一种自动对焦的超短焦投影装置及其自动对焦方法与流程

本发明涉及投影显示技术领域，特别是一种自动对焦的超短焦投影装置及其自动对焦方法。

背景技术：

超短焦镜头因其投射比的优势，已广泛应用在家用投影机、工程投影装置上。目前，在中长焦投影设备中已能实现自动对焦，而配备超短焦镜头的投影装置成像清晰度的调整还需观察者观看投影画面实时调整。

一般，激光电视产品配备超短焦成像镜头，距离屏幕半米左右就能投射出百吋画面。若是使用小视角的摄像头，摄像头与屏幕之间的距离大约2-3米才能拍摄完整的投影画面，用户使用不方便，且没办法内置于激光电视；若是使用超广角镜头摄像头(视角大于150度)，距离屏幕半米、正对画面，可拍摄完整的投影画面，但拍摄的画面有桶形畸变。若是将超广角镜头摄像头置于激光投影设备之内，摄像头需旋转较大倾角才能拍摄完整画面，除了桶形畸变外，由于大倾角拍摄造成的倾斜失真，非常影响图像清晰度的判断。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种简易的、低成本的、高度集成的具有自动对焦的超短焦投影装置及其自动对焦方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动对焦的超短焦投影装置，包括音视频处理单元、数字光控单元、图像处理单元、超广角摄像头、电动调焦装置、超短焦镜头成像单元和电源单元；

所述音视频处理单元，用于接收、解码、播放音视频信号；

所述数字光控单元，用于实现数字图像信号转换为光信号；

所述图像处理单元，用于接收、分析图像，控制超广角摄像头、电动调焦装置工作；具体包括图像矫正模块、特征图像元素提取模块和清晰度分析模块；其中，所述图像矫正模块用于矫正图像的畸变，所述特征图像元素提取模块用于从完整图像中提取局部的特征图像元素；所述清晰度分析模块用于分析特征图像元素的清晰度情况；

所述超广角摄像头，用于采集投射的画面；

所述电动调焦装置，用于驱使马达工作、带动超短焦镜头成像单元的镜头调焦环转动进行调焦；

所述超短焦镜头成像单元，用于成像；

所述电源，用于提供投影装置正常工作时所需的电压、电流。

作为一种优选的实施方式，所述特征图像元素为线条、字符、同心圆或不规则图形。

作为另一种优选的实施方式，所述超广角摄像头内置于该超短焦投影装置内，其拍摄视角大于等于150度，且镜头轴中心与屏幕的法向有一定的夹角。

作为另一种优选的实施方式，所述超短焦镜头成像单元的调焦功能投射比小于0.24。

作为另一种优选的实施方式，图像处理单元为dsp。

本发明还提供一种如上所述的自动对焦的超短焦投影装置的自动对焦方法，调用自动对焦功能时，超短焦投影装置输出自动聚焦图片，具体包括以下步骤：

步骤1、图像处理单元从数据存储器中读取参数：超广角摄像头的镜头轴中心与屏幕的法向夹角a、清晰度门阀值n；

步骤2、图像处理单元控制超广角摄像头工作，采集当前投影画面p；

步骤3、图像处理单元的图形矫正模块对采集的画面p先进行灰度化处理，得到灰度图h；再依据法向夹角a对灰度图h进行倾斜失真矫正，得到图像j；然后对图像j进行桶形畸变矫正得到图像k；

步骤4、图像处理单元的特征图像元素提取模块对图像k进行特征元素提取，得到特征图系列t1、t2、t3…tn；

步骤5、图像处理单元的清晰度分析模块对每张特征图t1、t2、t3…tn进行分析、得到清晰度q1、q2、q3…qn，并按每张特征图所处投影画面位置进行加权求和，得到整个投影画面的清晰度值q-all；

