一种智能旋转式投影仪及其自动校正方法与流程

本发明属于机器视觉及自动化技术领域，尤其涉及一种智能旋转式投影仪及其自动校正方法。

背景技术：

当今社会，投影仪已被广泛应用于教学、商务、娱乐等领域。现阶段通用的投影仪存在有以下缺点：1、为了保证投影效果，投影仪的摆放方向需尽可能垂直于投影屏幕，否则将产生梯形画面，尽管可以采用数字梯形校正的方法对投影前的图像进行形状调整和补偿，但在图像精度要求较高的应用中，图像经校正后，画面中的一些线条及字符边缘会出现毛刺和不平滑现象，导致图像稍有失真，如CAD、Matlab、Protel DXP等图形的显示；2、当投影仪失焦时，需要手动调节焦距环进行对焦，此方法不仅调节精度有限，而且操作受到投影仪放置空间的影响。因此，如何有效解决以上问题是投影仪产业的技术难题。

机器视觉是一项融合了数字图像处理、机械、控制、计算机软硬件等技术的综合技术，它是20世纪70年代在遥感图像处理和医学图像处理技术成功应用的基础上逐渐兴起的，是图像处理的一个分支学科。应用机器视觉进行检测与校正的最大优点是具有实时性、鲁棒性、可靠性、准确性等特点。因此，利用机器视觉进行投影图像的校正是一种非常有效的途径。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种对图像采集、识别与处理后，自动实现光学梯形校正，并自动调节焦距和光圈的智能投影仪及其自动校正方法。

本发明所采用技术方案是：一种智能旋转式投影仪，其特征在于：包括中央处理器、摄像头、遮光罩和投影镜头，所述遮光罩内有球形旋转接头，所述球形旋转接头的一端通过小滚轮与遮光罩相连接，另一端设有投影镜头，所述投影镜头设有自动焦距环和自动光圈环；所述摄像头下方设有一激光测距传感器，所述摄像头、球形旋转接头与中央处理器组成投影镜头的自动旋转装置，所述激光测距传感器、自动焦距环、自动光圈环与中央处理器组成投影镜头的自动调焦调光装置。

所述小滚轮为8个，且按滚动方向分为上-下、左-右、左上-右下、右上-左下4组。

本发明智能旋转式投影仪采用的自动校正方法，包括以下步骤：

1)由激光测距传感器测量投影仪与屏幕之间的距离；

2)通过中央处理器控制自动焦距环和自动光圈环自动调节焦距和光圈；

3)摄像头拍摄屏幕图像，并将图像传输至中央处理器；

4)中央处理器进行图像识别与处理；

5)中央处理器根据步骤4）的结果，控制小滚轮及球形旋转接头的转动，从而调节镜头方位，实现光学梯形校正。

步骤4）的具体内容如下：对摄像头传输过来的屏幕图像，首先进行阈值二值化处理，得到二值化图像；接着采用直方图均衡化方法对二值化图像进行处理，得到对比度增强的图像，使边缘更加清晰化；然后使用Sobel算子对增强后的二值化图像进行边缘检测；接着使用Radon变换提取边框轮廓，从而得到屏幕图像的轮廓；再对屏幕图像的轮廓进行归一化，最后使用相似度算法计算出该轮廓与矩形的相似度值。

步骤5）的具体内容如下：通过滚动方向为上-下、左-右、左上-右下、右上-左下的4组滚轮带动球形旋转接头调节投影镜头方位，调节后再次通过循环步骤4的检测，使得屏幕轮廓图像在每组方向上都取得与矩形相似度的最大值，重复以上的调节和检测，当屏幕图像的轮廓与矩形的相似度大于95%，光学梯形校正完毕。

本发明通过激光测距传感器、自动焦距环、自动光圈环与中央处理器自动调节投影镜头的焦距和光圈；通过摄像头、小滚轮、球形旋转接头与中央处理器组成投影镜头的自动旋转装置自动调节投影镜头方位，实现光学梯形校正，因此，发明提供的自动校正方法具有高清晰度、高精度、高速度的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正面示意图；

图3为本发明的工作流程图；

图中：1、激光测距传感器；2、摄像头；3、投影镜头；4、遮光罩；5、中央处理器；6、球形旋转接头；7、外壳；8、小滚轮；9、自动焦距环；10、自动光圈环。

具体实施方式

下面结合附图对发明进行详细说明，但是本发明不仅限于以下具体实施方式。

从图1、2可知，本发明为一种智能旋转式投影仪自动校正装置，包括中央处理器、摄像头、遮光罩和投影镜头，所述遮光罩内有球形旋转接头，所述球形旋转接头的一端通过8个小滚轮与遮光罩相连接，另一端设有投影镜头，其中8个小滚轮按滚动方向分为上-下、左-右、左上-右下、右上-左下4组。所述投影镜头设有自动焦距环和自动光圈环；所述摄像头下方设有一激光测距传感器，所述摄像头、球形旋转接头与中央处理器组成投影镜头的自动旋转装置，所述激光测距传感器、自动焦距环、自动光圈环与中央处理器组成投影镜头的自动调焦调光装置。

从图3本发明的工作流程图可知，本发明的使用过程如下：1、激光测距传感器测量投影仪与屏幕之间的距离；

2、中央处理器控制自动焦距环和自动光圈环自动调节焦距和光圈；

3、摄像头获取屏幕图像，并将图像传输至中央处理器；

4、对摄像头传输过来的屏幕图像，首先进行阈值二值化处理，得到二值化图像；接着采用直方图均衡化方法对二值化图像进行处理，得到对比度增强的图像，使边缘更加清晰化；然后使用Sobel算子对增强后的二值化图像进行边缘检测；接着使用Radon变换提取边框轮廓，从而得到屏幕图像的轮廓；再对屏幕图像的轮廓进行归一化，最后使用相似度算法计算出该轮廓与矩形的相似度值；

5、中央处理器根据步骤4的结果，通过滚动方向为上-下、左-右、左上-右下、右上-左下的4组滚轮带动球形旋转接头调节投影镜头方位，调节后再次通过循环步骤4的检测，使得屏幕轮廓图像在每组方向上都取得与矩形相似度的最大值，重复以上的调节和检测，当屏幕图像的轮廓与矩形的相似度大于95%，光学梯形校正完毕。

本发明所述的实例，仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。