上，目标对象可以是白板，也可以是墙面，只要能达到投影虚拟屏幕的目的的装置都可以。另外，本发明中的投影装置配备有麦克风阵列，麦克风阵列纵横各三个或三个以上麦克风，用于采集声音。

步骤s202、接收用户对所述目标对象进行敲击所发出的校准声音信号，识别所述校准声音信号的频率，设置频率与所述校准声音信号的频率相匹配的声音信号作为操作声音信号。

在步骤s202中，在虚拟屏幕上进行敲击并发出声音，麦克风阵列采集在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音，分析其频谱特征，包括频域范围、中心频率和谐振频率。根据在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音的频率将在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音设定为操作声音信号。当想对虚拟屏幕上的某个显示对象进行点击的时候，只要在这个显示对象对应的位置上进行敲击，麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的声音，并分析采集到的声音的频率，若采集到的声音的频率与之前设定的操作声音信号的频率相匹配，则可断定采集到的声音为操作声音信号，再根据采集到的操作声音信号确定在虚拟屏幕上进行敲击的具体位置。

需要说明的是，设置操作声音信号这个步骤只需执行一次，即让投影装置记录什么样的声音为操作声音信号，当接收到频率与操作声音信号的频率相匹配的声音时，可以将它识别为操作声音信号即可。设置操作声音信号这个步骤不需要执行多次。并且，对虚拟屏幕进行敲击时可以使用指挥棒等工具。

步骤s203、调整麦克风阵列中相邻两麦克风间的相位差，使得所述虚拟屏幕位于所述麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内。

在步骤s203中，为了提高信噪比，要使虚拟屏幕位于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，因此要校准麦克风阵列的阵元的指向性，这通过调节相邻麦克风之间的相位差来实现。

引入相邻两个麦克风之间的相位差p，这样n个麦克风采集到的声音的混音s可由下列公式得到：

如图3所示，为音源与麦克风阵列之间的夹角的示意图。

其中，θ为音源与麦克风阵列的夹角，d为相邻两个麦克风之间的间距，λ为声音的波长，ω为声音的频率，a为声音的幅度，t代表时间，为中间变量。由上面的函数表达式可知，当相邻两个麦克风之间的间距d和相邻两个麦克风之间的相位差p一定时，混音s是与θ相关的函数。由此函数s可以得到波束指向性分布图。

如图4所示，为与混音s对应的波束指向性分布图。

由波束指向性分布图可知，指向3点钟方向的为第一主瓣，是采集声音的主要区域，此时第一主瓣的仰角为：

由于指向3点钟方向的为第一主瓣，因此令则由可知，第一主瓣的仰角为

为了使虚拟屏幕处于纵向排列的麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，需要调节纵向排列的相邻两个麦克风之间的相位差pv，使pv满足：

此时纵向排列的相邻两个麦克风之间的相位差pv改变，则纵向排列的麦克风阵列的采集声音的第一主瓣的仰角θv也会相应改变，但两者之间的函数关系仍然维持不变。为了使虚拟屏幕处于纵向排列的麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，需要令θv与θsv相等。

同理，要调节横向排列的相邻两个麦克风之间的相位差ph，使ph满足：

此时横向排列的相邻两个麦克风之间的相位差ph改变，则横向排列的麦克风阵列的采集声音的第一主瓣的仰角θh也会相应改变，但两者之间的函数关系仍然维持不变。为了使虚拟屏幕处于横向排列的麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，需要令θh与θsh相等。

当满足以上两个条件时，虚拟屏幕就处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，麦克风阵列就主要采集虚拟屏幕范围内的声音。

当虚拟屏幕处于麦克风阵列的采集声音的第一主瓣范围内时，麦克风阵列采集到的声音的混音s增强为：

由可知，

由此公式可知，当麦克风阵列的个数为n，且虚拟屏幕处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内时，麦克风阵列采集到的操作声音信号的混音s增强为原来的n倍。例如，若n＝4，且虚拟屏幕处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内时，则麦克风阵列采集到的操作声音信号的混音s增强为原来的4倍。假设噪音的幅值设为b，则

