一种避障动向投影的方法和设备与流程

1.本发明涉及投影显示技术领域，特别是涉及一种避障动向投影的方法和设备。


背景技术：

2.目前，多种应用场景需要使用动向投影技术，如大型舞台、安防警报、智慧交通等，通过投影画面在空间的移动来满足不同场景的具体需求。然而，大部分的动向投影装置仅有相应的运动，并未考虑到实际投影环境中存在一定数量的不适合投影的障碍物事实(比如窗户或靠墙的遮挡物等)。如果在投影时不能尽量避开这些障碍物，那么就会导致投影效果的不理想。


技术实现要素：

3.本发明实施例旨在提供一种避障动向投影的方法、装置及系统，使得投影设备在做随机动向投影时能自动避开障碍物，提高用户体验。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
5.根据本发明的一方面，提供一种避障动向投影的方法，所述方法包括：
6.获取当前投影画面的位置信息和各障碍物区域的位置信息；
7.从各障碍物区域中选取一未与所述当前投影画面计算过距离的障碍物区域；
8.计算所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离；
9.判断所述距离是否小于第一距离阈值；
10.若是，则根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围以及所述受限方向范围内各方向的运动权重，所述受限方向范围内各方向的运动权重小于非受限方向范围内各方向的运动权重；
11.判断各障碍物区域是否均与所述当前投影画面计算过距离，若否，则转至从各障碍物区域中选取一未与所述当前投影画面计算过距离的障碍物区域的步骤；
12.根据各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重；
13.根据所述当前投影画面在各移动方向的运动权重选取一移动方向，并基于所述移动方向选取一移动距离，根据所述移动方向和所述移动距离计算投影角度调整投影方向进行动向投影。
14.可选地，所述计算所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离包括：
15.计算所述当前投影画面的中心到所述选取的障碍物区域各边的最小距离作为所述当前投影画面到所述障碍物区域的距离。
16.可选地，所述根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述受限方向范围内各方向的运动权重包括：
17.根据所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离获取对应的第一权重系数，将所述第一权重系数设置为所述受限方向范围内各方向的运动权重。
18.可选地，所述第一权重系数随所述距离变小而变小，当所述距离小于等于所述第二距离阈值时，所述第一权重系数为0。
19.可选地，所述根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述受限方向范围内各方向的运动权重包括：
20.根据所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离、获取对应的第一权重系数；
21.根据所述受限方向范围内各方向与所述最小距离所对应线段所形成的第二夹角、获取对应的第二权重系数；
22.根据所述第一权重系数与所述第二权重系数确定所述受限方向范围内各方向的运动权重。
23.可选地，所述根据各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重包括：
24.将各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重进行叠加得到所述当前投影画面的受限方向范围以及所述当前投影画面的受限方向范围内各方向的运动权重；
25.将所述当前投影画面的非受限方向范围内各方向的运动权重设置为预设权重值，从而得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重。
26.可选地，所述根据所述当前投影画面的位置信息和所述障碍物区域的位置信息确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围包括：
27.根据所述当前投影画面的位置信息和所述障碍物区域的位置信息计算所述当前投影画面的中心与所述障碍物区域形成的第一夹角的大小和位置；
28.根据所述第一夹角的大小和位置确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围。
29.可选地，所述基于所述移动方向选取一移动距离包括：
30.判断所述移动方向在所述第一距离阈值范围内是否包含障碍物区域，若是，则在当前投影画面与所述障碍物区域的最小距离范围内选取一移动距离，若否，则在所述第一距离阈值范围内选取一移动距离。