当q-all大于等于清晰度门阀值n时，投影画面清晰，自动聚焦结束；当q-all小于清晰度门阀值n时，投影画面模糊不清晰，图像处理单元控制电动调焦装置、旋转超短焦镜头的调焦环，重复步骤2-步骤5。

本发明的有益效果是：本发明提供的具有自动对焦功能的超短焦投影装置，以超广角摄像头采集画面、结合图像矫正，实现了投影画面的清晰度分析和自动对焦功能，解决了大体积、难集成等问题。本发明的具有自动对焦功能的超短焦投影装置使用方便，系统简洁、性能可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的系统框图；

图2为本发明实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例中包含5组特征图像元素的自动聚焦图片。

附图标记：1、超短焦镜头成像单元，2、超广角摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种自动对焦的超短焦投影装置，包括音视频处理单元、数字光控单元、图像处理单元、超广角摄像头、电动调焦装置、超短焦镜头成像单元、电源单元；所述音视频处理单元，用于接收、解码、播放音视频信号；所述数字光控单元，用于实现数字图像信号转换为光信号；所述图像处理单元，用于接收、分析图像，控制超广角摄像头、电动调焦装置工作；所述超广角摄像头，用于采集激光投影装置投射的画面；所述电动调焦装置，用于驱使马达工作、带动镜头调焦环转动；所述超短焦镜头成像单元，用于成像；所述电源，用于提供投影装置正常工作所需电压、电流。

具体地，图像处理单元包含图像矫正模块、特征图像元素提取模块、清晰度分析模块等；其中图像矫正模块，用于矫正图像畸变；特征图像元素提取模块，用于从完整图像中提取局部的、特定的图像元素，即特征图像元素；清晰度分析模块，用于分析特征图像元素的清晰度情况。

具体地，特征图像元素可以是一些线条、字符，可以是一组同心圆，也可以是一些不规则的图形。

具体地，超广角摄像头内置于超短焦投影装置内，其拍摄视角在150度以上，镜头轴中心与屏幕的法向有一定的夹角，可拍摄完整的投影画面。

具体地，超短焦镜头成像单元的镜头具有调焦功能，且投射比小于0.24。

具体地，图像处理单元为dsp。

实施例2

如图2所示，一种如实施例1所述的自动对焦的超短焦投影装置的自动对焦方法，调用自动对焦功能时，超短焦投影装置输出自动聚焦图片，具体包括以下步骤：

步骤1，图像处理单元从数据存储器中读取参数：超广角摄像头2的镜头轴中心与屏幕的法向夹角a、清晰度门阀值n；

步骤2，图像处理单元控制超广角摄像头2工作，采集当前投影画面p；

步骤3，图像处理单元的图形矫正模块对采集的画面p先进行灰度化处理，得到灰度图h；再依据夹角a对灰度图h进行倾斜失真矫正，得到图像j；然后对图像j进行桶形畸变矫正得到图像k；

步骤4，图像处理单元的特征图像元素提取模块对图像k进行特征元素提取，得到特征图系列t1、t2、t3、t4、t5；

步骤5，图像处理单元的清晰度分析模块对每张特征图t1、t2、t3、t4、t5进行分析、得到清晰度q1、q2、q3、q4、q5，并按t1、t2、t3、t4、t5位置进行加权(中心位置权重为1，左上角、右上角权重为0.8，左下角、右下角权重为0.8，其他位置权重为0.9)，得到整个投影画面的清晰度值q-all。

当q-all大于等于清晰度门阀值n时，投影画面清晰，自动对焦结束；当q-all小于清晰度门阀值n时，投影画面模糊不清晰，图像处理单元控制电动调焦装置、旋转超短焦镜头的调焦环，重复步骤2-步骤5。

本实施例中，图像处理单元为dsp。

本实施例中，超广角摄像头2的视角为150度。

本实施例中，超短焦镜头成像单元1的投射比为0.23。

该投影设备正常工作后，投影画面基本呈矩形状，调用自动对焦功能时，超短焦投影装置输出如图3所示的自动聚焦图片。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。