一种方向矫正装置、投影发射装置及投影图像的矫正方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种方向矫正装置、投影发射装置及投影图像的矫正方法，方向矫正装置包括图像采集单元，图像采集单元的周围安装有光束发射单元，图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息，光束发射单元与图像采集单元的中心点位置在同一轴线上；还包括图像分析处理单元，用于将所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息与标准图形进行比对，得到方向矫正控制信号；图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息后，将光斑信息发送到图像分析处理单元。本装置可以应用于对目标装置进行角度调整。本发明专利技术可在不对视频输出信号进行处理的情况下进行图像失真矫正，具有操作简便、图像失真度小的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种方向矫正装置、投影发射装置及投影图像的矫正方法本申请是针对申请号为：201110455056.2，申请日：2011-12-28，名称为“方向矫正装置、投影发射装置、投影图像矫正系统和投影图像矫正方法”的专利技术专利的分案申请。
本专利技术涉及机械控制
，尤其涉及对投影发射装置的投影方向进行机械矫正的

技术介绍
日常生活中，经常会遇到对目标装置的指向进行精确调整的情况。例如，在用投影机投射图像时，为了避免失真，需要将投影镜头垂直于投影屏幕投射。但是，在初次安装或者更改投影机的安装位置时，会存在投影镜头摆放位置不与投影屏幕垂直的情况。源图像由投影镜头发出，由于摆放位置角度等问题，投影在投影屏幕上的效果为失真图像。在现有技术中，专利技术人发现目前具有自动矫正的投影设备通过重力传感器，矫正画面垂直角度的梯形失真，其他方向的失真则需要手动进行调整，操作不太方便，安装调试耗费时间。另外，进行投影设备图像失真矫正时必须要在投影镜头投射图像的情况下进行，操作不便。另外，目前的投影技术通常是检测到失真角度之后，通过对信号处理电路对输出信号进行调节，矫正输出的投影发生的形状畸变。但在进行图像信号处理的同时，输出的图像信号与原始的图像信号相比会有变化，不能完全真实地再现原有的图像信号。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的以上问题以及其他问题，本专利技术的实施例提供了一种新的方向矫正装置，包括图像采集单元，图像分析处理单元，方向矫正单元。图像采集单元的周围(如四周或附近)安装有光束发射单元，光束发射单元可以发射出呈一定几何形状的光束，例如所述光束在与光束发射方向相垂直的截面上的投影形状为环形、圆形，或者由多个围绕光束发射单元的中心点呈环形分布的点状图形结构。所述光束可以由平行光组成，也可以由发散的光组成。图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息。图像分析处理单元，将所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息与标准图形进行比对，得到方向矫正控制信号，控制待调整方向的装置(如投影镜头或投影屏幕)所指的方向。本装置可以应用于对目标装置(如投影镜头或投影屏幕)进行角度调整。此外，本专利技术还提供了一种相应的投影发射装置、投影图像矫正系统和投影图像矫正方法。本专利技术可在不对视频输出信号进行处理的情况下对投影图像进行图像失真矫正，具有操作简便、图像失真度小的特点。此外，在本专利技术所提供的部分实施例中，方向矫正装置的工作方式可以不依赖于投影发射装置的工作方式而独立工作，可以在投影发射装置没有图像输出的情况下对投影镜头的方向进行调整，因而可以节约电能。附图说明图1a为本专利技术的实施例1中所述的光束发射单元发射光束为平行光情况下的光路及其投射方向与投影屏幕的偏转角度示意图；图1b为本专利技术的实施例1中所述的光束发射单元发射光束为平行光情况下的光路及其投射方向与投影屏幕的偏转角度矫正情况示意图；图2为本专利技术的实施例2中所述的光束发射单元发射光束的光路及其投射方向与投影屏幕的偏转角度矫正情况示意图；图3a为本专利技术的实施例5中所述的光束发射单元发射光束为发散光情况下的光路及其投射方向与投影屏幕的偏转角度示意图；图3b为本专利技术的实施例5中所述的光束发射单元发射的光束为发散光情况下的光路及其投射方向与投影屏幕的偏转角度矫正情况示意图；图4为本专利技术的实施例11中所述的投影发射装置的系统框图；图5a为本专利技术的实施例12中所述的投影图像矫正系统的结构框图；图5b为本专利技术的实施例13中所述的投影图像矫正系统的结构框图；图6为本专利技术的实施例14中所述的投影图像的矫正方法的流程图。图7至图10为本专利技术的实施例15或本专利技术实施例16中所述的在投影机镜头盖上开孔的方式来代替光束发射单元的示意图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1本专利技术的实施例1提供了一种方向矫正装置，包括图像采集单元，如摄像头，图像采集单元的四周安装有光束发射单元，如红外光激光器、可见光激光器或者其它发射高能量光束的装置。光束发射单元发射出的光束在与光束发射方向相垂直的截面上的投影形状为环形，光束发射单元与图像采集单元的中心点位置在同一轴线上，所述光束发射单元发射的光束互相平行。首先光束发射单元将发射光束投射到投影平面上，图像采集单元采集光束发射单元发射到投影平面上的光斑信息，并将光斑信息发送到图像分析处理单元。图像分析处理单元提取光斑的形状信息，并利用以下方法构建运算模型。假设环形光斑的外径为AB，且光束发射单元的投射方向不与投影平面垂直或平行时，光束发射单元在投影平面上形成的光斑形状将是一个椭圆形，如图1a所示，光束发射单元的发光体位置是图1下方的圆环101，光束发射单元在投影平面上形成的光斑形状为图1上方的椭圆环102，其中心位置是O点，Ab是椭圆102的长轴，A点是椭圆102长轴上的的一个端点，矢量AB所在的圆是投射光束在过A点与投射光束相垂直的平面上的投影，称为标准图形，矢量AB是矢量Ab在上述平面上的投影。为了使光束发射单元的投射方向与投影平面垂直，在投影平面不变的情况下，图像分析处理单元通过以下运算方法，得到控制信息，并将控制信息发送到待调整装置上的方向矫正单元(所述待调整装置可以是方向矫正装置本身，也可以是与方向矫正装置固定连接的其他装置，例如投影镜头)，对待调整装置的方向进行调整。下面以待调整装置为投影镜头，且投影镜头的中心点与方向矫正装置上的光束发射单元的中心点在同一轴线上进行说明。由于投影镜头的中心点与方向矫正装置上的光束发射单元的中心点在同一轴线上，因此，投影镜头投射图像的中心点必然也与方向矫正装置投射图像的中心点重合，投影镜头的投射方向即方向矫正装置的投射方向，此时，对投影镜头方向的调整与对方向矫正装置的光束发射单元的调整是一致的。首先给出角度判断的定义。以∠bAB为例，如果b点在B点的上方，即b点位于圆103所在平面的后方，定义为∠bAB＞0；如果b点在B点的下方，即b点位于圆103所在平面的前方，定义为∠bAB＜0。如果b点与B点重合，定义为∠Bab＝0(以下对于角度的定义与此相同，不再赘述)。当∠bAB＞0时，如图1b所示，图像分析处理单元向方向矫正单元发出方向矫正控制信号，使方向矫正装置的投射方向即投影镜头的投射方向XP沿矢量bA的方向旋转角度∠bAB(直至指向Xp)，即将光束发射单元由101的位置调整到图1a中虚线环104的位置，即使光束发射单元投射的光束在投影平面上的光斑位置为虚线圆105，其中心点为o点。此时，投影镜头的方向即与投影平面相垂直。当∠bAB＜0时，按照类似的方法进行反方向调整即可，不再赘述。当∠bAB＝0时，则说明使投影镜头的方向已经与投影平面相垂直，不需要调整。当投影镜头的方向自XP旋转到垂直于屏幕的Xp方向之后，如果光束发射单元的位置及投影平面的位置不变，所投射图像的中心点也会从原来的椭圆102的中心点O点转移到新的投影位置(即圆105的圆心o点)。如果仍然希望投影图像的中心点位置在O点，可以在不调整屏幕位置的前提下，将光束发射单元在与投影屏幕相平行的平面上沿矢量oO的方向进行平移，直到投影的中心点与O点重合。投射光束的截面形状也可以为为圆形，或者由多个围绕光束发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方向矫正装置，包括图像采集单元，其特征在于，图像采集单元的周围安装有光束发射单元，图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息，还包括图像分析处理单元，用于将所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息与标准图形进行比对，得到方向矫正控制信号；图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息后，将光斑信息发送到图像分析处理单元。