31.根据本发明的另一方面，提供一种投影设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述的避障动向投影的方法的步骤
32.根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可读代码，当计算机可读代码在计算设备上运行时，导致所述计算设备执行上述任一项所述的避障动向投影的方法。
33.根据本发明的再一方面，提供一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行上述任一项所述的避障动向投影的方法。
34.本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中，首先根据当前投影画面与各障碍物区域的位置信息计算出各障碍物对投影画面造成的受限方向范围以及受限方向范围内各方向的运动权重；然后，将各障碍物区域对投影画面造成的受限
方向范围以及受限方向范围内各方向的运动权重进行叠加得到当前投影画面在各移动方向的运动权重；最后，根据当前投影画面在各移动方向的运动权重选取一移动方向，并基于所述移动方向选取一移动距离，根据所述移动方向和移动距离计算投影角度调整投影方向进行动向投影。采用本发明，将障碍物方向的运动权重降低，使得投影设备在做随机动向投影时能自动避开障碍物，提高用户体验。
附图说明
35.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
36.图1是本发明实施例提供的一种投影设备的硬件结构示意图；
37.图2是本发明实施例提供的一种避障动向投影的方法流程图；
38.图3为本发明实施例提供的一种计算点到多边形的最小距离的示意图；
39.图4为本发明实施例提供的一种受限方向范围的确定方法示意图；
40.图5是本发明实施例提供的一种受限方向范围内第二夹角的示意图；
41.图6为本发明是实施例提供的一种包含多个障碍物区域的当前投影画面的运动权重叠加示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
44.如图1所示为本发明实施例提供的一种投影设备的硬件结构图，所述投影设备10包括控制器11、运动控制单元12、投影单元13和矫正单元14。其中，运动控制单元12与投影单元13连接，投影单元13与矫正单元14连接，控制器11分别与运动控制单元12、投影单元13和矫正单元14连接。
45.运动控制单元12可以是任意类型，为能够在水平和竖直两个方向转动的装置，例如可以为云台或者多维运动台。运动控制单元12用于控制投影单元13转动。为了更准确地控制投影单元13的转动角度，运动控制单元12包括转动轴、马达和编码器。所述马达可以是步进马达，也可以是伺服马达。所述马达分别与转动轴和编码器连接，转动轴带动马达转动，编码器用于记录马达的转动位置。
46.投影单元13可以是任意类型，为具有投影功能的装置，例如可以为长焦投影光机，所述长焦投影光机可以保证投影画面投影到较远的距离，且能够保证画面大小适中，亮度合适。投影单元13用于投影图像、视频、动画等内容。
47.在一些实施例中，控制器11包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明实施例任一项所述的避障动向投影的方法的步
骤。比如：控制器11，用于获取当前投影画面的位置信息和各障碍物区域的位置信息；从各障碍物区域中选取一未与所述当前投影画面计算过距离的障碍物区域；计算所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离；判断所述距离是否小于第一距离阈值；若是，则根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围以及所述受限方向范围内各方向的运动权重，所述受限方向范围内各方向的运动权重小于非受限方向范围内各方向的运动权重；判断各障碍物区域是否均与所述当前投影画面计算过距离，若否，则转至从各障碍物区域中选取一未与所述当前投影画面计算过距离的障碍物区域的步骤；根据各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重；根据所述当前投影画面在各移动方向的运动权重选取一移动方向，并基于所述移动方向选取一移动距离，根据所述移动方向和所述移动距离确定运动控制单元12所需转动的角度和方向，控制运动控制单元12按照所述角度和方向控制投影单元13转动，以及控制投影单元13投射投影画面。
48.在其他一些实施例中，可以通过两种方式控制投影画面移动。将投影单元13安装在运动控制单元12上，通过转动投影单元13控制投影画面移动。或者，所述投影设备10还包括反射镜，将反射镜安装在运动控制单元12上，并将所述反射镜垂直于所述投影单元13放置，通过转动反射镜来控制投影画面移动。需要说明的是，当反射镜垂直于投影单元13放置时，反射镜需要较高的反射率，例如入射光角度≤45
°
时，反射率≥99％。