其中，为n＝4，且虚拟屏幕处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内时的信噪比，为n＝4，且虚拟屏幕没有处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内时的信噪比，因此信噪比增强了12db，如果原来的信噪比为8db，则现在的信噪比为20db。信噪比提高了，对在虚拟屏幕上进行敲击的位置的估计就越准确。噪声的功率不会增强，比较稳定。

步骤s204、接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置。

在步骤s204中，用户在白板上或其他装置上进行敲击并发出声音，将这种声音称为操作声音信号。调整麦克风阵列的指向性，使虚拟屏幕处于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内。此时麦克风阵列主要采集虚拟屏幕范围内的声音，提高了信噪比，使对操作声音信号的俯仰角和方位角的估计更准确。

麦克风阵列采用波达方向估计(doa，directionofarrival)算法计算出采集到的操作声音信号的俯仰角和方位角，由操作声音信号的俯仰角和方位角及虚拟屏幕与投影仪之间的距离d计算出在虚拟屏幕上的敲击位置的坐标。

可选的，所述根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置，包括：

获取所述操作声音信号的俯仰角和方位角；

获取所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离；

通过如下公式计算所述敲击位置：

dv＝tan(θ′v)·d

dh＝tan(θ′h)·d

其中，dv为所述敲击位置的横坐标，dh为所述敲击位置的纵坐标，d为所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角。

投影仪将虚拟屏幕投影到白板上或其他装置上，信息处理系统从投影仪中获取虚拟屏幕与投影仪的距离d。dv和dh为敲击位置的坐标，θ′v为操作声音信号的俯仰角，θ′h为操作声音信号的方位角。

需要说明的是，除了利用上述公式，还可以基于映射关系获取敲击位置的坐标。另外，由于在虚拟屏幕上想要进行操作的位置可能不止一个，因此麦克风阵列会持续采集声音。

可选的，所述获取所述操作声音信号的俯仰角和方位角，包括：

通过如下公式计算所述操作声音信号的俯仰角和方位角：

其中，n为所述麦克风阵列包含的麦克风总个数，fj为所述操作声音信号包含的频率分量，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角，maxj为代价函数，a为导向矢量，h为共轭函数，为协方差矩阵估计，k为不大于n/2的整数。

上述公式为波达公式，利用波达公式对操作声音信号的俯仰角及方位角进行估计。当信噪比为20db时，估计的精度可以达到5°，即5°范围内一个点。通常投影仪的广角约为90°，由于90°/5°＝16，则针对俯仰角θ′v，有16个操作点，针对方位角θ′h，也有16个操作点，这意味着虚拟屏幕上具有16×16＝256个操作点，可以满足在虚拟屏幕上的基本操作。

需要说明的是，除了利用上述公式，还可以基于映射关系获取操作声音信号的俯仰角和方位角。

步骤s205、对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

在步骤s205中，信息处理系统将在虚拟屏幕上进行敲击的位置的坐标反馈给投影仪的操作系统，投影仪的操作系统完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作，其中点击操作可以是单击或者是双击的形式等。

本实施例，提出一种投影装置操作的方法，投影装置包含麦克风阵列，利用麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的操作声音信号，根据操作声音信号确定敲击动作在虚拟屏幕上的具体位置，最终完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作。从而降低了产品的成本，提高了便携性。

如图5所示，本发明实施例提供一种投影装置操作的方法的流程，包括：

步骤s501、投影仪将虚拟屏幕投影到白板上。其中，虚拟屏幕不仅仅可以投影到白板上，还可以投影到墙面上，只要能达到投影虚拟屏幕的目的的装置都可以。

步骤s502、信息处理系统校准虚拟屏幕的位置、范围等信息。信息处理系统从投影仪中获取虚拟屏幕与投影仪的距离d以及虚拟屏幕的范围等信息。这些信息可以根据聚焦系统和成像系统的数据获得,另外,还可以获得投影仪屏幕的俯仰角和方位角(θsv,θsh)。