【技术特征摘要】
1.一种方向矫正装置，包括图像采集单元，其特征在于，图像采集单元的周围安装有光束发射单元，图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息，还包括图像分析处理单元，用于将所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息与标准图形进行比对，得到方向矫正控制信号；图像采集单元接收所述光束发射单元投射到投影平面的光斑信息后，将光斑信息发送到图像分析处理单元。2.根据权利要求1所述的方向矫正装置，其特征在于，还包括方向矫正单元，所述方向矫正单元与待调整方向的装置固定连接，用以控制待调整方向的装置所指的方向。3.根据权利要求2所述的方向矫正装置，其特征在于，所述的光束发射单元是一个围绕旋转轴心旋转的点状激光发射装置。4.根据权利要求3所述的方向矫正装置，其特征在于，所述图像采集单元还包括一个图像信息存储单元，可以每隔一定时间存储一次图像采集单元采集到的上述光束发射单元的光斑位置信息，并将相关信息发送到图像分析处理单元。5.根据权利要求4所述的方向矫正装置，其特征在于，所述图像分析处理单元对光斑在不同时间的位置进行分析、计算，合成其运动轨迹。6.根据权利要求2所述的方向矫正装置，其特征在于，所述的光束发射单元是两个围绕旋转轴心旋转的点状激光发射装置，这两个点状激光发射装置距离旋转中心的距离相等，且分别处于旋转轨迹中一条直径的两个端点。7.根据权利要求6所述的方向矫正装...

【专利技术属性】
技术研发人员：高原，郭一冰，
申请(专利权)人：高原，
类型：发明
国别省市：山东,37