49.在其他一些实施例中，所述投影设备10还包括矫正单元14，所述矫正单元14可以是任意类型，具有矫正功能的装置。在投影画面移动过程中，不可避免的会出现画面畸变，此时很影响使用者的观感，通过矫正单元14，可将梯形画面矫正为正常画面。经测试，以投影机的坐标为原点，水平和竖直方向在
±
40
°
范围内矫正表现较好，超出此范围的矫正效果较差。
50.在其他一些实施例中，所述投影设备还包括镜头(图未示)和调焦装置(图未示)，所述镜头与调焦装置连接，所述调焦装置与控制器11连接，控制器11控制调焦装置将所述镜头移动至对焦位置，从而实现自动对焦。
51.本发明实施例提供的避障动向投影的方法具有广泛的应用场景，示例性的，可以应用于安防、商业、娱乐、舞台等多种场景。
52.根据本发明实施例，提供一种避障动向投影的方法。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
53.如图2所示，为本发明实施例提供的一种避障动向投影的方法流程图，所述方法可应用于图1所示的投影设备。所述方法包括：
54.步骤s201，获取当前投影画面的位置信息和各障碍物区域的位置信息。
55.具体的，预先将投影设备的安装位置和各障碍物区域的位置信息存储到投影设备中。初始状态下，根据投影设备的安装位置可得到当前投影画面的位置信息。其中，各障碍物区域的位置信息包括可确定各障碍物区域的大小和位置的若干顶点的坐标信息。比如，一障碍物区域为矩形区域，则该障碍物区域的位置信息可包括该障碍物区域的左上顶点和右下顶点的坐标信息。
56.步骤s202，从各障碍物区域中选取一未与所述当前投影画面计算过距离的障碍物区域。
57.步骤s203，计算所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离。
58.在一些实施例中，计算当前投影画面的中心到所述选取的障碍物区域各边的最小距离作为所述当前投影画面到所述障碍物区域的距离。如图3所示，点p到五边形abcde的最小距离为点p到线段ab、线段bc、线段cd、线段de和线段ae的距离的最小值。以其中一条边ae为例：当
59.∠pae和∠pea为锐角时，点p到线段ae的最短距离为垂直距离pf；当∠pae和∠pea中有一个为钝角时，点p到线段ae的最短距离为min{ap,ep}。循环重复5遍上述步骤，就可以求出点p到五边形abcde的最小距离。
60.在一些实施例中，计算当前投影画面所对应多边形到所述选取的障碍物区域所对应多边形的最小距离作为所述当前投影画面到所述障碍物区域的距离。多边形间最小距离的计算方法为现有技术，在此不做赘述。
61.步骤s204，判断所述距离是否小于第一距离阈值，若是，则进入步骤s205，若否，则进入步骤s202。
62.具体的，可根据投影区域的大小设定第一距离阈值。若当前投影画面与障碍物区域的距离位于所述第一距离阈值内时，则表示所述障碍物区域对当前投影画面的下一个移动方向产生影响；若当前投影画面与障碍物区域的距离位于所述第一距离阈值外时，则表示所述障碍物区域对当前投影画面的下一个移动方向不产生影响。
63.步骤s205，根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围以及所述受限方向范围内各方向的运动权重。
64.在一些实施例中，根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述选取的障碍物区域对应的受限方向范围包括：根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息计算所述当前投影画面的中心与所述选取的障碍物区域形成的第一夹角的大小和位置，并根据所述第一夹角的大小和位置确定受限方向范围。
65.如图4所示，当前投影画面的中心p与障碍物区域abcd形成第一夹角α，假设水平向右方向为0
°
，则第一夹角α所在位置为(360
°‑
β)角度处。为了更好地规避障碍物，可在第一夹角α的两侧增加预设的扩大角度x后再形成受限方向范围，即图4中两条虚线所围成的角度所包含的方向。通过计算，该受限方向范围具体为(360
°‑
α
‑
β
‑
x)至(360
°‑
β+x)。当x>β时，该受限方向范围实际为(360
°‑
α
‑
β
‑
x)至360
°
以及0
°
至(x
‑
β)。本领域技术人员可以根据实际情况设置预设的扩大角度的大小，并且还可以根据当前投影画面与障碍物区域的相对位置关系，在第一夹角α的两侧设置不同的扩大角度。可以理解的是，预设的扩大角度可以为0。
66.在一些实施例中，受限方向范围内各方向的运动权重相同。根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述受限方向范围内各方向的运动权重包括：根据所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离获取对应的第一权重系数，将所述第一权重系数设置为所述受限方向范围内各方向的运动权重。