步骤s503、声音信息校准。在虚拟屏幕上敲击或是用其他设备敲击虚拟屏幕并发出声音，麦克风阵列采集在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音，分析其频谱特征，包括频域范围、中心频率和谐振频率。根据在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音的频率将在虚拟屏幕上进行敲击所发出的声音设定为操作声音信号。

需要说明的是，设置操作声音信号这个步骤只需执行一次，即让投影装置记录什么样的声音为操作声音信号，当接收到频率与操作声音信号的频率相匹配的声音时，可以将它识别为操作声音信号即可。设置操作声音信号这个步骤不需要执行多次。

步骤s504、麦克风阵列持续采集声音。由于在虚拟屏幕上想要进行操作的位置可能不止一个，因此麦克风阵列会持续采集声音。

步骤s505、信息处理系统甄别麦克风阵列采集到的声音是否为操作声音信号。当想对虚拟屏幕上的某个显示对象进行点击的时候，只要在这个显示对象对应的位置上进行敲击，麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的声音，并分析采集到的声音的频率，若采集到的声音的频率与之前设定的操作声音信号的频率相匹配，则可断定采集到的声音为操作声音信号，再根据采集到的操作声音信号确定在虚拟屏幕上进行敲击的具体位置。

步骤s506、当麦克风阵列采集到的声音为操作声音信号时，识别发出该声音的位置，并与虚拟屏幕信息进行比对，得出需要操作的位置。为了使对位置的估计更准确，要提高信噪比。为了提高信噪比，要使虚拟屏幕位于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，因此要校准麦克风阵列的阵元的指向性，这通过调节相邻麦克风之间的相位差来实现。当满足纵向排列的麦克风阵列的采集声音的第一主瓣的仰角θv与投影仪屏幕的俯仰角θsv相等且横向排列的麦克风阵列的采集声音的第一主瓣的仰角θh与投影仪屏幕的方位角θsh相等这两个条件时，虚拟屏幕就位于麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内，此时麦克风阵列主要采集虚拟屏幕范围内的声音。此时麦克风阵列采集到的操作声音信号的混音s增强为原来的n倍，信噪比会提高，这样利用波达公式对操作声音信号的俯仰角θ′v和方位角θ′h进行估计时精确度会更高。当信噪比为20db时，估计的精度可以达到5°，即5°范围内一个点。通常投影仪的广角约为90°，由于90°/5°＝16，则针对俯仰角θ′v，有16个操作点，针对方位角θ′′，也有16个操作点，这意味着虚拟屏幕上具有16×16＝256个操作点，可以满足在虚拟屏幕上的基本操作。获取了操作声音信号的俯仰角θ′v和方位角θ′h后，再根据虚拟屏幕与投影仪的距离d得到在虚拟屏幕上的敲击位置的坐标dv和dh。

步骤s507、信息处理系统将在虚拟屏幕上进行敲击的位置的坐标反馈给投影仪的操作系统，投影仪的操作系统完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作，其中点击操作可以是单击或者是双击的形式等。这样，只要在虚拟屏幕上想要操作的位置进行敲击并发出声音，麦克风阵列采集在虚拟屏幕上进行敲击所发出的操作声音信号，根据操作声音信号确定在虚拟屏幕上敲击的具体位置，最后就能完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作。

本实施例，提出一种投影装置操作的方法的流程，投影装置包含麦克风阵列，利用麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的操作声音信号，根据操作声音信号确定敲击动作在虚拟屏幕上的具体位置，最终完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作。从而降低了产品的成本，提高了便携性。

如图6所示，本发明实施例提供一种投影装置的结构，包括以下模块：

投影模块601，用于将虚拟屏幕投影到目标对象上；

第一接收模块602，用于接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置；

操作模块603，用于对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

可选的，如图7所示，所述投影装置还包括：

第二接收模块604，用于接收用户对所述目标对象进行敲击所发出的校准声音信号，识别所述校准声音信号的频率，设置频率与所述校准声音信号的频率相匹配的声音信号作为操作声音信号。

可选的，如图8所示，所述投影装置还包括：

调整模块605，用于调整麦克风阵列中相邻两麦克风间的相位差，使得所述虚拟屏幕位于所述麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内。

可选的，如图9所示，第一接收模块602包括：

第一获取模块6021，用于获取所述操作声音信号的俯仰角和方位角；

第二获取模块6022，用于获取所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离；

计算模块6023，用于通过如下公式计算所述敲击位置：

dv＝tan(θ′v)·d

dh＝tan(θ′′)·d

其中，dv为所述敲击位置的横坐标，dh为所述敲击位置的纵坐标，d为所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角。

可选的，第一获取模块6021用于通过如下公式计算所述操作声音信号的俯仰角和方位角：

其中，n为所述麦克风阵列包含的麦克风总个数，fj为所述操作声音信号包含的频率分量，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角，maxj为代价函数，a为导向矢量，h为共轭函数，为协方差矩阵估计，k为不大于n/2的整数。

本实施例中，上述投影装置可以是图1、图2和图5所示的实施例中的投影装置，且图1、图2和图5所示的实施例中投影装置的任何实施方式都可以被本实施例中的投影装置所实现，这里不再赘述。

本实施例，提出一种投影装置，投影装置包含麦克风阵列，利用麦克风阵列采集敲击虚拟屏幕所发出的操作声音信号，根据操作声音信号确定敲击动作在虚拟屏幕上的具体位置，最终完成对敲击位置对应的显示对象的点击操作。从而降低了产品的成本，提高了便携性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法的全部或者部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取介质中，该程序在执行时，包括以下步骤：

将虚拟屏幕投影到目标对象上；

接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号，根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置；

对所述虚拟屏幕中所述敲击位置对应的显示对象进行操作。

可选的，在所述将虚拟屏幕投影到目标对象上之后，在所述接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号之前，所述方法还包括：

接收用户对所述目标对象进行敲击所发出的校准声音信号，识别所述校准声音信号的频率，设置频率与所述校准声音信号的频率相匹配的声音信号作为操作声音信号。

可选的，所述投影装置包括麦克风阵列，在所述设置频率与所述校准声音信号的频率相匹配的声音信号作为操作声音信号之后，在所述接收用户在所述目标对象上进行敲击所发出的操作声音信号之前，所述方法还包括：

调整麦克风阵列中相邻两麦克风间的相位差，使得所述虚拟屏幕位于所述麦克风阵列采集声音的第一主瓣范围内。

可选的，所述根据所述操作声音信号确定所述用户在所述虚拟屏幕上的敲击位置，包括：

获取所述操作声音信号的俯仰角和方位角；

获取所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离；

通过如下公式计算所述敲击位置：

dv＝tan(θ′v)·d

dh＝tan(θ′h)·d

其中，dv为所述敲击位置的横坐标，dh为所述敲击位置的纵坐标，d为所述虚拟屏幕与所述投影仪之间的距离，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角。

可选的，所述获取所述操作声音信号的俯仰角和方位角，包括：

通过如下公式计算所述操作声音信号的俯仰角和方位角：

其中，n为所述麦克风阵列包含的麦克风总个数，fj为所述操作声音信号包含的频率分量，θ′v为所述操作声音信号的俯仰角，θ′h为所述操作声音信号的方位角，maxj为代价函数，a为导向矢量，h为共轭函数，为协方差矩阵估计，k为不大于n/2的整数。

所述的存储介质，如只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁碟或者光盘等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。