67.可以理解的是，受限方向范围内各方向的运动权重小于非受限方向范围内各方向的运动权重。假设非受限方向范围内各方向的运动权重为1，则受限方向范围内各方向的运动权重小于1。在该实施例中，受限方向范围内各方向的运动权重是相同的，当前投影画面到障碍物区域的距离越小，则该受限方向范围内各方向的运动权重越小。当所述距离逐步缩小到第二距离阈值时(第二距离阈值小于第一距离阈值)，所述第一权重系数为0，即控制投影设备不选择受限方向范围内的各方向。
68.在一些实施例中，受限方向范围内各方向的运动权重不同。根据所述当前投影画面的位置信息和所述选取的障碍物区域的位置信息确定所述受限方向范围内各方向的运动权重包括：根据所述当前投影画面到所述选取的障碍物区域的距离、获取对应的第一权重系数；根据所述受限方向范围内各方向与所述最小距离所对应线段所形成的第二夹角、获取对应的第二权重系数；根据所述第一权重系数与所述第二权重系数确定所述受限方向范围内各方向的运动权重。
69.如图5所示，假设受限方向范围为∠bpc所包含的各方向。当前投影画面的中心p到障碍物区域abcd各边的最小距离为pa，∠bpc所包含的任一方向pe与pa所形成的夹角∠ape越小，则第二权重系数越小，即以pa为基线，∠bpc内越靠近pa的方向，第二权重系数越小，越远离pa的方向，第二权重系数越大。
70.在一些实施例中，根据所述第一权重系数与所述第二权重系数确定所述受限方向范围内各方向的运动权重包括：将第一权重系数乘以第二权重系数的结果作为所述受限方向范围内各方向的运动权重。
71.步骤s206，判断各障碍物区域是否均与所述当前投影画面计算过距离，若否，则进入步骤s202，若是，则进入步骤s207。
72.步骤s207，根据各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重。
73.在随机动向投影中，每个投影画面的下一个移动方向均对应有360个方向(每个方向以1
°
为单位时)。在无障碍物的情况下，360个方向随机选择，概率均等。在有障碍物的情况下，则减小所述障碍物所在方向的运动权重，从而使得360个方向的选择概率不再相同。
74.具体的，将各障碍物区域对应的各受限方向范围内各方向的运动权重进行叠加得到所述当前投影画面的受限方向范围以及所述当前投影画面的受限方向范围内各方向的运动权重；将所述当前投影画面的非受限方向范围内各方向的运动权重设置为预设权重值，从而得到所述当前投影画面在各移动方向的运动权重。
75.如图6所示，对当前投影画面的下一个移动方向产生影响的有障碍物区域a、障碍物区域b和障碍物区域c，障碍物区域a对应的受限方向范围为α角度所包含的各方向、障碍物区域b对应的受限方向范围为β角度所包含的各方向,障碍物区域c对应的受限方向范围为γ角度所包含的各方向，其中，障碍物区域b和障碍物区域c对应的受限方向范围有部分重叠，重叠部分所包含的方向为θ角度所包含的各方向。假设障碍物区域a对应的受限方向范围内各方向的运动权重为a，障碍物区域b对应的受限方向范围内各方向的运动权重为b，障碍物区域c对应的受限方向范围内各方向的运动权重为c，则当前投影画面的受限防范范围为α角度、β角度和γ角度叠加后的所包含的各方向，其中，在α角度所包含的各方向的运动权重为a，除去θ角度外的β角度所包含的各方向的运动权重为b，除去θ角度外的γ角度所
包含的各方向的运动权重为c，θ角度所包含的各方向的运动权重为d，min(b，c)≤d≤b*c，其他方向的运动权重设置为预设权重值1。
76.步骤s208，根据所述当前投影画面在各移动方向的运动权重选取一移动方向，并基于所述移动方向选取一移动距离，根据所述移动方向和所述移动距离计算投影角度调整投影方向进行动向投影。
77.具体的，判断选取的移动方向在第一距离阈值范围内是否包含障碍物区域，若是，则在当前投影画面与所述障碍物区域的最小距离范围内选取一移动距离，若否，则在所述第一距离阈值范围内选取一移动距离。所述选取方式可以为随机选取，也可为按规则选取。进一步，根据移动方向和移动距离可确定下一个投影画面的位置信息，再根据下一个投影画面的位置信息可以计算出投影角度,最后，根据所述投影角度调整投影方向进行动向投影。本发明实施例的方法在实际运行中，投影设备按运动权重选取的移动方向大概率为没有障碍物区域的方向，此时，移动距离的选取可为小于等于第一距离阈值的任意值；当投影设备按运动权重选取的移动方向为受限方向范围内的方向，则获取当前投影画面与障碍物区域的最小距离，移动距离的选取可为小于等于最小距离的任意值。
78.根据本发明实施例，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行实施例一中所述的避障动向投影的方法的步骤。其中，可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用直至得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
80.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。